GQ50钢筋切断机的主传动机构设计和运动仿真说明书

毕业设计说明书
GQ50型钢筋切断机的主传动机构的设计与运动
仿真
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2014年月日
毕业设计说明书第 I 页
GQ50型钢筋切断机的主传动机构的设计与运动仿真
摘要
随着当代建筑业的发展，建筑机械也随之得到了发展。

本文主要是对建筑机械中的钢筋切断机进行研究。

本设计是在对生产车间的GQ50型钢筋切断机的工作实况进行参观的前提下，通过从图书馆和网络对切断机的相关知识进行了解掌握，把握GQ50钢筋切断机的结构与工作原理。

并在此基础上进一步形成自己的设计思路、设计方法。

本设计是根据钢筋切断机的使用要求的基础上进行主传动机构的设计。

主要是从电动机的选择、传动装置的设计和计算、轴承的选择、曲轴连杆机构的设计、机体设计、刀片的设计选择等方面入手进行结构设计，然后再根据所设计的数据进行建模和运动仿真。

本设计是采用美国Autodesk公司的三维设计软件Invertor 2011根据设计数据建立三维实体模型、装配，再进行应力分析、运动干涉分析和运动仿真。

本设计的钢筋切断机在研发周期及成本方面有了很大的提高，为以后的市场竞争与推广提供了条件。

关键词：钢筋切断机，结构设计，Inventor 2011，装配，运动仿真
Abstract
With the development of the construction industry, construction machinery has been developed. This paper is a study of steel cutting machine. The design is in GQ50 steel on the production workshop cutter working live tour under the premise, the related knowledge to understand the cutting machine from library and Internet, grasp the structure and working principle of GQ50 steel cutting machine. And on this basis, to creat a new design idea and a new design method.
This design is the structural design according to the basic requirements of steel cutting machine. Mainly from the choice of motor, gear design and calculation, bearing selection, the crankshaft and connecting rod mechanism design, body design, blade design selection and other aspects of structure design, and then according to the design of the data modeling and movement simulation. This design use Invertor 2011 according to the design data to establish the three-dimensional solid model, then make a interference analysis and a motion simulation of force analysis.
The design of the steel cutting machine has been greatly improved in the aspects of the development cycle and cost and it provided the conditions for the market competition and promotion in the future.
Keywords: steel cutting machine, the structure design, Inventor 2011, assembling, movement simulation
目录
1 绪论 (1)
2 设计依据 (3)
2.1 GQ50型钢筋切断机的规格参数 (3)
2.2 资料准备 (3)
2.3 Inventor 2011软件的了解及学习 (3)
3 GQ50型钢筋切断机的简介 (5)
3.1工作原理 (5)
3.2结构组成 (6)
4 主传动的传动方案设计计算 (7)
4.1传动数据计算 (7)
4.2带传动相关设计计算 (8)
4.3齿轮传动的设计计算 (9)
4.3.1齿轮传动相关计算 (9)
4.3.2齿根抗弯疲劳强度的校核 (12)
5 建模 (14)
5.1机体的建模 (14)
5.2其他各零件的建模 (23)
6 零件装配 (29)
6.1装配流程 (29)
6.2装配步骤 (29)
6.3装配后的效果图 (33)
7 干涉检查 (34)
7.1零件间的干涉检查 (34)
7.2 连杆与连杆铜瓦之间的干涉检查 (34)
8 各零件的工程图 (37)
9 运动仿真 (41)
9.1简单装配 (41)
9.2运动仿真步骤 (41)
致谢 (45)
参考文献 (46)
毕业设计说明书第 1 页
1 绪论
建筑机械是工程施工的主要技术装备,对确保工程质量,提高施工效率,加快工程进度,降低工人劳动强度和保证施工安全具有重要作用。

建国以来,建筑机械行业从无到有、从小到大,经历了初创、行业形成和高速发展三个发展时期。

如今我国正处于建筑行业发展高速时期，基于这种情况，建筑机械的现状已经不能满足如今建筑行业的要求，建筑机械急需发展。

钢筋切断机是建筑机械中比较常见的一种，它是钢筋的加工过程中的一个必不可少的机械。

钢筋切断机与其他切断设备相比，具有重量轻、耗能少、工作可靠、效率高等特点，因此近年来逐步被建筑工地和小型轧钢厂等广泛采用，在国民经济建设的各个领域发挥了重要的作用。

钢筋，众所周知其主要是用在建筑、桥梁、隧道、电站、大型水利等工程中，也可以说它是决定这些工程好坏的一个重要因素。

新中国成立初期，我国建筑工程中钢筋加工技术非常落后。

当时主要依靠手工或者是利用简单工具来进行生产。

那样不仅劳动强度大，而且生产效率低、工程质量都很难保证。

我国第一台钢筋切断机是太原重型机械学院于1958年首次引进苏联的卧式钢筋切断机图纸进行生产的。

随后又于1985年引进了日本立式钢筋切断机和德国卧式钢筋切断机，并在此基础上研发了GQ40、GQ50、GQ65等一系列开式、封闭式及半封闭式切断机。

此外，沈阳建筑工程学院工厂、陕西渭南农业科技股份有限公司、黑虎建筑机械公司等企业也生产过不同类型的机械式钢筋切断机。

目前我国所拥有的钢筋切断机多以机械轮剪式切断为主。

其工作过程为：利用电动机输出的动力经过带传动和三级齿轮传动减速后，再带动曲轴旋转，推动连杆使滑块和动刀片在机座的滑道中做往复直线运动，使得动刀片和定刀片相错来切断钢筋。

我国的钢筋切断机在这些年得到了很大的发展，但与国外的技术水平还存在很大的区别。

如在偏心轴的偏心距方面、零件的加工精度方面、刀片设计方面、加工效率等方面还存在不足，主要表现在：
1)国内的钢筋切断机的偏心轴的偏心距较小。

如国内一般为17mm，而日本立式切断机偏心距为24mm。

这样看似省料、齿轮结构偏小些，但给用户带来麻烦，不易管理。

因为在从切大料换到切小料时，不是要换刀垫就是要换刀片，有时还需要转换角度。

2)国内机器材料性能与国外存在差距。

国外切断机的机架都是钢板焊接结构，零部件加工精度、粗糙度尤其热处理工艺都比国内好，这使得切断机在承受过载荷、疲劳失
效、磨损等方面都超过国产机器。

3)国内切断机有些刀片设计不合理。

单螺栓固定，刀片厚度够薄，40型和50型刀片厚度均为17mm；而国外都是双螺栓固定，25～27mm厚，因此国外刀片在受力及寿命等综合性能方面都比国内好。

4)国内切断机效率低。

国内一般为28～31次/分钟，国外要高出15～20次/分钟，最高高出30次，工作效率较高。

5)国外机型一般采用半开式结构。

齿轮、轴承用油脂润滑，曲轴轴径、连杆瓦、冲切刀座、转体处用手工加稀油润滑。

国内机型结构有全开、全闭、半开半闭3种，润滑方式有集中稀油润滑和飞溅润滑2种。

6)国内切断机外观质量、整机性能相对较差。

国外厂家一般都是规模生产，在技术设备上舍得投入，自动化生产水平较高，形成一套完整的质量保证加工体系。

尤其对外观质量更是精益求精，外罩一次性冲压成型，油漆经烤漆喷涂处理，色泽搭配科学合理，从外观上是看不到有焊缝、毛刺、尖角的，整机光洁美观。

而国内一些厂家虽然生产历史较长，但没有一家形成规模，加之设备老化，加工过程拼体力、经验，生产工艺几十年一贯制，所以外观质量粗糙、观感较差。

因此，基于我国当前现状，在对钢筋切断机的设计研究上还有很长的路要走。

面对当前社会对建筑机械，对钢筋切割机的需求，钢筋切割机的设计研究已成为当前的一个前沿问题。

随着建筑设计与建筑施工技术的国际化，建筑工程设计与应用钢筋必将进入商品化供应时代，即根据建筑配筋表采购钢筋，钢筋使用现场转化成可用钢筋，商品化供应钢筋。

而钢筋的一体化生产就要求钢筋切断机必须实现自动控制——钢筋自动送料，定尺寸后自动切断、落料。

国外的产品充分融合了液压技术、机械技术、电子技术等，形成了以机械为筋骨、液压为肌肉、电气为神经的机电液一体化综合控制技术，充分发挥各自的优势，体现综合最优驱动及控制能力。

因此，钢筋切断机不但要求实现定长剪切的高精度控制，同时要求其具有相对高的生产效率。

所以，如何使钢筋切断机的机电液系统有机地高度集成，充分发挥各自优势，将是今后研究的主要方向。

2 设计依据
本设计是在生产车间对GQ50型钢筋切断机工作时进行参观后，对钢筋切断机形成初步认识后，再通过其他各种途径来了解其工作原理与结构特点。

根据自己大学四年所学的机械方面的各种知识，对钢筋切断机做一个机构设计，并建立数字样机进行运动仿真。

本设计力求高效、快速的完成产品研发与校验，并使产品具备完善可靠的性能，满足市场需求，增强企业竞争力。

2.1 GQ50型钢筋切断机的规格参数
根据建筑市场的使用需求，GQ50型钢筋切断机的规格参数设定，见表2-1。

2.2 资料准备
接到任务书初期，先查阅了大量有关钢筋切断机的的论文、资料。

其后，为了在产品设计前能对钢筋切断机有一个整体、大概的认识，对GQ50型钢筋切断机的工作实况进行参观、调研，了解钢筋切断机的结构及其生产过程。

收集、整理钢筋切断机的相关资料，通过分析其性能和技术指标，并结合自己所学的理论知识进行设计。

2.3 Inventor 2011软件的了解及学习
Autodesk Inventor软件是美国AutoDesk公司于1999年底推出的三维可视化实体模拟软件，目前已推出最新版本Inventor 2012，而我在本次设计中使用的是目前比较成熟稳定的版本Inventor2011。

它包含三维建模、信息管理、协同工作和技术支持等各种特征。

使用Autodesk Inventor可以创建三维模型和二维制造工程图、可以创建自适应的特征、零件和子部件，还可以管理上千个零件和大型部件，它的“连接到网络”工具可以使工作组人员协同工作，方便数据共享和同事之间设计理念的沟通。

Inventor
在用户界面简单，三维运算速度和着色功能方面有突破的进展。

它是建立在ACIS三维实体模拟核心之上，设计人员能够简单迅速地获得零件和装配体的真实感，这样就缩短了用户设计意图的产生与系统反应时间的距离，从而最小限度的影响设计人员的创意和发挥。

在二维绘图软件市场中，AutoCAD 是目前应用最为广泛的通用交互式计算机辅助绘图与设计软件。

其强大生命力在于它的通用性、多工业标准和开放的体系结构。

与AutoCAD 同出一家的Inventor 2011具有相同的特点，所不同之处在于AutoCAD 在绘制二维图方面具有不可比拟的优点，但在三维造型方面功能欠缺。

Inventor 011特点在于处理三维造型、虚拟装配、运动模拟等方面具有独特的优势。

其功能强大的三维造型给设计者提供了空前的想象力，从尺寸、外形、颜色各个方面给人以真实的感觉。

同时在设计过程中可以及时发现纰漏，并及时处理，避免造成不必要的制造成本
1.Inventor 2011的组成
Inventor 2011包括5个模块：零件造型、钣金、装配、表达视图、工程图。

这些模块创建了相互关联而又独立的文件。

另外，它还集成了应力分析、运动仿真、Inventor Studio、AEC交换等功能，方便用户对产品做进一步研发。

2.三维绘图软件Inventor 2011的优点
1）.二维工程图处理能力比较好。

因为机械设计的最终目的是为了出工程图，为产品加工、装配打基础。

所以机械设计软件必须具有优良的二维工程图创建和处理能力。

三维软件Inventor2011的二维工程图处理能力是比较好的一个，由于建立了统一的工程设计数据库，其二维图素与三维模型关联，因此在工程图中也能逆向修改三维模型的尺寸。

2）.具有良好的设计项目管理功能。

Inventor2011能够相当完整地以设计项目为线索，自动管理相关的文件及设计数据，而不需要其他管理软件的介入。

3）.参数化技术和变量化技术。

从功能上划分，三维设计软件可以分为参数化技术和变量化技术两类。

参数化技术用“顺序方法”对约束求解，达到全数据相关、全尺寸约束、用尺寸驱动设计结果的修改；变量化技术用“几何图形约束和方程耦合”来求解，达到将参数化技术中的全尺寸约束细分为“尺寸约束”和“几何约束”，而工程关系就可以直接与几何约束耦合处理，实现基于装配关系的关联设计[8]。

从Inventor2011的功能设置和实际使用中所表现的结果，Inventor 2011属
于变量化技术一类。

因此，它能处理局部约束的更改，能基于工程关系求解、能显示处理约束等等，与其它软件相比更容易理解、更适合于完成工程师原始设计构思的表达和实现，对创新设计提供了有效的支持，可以基于装配关系，利用现有结构创造全新零件。

4）.简便的操作风格。

Inventor2011 完全没有命令行交互的操作。

所有的操作都是通过功能图标、菜单、对话框和鼠标的操作进行。

易学易用，不用背记那些枯燥的操作命令，对于初学者易学易用，应用方便。

5）.精彩的显示功能。

Inventor2011的显示表达十分理想，在透视效果，甚至剖切效果下实时地渲染、转动、放缩都有出众的表达效果和速度。

还有逼真的运动模拟，多数的机构都能被驱动“真的”运动起来。

3.inventor2011绘制工程图的优点
与Autodesk公司的二维绘图软件AutoCAD相比，Inventor的二维绘图功能更加强大和智能：
1）Inventor可以自动由三维零部件生产二维工程图，不管是基础的三视图，还是局部视图、剖视图、打断视图等，都可以十分方便、快速生产。

2）由实体生产的二维图也是参数化的，二维三维双向关联，如果更改了三维零部件的尺寸参数，那么它的工程图的对应尺寸参数自动更新；也可以通过直接修改工程图上的零件尺寸而对三维零件的特征进行修改。

3）有些时候，快速创建二维工程图要比设计实体模型具有更高的效率。

使用Inventor，用户可以创建二维参数化工程图视图，这些视图也可以用作三维造型的草图。

4）用inventor2011可以直接创建standard.dwg格式的工程图，与AutoCAD创建的图纸格式完全互通，通用性、交流性没有任何障碍。

3 GQ50型钢筋切断机的简介
3.1工作原理
工作原理：采用电动机经过一级带传动和三级齿轮传动减速后，带动曲轴旋转，曲轴推动连杆，使滑块和动刀片在机座的滑道中做往复直线运动，这样，活动刀片和固定刀片就能相错而切断钢筋。

3.2结构组成
传动方案简述：首先是一级带传动，然后是三级齿轮减速。

首先采用一级带传动，因为它具有缓冲、吸震、运行平稳、噪声小、过载保护等优点。

然后采用三级齿轮减速，因为齿轮传动可以用来传递空间任意两轴间的运动和动力，并具有功率范围大，传动效率高，传动比准确，使用寿命长，工作安全可靠等优点。

动力是由电动机输出，通过减速系统传动，把动力输入到执行机构。

由于传动系统做的是回转运动，而钢筋切断机的执行机构需要的是直线往复运动。

为了实现这种转换，可以采用曲柄滑块机构或者齿轮齿条机构。

考虑到现实使用条件，决定采用曲柄滑块机构作为本机械的执行机构。

考虑到工地上的机械需要经常变幻地方，且考虑到经济性，应尽量使产品的尺寸减小、结构紧凑，所以本设计中的小齿轮都采用齿轮轴的形式。

为了节能、储能和减震，本设计运用了飞轮的优点。

为了使飞轮的结构尺寸不至于过大，本产品把飞轮与大带轮作为一个整体来设计，安装在第一根轴上。

本设计基本结构如图3.1。

图3.1 传动方案基本结构
1.电机
2.小带轮
3.大带轮
4.一轴
5.二轴连轴齿轮
6.三轴
7.曲轴大齿轮
8.机体
9.二轴 10.三轴连轴
齿轮 11.曲轴 12.连杆 13.活动刀座 14.活动刀片 15.固定刀片
4 主传动的传动方案设计计算
4.1 传动数据计算
1.传动比的分配
电动机功率为4kw ，选择型号为Y112M-2，其满载转速为2890r/min 。

1）总传动比 10328
2890
==
i 2）分配传动装置的传动比 10i i i ⨯=
上式中10i i 、分别为带传动与减速器（三级齿轮减速）的传动比，为使V 带传动的外廓尺寸不致过大，同时使减速器的传动比圆整以便更方便的获得圆整地齿数。

初步取
0i =1.6，则减速器的传动比为 646
.110301===
i i i 3）分配减速器的各级传动比
查阅机械设计手册，取1i =4，2i =4，则3i =4。

2.各轴的运动动力参数的设计计算
1）各轴的转速 Ⅰ轴 min /r 18066
.1289001===n n n m Ⅱ轴 min /r 5.4514
1806112===i n n Ⅲ轴 min /r 1134
5.451223===i n n 曲轴 min /r 284
11332===
i n n 曲 2）各轴的输入功率
查《机械设计课程设计手册》表1-7，取带传动的传动效率01η=0.96 ，取齿轮传动的传动效率为0.97。

则
Ⅰ轴 kw 8.396.04011=⨯=⨯=ηp p
Ⅱ轴 kw 6.397.097.084.31212=⨯⨯=⨯=ηp p
Ⅲ轴 kw 4.397.097.0613.32323=⨯⨯=⨯=ηp p 曲轴 kw 2.397.097.04.332=⨯⨯=⨯=曲曲ηp p 3）各轴的输入转矩
电动机的输出转矩 m N 22.132890
4
9550⋅=⨯
=d T Ⅰ轴 m N 30.2096.06.122.130101⋅=⨯⨯=⨯⨯=ηi T T d Ⅱ轴 m N 40.7697.097.0430.2012112⋅=⨯⨯⨯=⨯⨯=ηi T T Ⅲ轴 m N 03.28697.097.0440.7623223⋅=⨯⨯⨯=⨯⨯=ηi T T 曲轴 m N 52.107697.097.0403.28623223⋅=⨯⨯⨯=⨯⨯=ηi T T 4.2 带传动相关设计计算
1.带型的选择
由设计数据可知，V 带的传动功率为4kw ，小带轮的转速为2890r/min ，大带轮的转速为1806r/min 。

查《机械设计》可知，工况系数取 KA=1.5 ，Pc=1.5×4=6kw 。

根据以上数值及小带轮的转速查相应得图表选取B 型V 带。

2.带轮的基准直径
查《机械设计》表8-4a ，取小带轮的基准直径为200mm ，则大带轮的基准直径为320mm 。

3.带速
s /m 231000
602890
20014.31000601=⨯⨯⨯=⨯⋅⋅=
n d v π
4.中心距、带长及包角
由《机械设计》式8-20知，带的中心距为： 0.7(d 1+d 2)<a 0<2(d 1+d 2) 则：
0.7(200+320)<a 0<2(200+320) 得 364〈a 0〈1040 初步确定中心距为800mm 。

根据相关公式初步计算带的基准长度：
mm
2420800
4)200320()320200(280024)(222
0221210=⨯-+++⨯=-+++=π）（πa d d d d a L d 查表选取带的长度为2500mm 计算实际中心矩： mm 4402
2420
25004002'0=-+=-+
=d d L L a a 验算小带轮包角： 3.1643.571801
2=⨯--
=a
d d α 5.带根数
()l
a c
k k p p p Z ⋅⋅+≥
11Δ 查表知 p 1=0.97 Δp 1=0.11 k a =0.82 k l =0.93 则
()8.193
.082.011.097.03
.3=⨯⨯+≥
Z 取Z=2
6.带轮结构与尺寸
带轮结构与尺寸设计详见附录图纸。

4.3 齿轮传动的设计计算
为加工方便和降低成本，本设计中，小齿轮均以齿轮轴代替。

此外，本设计采用三级齿轮传动减速，齿轮的详细结构及尺寸设计见附录图纸。

在此仅以第一级的齿轮设计为例，详述其设计过程。

第一级齿轮设计过程如下： 4.3.1齿轮传动相关计算
1.材料、初步参数的确定
1）选材料 齿轮轴：40Cr 钢调制，平均取齿面硬度为260HBS 大齿轮： 45钢调制，平均取齿面硬度为260HBS 2）初选齿数 取齿轮轴的齿数为14，则大齿轮的齿数为14×4=56 3) 齿数比即为传动比 414
56
==
i
4) 选择尺宽系数ψd 和传动精度等级情况，参照相关手册并根据以前学过的知识选取 ψd =0.5，初估齿轮轴的直径d 1=50mm ，则小齿轮的尺宽为b=ψd × d 1=0.5×50=25mm
5) 齿轮圆周速度为： s /m 7.51000
601806
6010006011=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=
ππn d v 参照手册选精度等级为9级。

6) 计算小齿轮转矩T 1
mm N 1021806
8
.31055.91055.946161⋅⨯=⨯⨯=⨯
⨯=n p T 7) 确定载荷系数 K H 、K F
确定使用系数 K A ：查阅手册选取使用系数为K A =1.85 确定动载系数K v ：查阅手册选取动载系数K v =1.10 确定齿间载荷分布系数K Ha 、K Fa ：
mm /N 100mm /N 28.843060101.485.12***24
11<=⨯⨯⨯⨯==d b T K b F K A t A 则3.1877.01122
===
εZ K Ha 45.1692.01
1===ε
Y K Fa 载荷系数K H 、K F 的确定，由公式可知
09.33.115.110.185.1=⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=αβH V A H K K K K K
2.齿面疲劳的强度计算
1) 确定许用应力[σH ]
① 总工作时间t h ，假设该切断机的寿命为10年，每年工作300天，每天工作8个小时，则：h 1200083005=⨯⨯=h t ② 应力循环次数 N 1、N 2
()
8
6.66.66.66
.63
11111107.33.04.05.07.02.0112000180616060⨯=⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==∑=h
hi
i i h v t
t T T t rn N N
7812
2104.94
107.3⨯=⨯===u N N N v
③ 寿命系数 Z n1、Z n2 ，查阅相关手册选取Z n1=1.0、Z n2=1.15 ④ 接触疲劳极限取：σhlim1=720MPa 、σhlim2=580MPa ⑤ 安全系数取：S h =1.0 ⑥ 许用应力 [σh1]、[σh2]
[]MPa 7201
19
.17602lim 1=⨯==
h n H h S Z σσ
[]MPa 6671
34
.15702
lim 2
=⨯=
=h
n H h S Z σσ 2) 弹性系数Z E 查阅机械设计手册可选取MPa 190=E Z 3) 节点区域系数Z H 查阅机械设计手册可选取Z H =2.5 4) 求所需小齿轮直径d 1
[]()mm
32.51720877.05.21904114101.409.32123
432
11=⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛⋅+⋅≥h h e d h Z Z Z u u u T k d σψε
与初估大小基本相符。

5) 计算模数
7.31432
.5111===
Z d m
取模数m 为标准值4 。

6）确定分度圆、中心距 分度圆直径d 1,d 2
m m 5614411=⨯==mz d m m 20852422=⨯==mz d
确定尺宽：取大齿轮齿宽为 b 1=56×0.5=28mm 齿轮轴齿宽取 b 2=40mm
中心距a ：mm 2602
208
562'21=+=+=
d d a 4.3.2齿根抗弯疲劳强度的校核
1) 求许用弯曲应力 [σF ] ① 应力循环次数N F1、N F2
()
7
2.62.62
.62
.63
1111108.83
.04.05.07.02.011200048016060⨯=⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=∑=h
hi
i i h F t
t T T t rn N
77
12
102.24
108.8'⨯=⨯==u N N F F
② 寿命系数Y n1、Y n2 ，查阅相关手册选取Y n1=1、Y n2=1 ③ 极限应力取：σFlim1=290MPa 、σFlim2=220MPa ④ 尺寸系数Y x ：查阅机械设计手册选，取Y x =1.5 ⑤ 安全系数S F ：参照表9-13，取S F =1.5
⑥ 需用应力[σF1] 、[σF2] 由式（9-20），许用弯曲应力
[]MPa 3875
.11
1290221lim 1
=⨯⨯⨯=
=MPa S Y Y F
x
N F F σσ
[
]MPa 2935
.11
1220222lim 2=⨯⨯⨯==MPa S Y Y F x N F F σσ
2) 齿形系数Y Fa1、Y Fa2 由图9-19，取 Y Fa1=2.56 Y Fa2=2.15
3) 应力修正系数Y sa1、Y sa2 由图9-20，取 Y sa1=1.62 Y sa2=1.82
4) 校核齿根抗弯疲劳强度 由式（9-17），齿根弯曲应力
[]
141111
1MPa 149MPa 692.062.156.25.23660101.442.322F sa Fa F F Y Y Y m
bd T K σσ<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==
ε
[]211221
2MPa 6.14062
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5 建模
实际使的钢筋切断机的所有零件加起来有一百多个，其中主要的零件有：机体，小带轮，大带轮（有飞轮的作用），各个齿轮轴及大齿轮，曲轴，连杆，刀座及刀片。

在这里，我以机体的建模设计过程为例，其他零件只展示建模后的效果图，它们的设计建模过程可参照机体的设计。

5.1机体的建模
机体的建模过程简略如下：
1)启动Autodesk Inventor 2011软件，选择【新建】，新建类型为
【standard.ipt】。

如图5-1所示：
图5-1 启动Autodesk Inventor 2011软件
2)在【草图】面板，创建机体整体轮廓草图。

如图5-2所示：
图5-2 机体整体轮廓草图
3)退出【草图】环境，进入【特征】面板，选择【拉伸】操作，拉伸结果如图5-3
所示：
图5-3 拉伸结果
4)确定三根轴及曲轴的位置，并在侧面上建立草图，选择【拉伸】操作，拉伸结
果如图5-4所示：
图5-4
5)确定螺孔位置，建立草图，创建【打孔】特征，选择螺纹孔，打孔结果如图5-5
所示：
图5-5
6)在此平面创建草图，并由【拉伸】操作，创建出轴孔特征。

轴孔特征如图5-6
所示：
图5-6
7)在另一面，运用【拉伸】操作，创建出滑块的滑道及大侧盖的基本配合轮廓。

创建结果如图5-7所示：
图5-7
8)运用【拉伸】及【打孔】特征，完全建立大侧盖的配合部分以及紧固螺孔。

创
建结果如图5-8所示：
图5-8
9)运用【拉伸】特征，在机体上平面拉伸出凸起，并再次运用【拉伸】切除操作，
拉伸出机体上视孔。

结果如图5-9所示：
图5-9
10)在上加工面创建草图，并在此草图上建立【打孔】特征。

结果如图5-10所示：
图5-10
11)运用【拉伸】特征，做出尾座上的固定刀座的卡槽以及放钢筋的凹槽。

结果如
图5-11所示：
图5-11
12)运用【拉伸】特征，创建出送料轴的安装槽，结果如图5-12所示：
图5-12
13)运用【拉伸】特征，创建出机器行走轮轴的安装部分，前后轮两处，如图5-13
及5-14所示：
图5-13
图5-14
14)为了使机器转向方便，把机器的前轮设计为可转向轮，其转向轴安装孔的建立
如图5-15所示：
图5-15
15)调整切断钢筋直径的调整轴安装部分设计如图5-16所示：
图5-16
16)机体整体展示，如图5-17所示：
图5-17
5.2其他各零件的建模
图5-17齿轮轴Ⅰ
图5-18齿轮轴Ⅱ
图5-19 齿轮轴Ⅲ图5-20 Ⅱ轴大齿轮
图5-21 大带轮图5-22 大侧盖
图5-23 Ⅰ轴端盖图5-24 活动刀座
图5-25 连杆图5-26 曲轴
图5-27 游动大齿轮图5-28 游动大齿轮芯套
6 零件装配
在Inventor2011中，可以将主轴箱的三维实体零件或部件按照一定的装配约束条件装配成一个部件，同时这个部件也可以作为子部件装配到其他的部件中去，最后零件和子部件构成一个符合设计构思的整体部件。

按照通常的设计思路，设计者和工程师首先创建布局，然后设计零件，最后把所有零件组装为部件，这种方法称之为自下而上的设计方法。

使用Autodesk Inventor 2011，创建部件可以在位创建零件或者放置现有零件，从而使设计过程更加简单有效，称之为自上而下的设计方法。

自上而下的设计方法的优点是：
（1）这种以部件为中心的设计方法支持自上而下、自下而上和混合的设计策略。

Inventor可以在设计过程中的任何环节创建部件，而不是在最后才创建部件。

（2）如果用户正在做一个全新的设计方案，可以从一个空的部件开始，然后在具体设计时创建部件。

（3）如果要修改部件，可以在位创建新零件，以使它们与现有的零件相配合。

对外部零部件所作的更改将自动反映到部件模型和用于说明的工程图中。

6.1装配流程
主轴箱的装配过程简略如下：
装入所有零件→向机体上安装Ⅰ轴→向机体上安装Ⅱ轴→向机体上安装Ⅲ轴→向机体上安装曲轴→向Ⅰ轴上安装大带轮→向Ⅱ轴上安装齿轮→向Ⅲ轴上安装齿轮→向曲轴上安装游动大齿轮芯套→向芯套上安装游动大齿轮→向曲轴上安装轴瓦→向曲轴上安装连杆→向连杆上安装活动刀座→向活动刀座上安装活动刀片→向机体上安装固定刀座→向固定刀座上安装固定刀片→向机体上安装顶盖→向各个轴上安装对应型号的轴承→向机体上安装大侧盖→向机体上安装两侧的轴端盖→向机体上安装送料轴→向机体上安装行走轮轴→向行走轮轴上安装行走轮→向机体上安装调整六方→向机体上安装吊环→向机体上安装各个螺栓（为运行更流畅，装配图中省略安装垫片，实际机器需要对应垫片）→向机体安装送料辊。

6.2装配步骤
在这里我以向机体安装大侧盖为例，其他零件的安装方法参照此例。

向机体。