钢筋切断机设计
5.3运动分析
5.3.1动刀位移分析,如图
上图是动刀上的质心的运动测试图,近似的用来作为动刀的运动特性,测试的时间为3s,由图形可知动刀的位移为??1= 645.0?602.0 =43mm,与题目所给的值H=44mm相近,满足条件,要使行程误差进一步减小,可以更改曲轴的偏心距,从而得到更加精确的行程范围。
5.3.2动刀速度测试,如图
同样,动刀的速度与时间的关系可以用动刀的质心的速度特性来表示,测试时间我们选择为60s,由测试图分析可知,动刀的切割频率为37次/min,与题所给38次/min相差不大,在误差允许范围内满足条件,从速度曲线来看,动刀的急回特性不是太明显,。
15
钢筋切断机设计
5.3.3动刀加速度测试,如图
由图可以看出,动刀的加速度接近正弦函数,所以在运动过程中,它的运动相对平稳。
5.4误差分析
在整个机构中,导致误差的原因是多方面的,其中最主要的有装配误差,设计误差和运动传递误差。
在装配误差中,由于整个转配图是在pro/e中完成的,齿轮之间的齿合以及执行元件(曲柄,摇杆和刀具)的初始位置的选择都会给整个装配带来误差,避免这种误差的方法是在零件建模的过程中,严格选择建模的位置,在装配时选择合适的装配模式。
在设计误差中,由于在设计的时候设计误差与实际误差不相同,例如我们如果在整个设计中考虑的误差为5%,那么实际建模处的机构可能会达到8%或者低于5%,且计算过程中精度的选择在建模过程中有取舍,比如在计算中曲柄的偏心距为13.03mm,在建模的过程中也许建模软件默认为13mm,这样的话就出现了设计误差。要避免这些因素带来的误差,在设计过程中,尽量保证建模软件的数值单位与设计计算的单位的精度一致,尽量选择有信服力的经验值。
在传递误差中,有时候会因为齿轮的传动有打滑现象,带轮与皮带之间有相对摩擦现象,这些都会使系统出现传递误差,控制这些误差的最好办法就是保证齿轮之间的正确,连续齿合,保证带轮与皮带之间的配合。
5.5设计改进
5.5.1齿轮的改进
1)由于小齿轮与大齿轮的模数和压力角应该相等,这样就保证了齿轮之间的正常齿合,但是通过实际生产发现,当小齿轮在保证和大齿轮有相同的模数和
16
钢筋切断机设计
压力角时,其齿数低于某一范围后会发生根切现象,并且不再材料及各种制造工艺都相同时小齿轮的寿命比大齿轮要低得多,为了提高小齿轮的寿命,避免根切现象,可以对其进行额外热处理,如表面硬化,渗氮处理等,还可以对小齿轮进行正变位修正,对大齿轮进行负变位修正;
2)在钢筋切断机运行的过程中,由于各种原因会产生机构振动和噪音,在生产现代化和生活环境高要求的情况下,减少机械的振动和噪音是一项重要的工作,在这个机构中,产生振动和噪音的原因有很多,其中装配间隙和曲柄,摇杆,齿轮等机构的运动都会产生噪音和振动,所以在机构的设计当中,可以考虑在不改变曲柄滑块机构的设计的要求下,通过改变齿轮的设计来达到降噪减振的效果。在齿轮的齿形中,常见的有斜齿齿轮和直齿齿轮,因为他们之间在传动齿合的过程中的受力原理不同,他们产生的机构振动和噪音大小也有一定的区别,一对直齿轮相啮合时, 其轮齿沿整个齿宽同时进入接触或同时分离,容易引起冲击、振动和噪音,传动的重合度小,每对轮齿的负荷大,传动不够平稳,不适用于高速重载的传动,而斜齿齿轮在传动过程中,齿面上的接触线为斜直线,重合度增大,两轮轮齿逐渐进入啮合,冲击、振动及噪声减小,传动的平稳性增强。(如图)
5.5.2刀具的改进
刀具在切割过程中,由于刀的切削刃是直线,这样就容易使钢筋在受力之后弹出,伤害旁人,为了解决这一问题,可以将刀具的切削刃改为内凹曲面,防止钢筋弹出伤人(如图),单这种刀具需要更大的行程才能满足设计要求。
17
钢筋切断机设计
六、参考文献
[1] 张黎骅,郑言编.新编机械手册.人民邮电出版社,北京,2008年5月第一版。
[2] 冯鉴,何俊等编.机械原理.西南交通大学出版社,成都,2008年8月第一版。
[3] 章友文编,钢筋切断机剪切机理分析[J].工程机械,1991(3):16-19. [4] 郭卫东编,虚拟样机技术与ADAMS应用实例教程.北京航空航天大学出版社,2008.6.
18