飞剪机构设计讲稿(new)(11年2)

A
2 C B b
a 2 3
LCE e
h E F h 1 3 D P34(P24) f
2 4
c L
E

= 1 - E = - 2 2 E 3 = 3 - E
1
13
x
图 8
6,曲柄半径的调整
(刀刃与钢材运动速度同步)
1）求出2、 3
C
1
2 2


1/ 2
y A a b C 2 4 c B e F
h
d
4 E
3
h
f
x
图 7
D P34(P24)
11
3 = 4 + 分别由CDE和CDF BDC求。
y A a b C
求出LCE和LCF。
2
4
ຫໍສະໝຸດ Baidu
B e F
h
c
4 3
h E
f D P34(P24)
BCE求2。
C



yE=yF
1
*
A B 2 *
a
e 2
*
h y E F f 3 2 *
3 *
xF d cos 4 f cos( 3 3 )



4
L
*
y F d sin 4 f sin(3 3 )

14


D P34(P24)
x 图 8
xE a cos e cos( 2 2 )
h=(xFi )MAX- (xEi )Min (i=1,2…n) n为曲转角的分点数。
17
约束随机法 的源程序使用说明
18
/**********/ #define pi 3.1415926 #include "stdio.h" #include "math.h" 设计变量初值 #include "stdlib.h" main() 的值——全局常量 设计变量 { float x[20],x0[20],f,f0,goalf(),constr(),sm,y[20], s[20],al=1.3,kr,e=1e-5; int n=2,i,j,g,k,m=50,numb=0; 约束函数 目标函数 loop1:for(i=0;i<n;i++) {printf("x0[%d]=",i);scanf("%f",&x0[i]);} 初始步长 f0=goalf(x0);g=constr(x0); printf("f0=%f,g=%d\n",f0,g); 步长最小值 if(g==1) goto loop1; for(i=0;i<n;i++) printf("x0[%d]=%f",i,x0[i]); printf("f0=%f",f0); 设计变量的个数 给出n个设计变量 搜索方向的次数 的初始值
六.机构设计的优化方法
a，4 ，2 ，e ，3
，f,1。
其中2 ，e 和3 ，f之一为非独立变量。应按点E，F重合 确定下刀刃位置尺寸.若保证h=250mm，则e, 2之一也为非独 立变量。因此设计变量为1 ，2 ，4 ,a共四个。
16
六.机构设计的优化方法
求保证h=250时e的长度: h=a coa1+e cos( 2 + 2); e=(h-a coa1)/ cos( 2 + 2);
11
(2) 四杆机构的绝对尺寸
根据计算出的曲柄半径 a和四杆机构的相 对尺寸a0 , b0 ,c0 ,d0 ,可求得其绝对尺寸a ,b ,c ,d: =a/ a0; a= a0 , b= b0, c= c0, d= . 11
3.刀刃位置确定 予选机架倾角4 （=10,
*
A B 2 * 2
*
e
h y E F f 3 2 *
3 *
4
L
*
D P34(P24)
14
x
图 8
2）求刀刃E，F点的位置：
此时，xE= xF
E
xE a cos1 e cos( 2 2 ) y E a sin 1 e sin( 2 2 )
y LCE e
h
E F h 1 3 D P34(P24) f
2
4 c L

3
V E=V C+V
V F=V C+V
EC FC
x
E
若E=90，
图 8
V
V
Et=V ct Ft
沿水平t方向无分量 ；
=V
ct
。
13
1 A
y
a
2 3
LCE
e 2 4 c D L
2
C
B b
E F 1
3 f
E
x
13
1 A 2 C B b a
y
求CE的方向角E：
LCE e 2 2 L 4 c D 1 3 E F h
h
3
E
f
e cos ( 2 e s in( 2 tan E

2
) b cos 2 lCEF cos E
《机械原理》课程设计
10
1.四杆机构的相对尺寸设计
计算机构的相对尺寸a0 ,b0 ,c0 , d0=1.
C2 C1
2
已知参数：k, 2, .
b0 1
(见“机械原理”P126)
图
6
c0

B2 A a0 B1
10
D
d0=1 0
2.计算四杆机构的绝对尺寸
（1）曲柄半径 a 剪切钢板一次所需的时间t： t=L/Vt 曲柄的转速n1和角速度1:

3）求刀刃E，F点的速 度
1 1
1
*
y E a sin e sin( 2 2 ) xF d cos 4 f cos(3 3 ) y F d sin 4 f sin(3 3 )

V刀
C
VEt VE Ft e B F 2 L
A
y a
LCE
LBD由BED求出；
e B E 2 b 2 F h C 2 L 3 f 1 4 3
E
h
c
分别由BEC和 DFC求出1和2
x
1
图 8

D P34(P24)
12
5.调整上下刀刃水平速度误差
(调整机架倾角4)
12
1 A 2 C B b a 2
18
六.机构设计的优化方法
为保证实现给定的2 首先按式（1）（5）计算四杆 机构的相对尺寸a0,b0,c0,d0. 按式（7）初定曲柄半径后，可按式（9）确定四杆机构的 绝对尺寸b,c,d.因此以下参数可作为设计变量： a，4
，2 ，e
，3
，f
以及剪钢所对应的曲柄转角1。
16
A a
2 * 2 *
h y
3 *
4 *
f
3 2*
D P34(P24)
y E VEt a1 cos1 e 2 cos( 2 2 ) xE VEx a1 sin e 2 sin( 2 2 )
1



x
图 8
y F VFt f 3 cos( 3 3 ) xF VFx f 3 sin(3 3 )
A 1 a B e h E F d f 3 h y
b
xE=d cos 1+f cos( 3- 3)=h;
C
2 4 3
LCE
2
yE=d sin 1+f sin( 3- 3).
E
其中
yE=a sin 1+e sin( 2+ 2).
x
c
求出f,
图 10
D
3
16
六.机构设计的优化方法
x
图 7
11
点E，F相重和，即LCE = LCF ， 故令
y A a b 2 B 4 c 3 e F
LCEF=(LCE+LCF)/2= LCE = LCF.
C
h
h E
f D P34(P24)
按长度LCEF及尺寸b,e,c,f 重新计算2
*，
*
3。
x
图 7
12
4.剪切角1的确定
1 =4-，由ABD求出
(7)
2**2/1=4 =12.5664
11
a k1 t / 1 V
(7)
a k 1 L /(2 )
初步设计时可先予选k1 =1.11.2.
待机构设计完成后可计算真实k1值
V刀= (VEt + VFt)/2.
k1 = VB / V刀=2 VB / (VEt + VFt).
n1 60Vt / L
(r / min) (rad / s)
(6)
1 2Vt / L
11
n1 60Vt / L
(r / min) (rad / s)
(6)
1 2Vt / L
若曲柄销的速度为VB，则曲柄半径 a为： a= VB / 1. 由于VB未知，故作如下假设： k1=vB/v刀---------曲柄销的速度与上下刀刃平均水 平速度之比。 VB =k1 V刀 = k1[] Vt. 由此得到 a k V / 1 t 1 a k 1 L /(2 )
不少于15页；
4，阐明原理，方法时应配有示意图（用铅笔仪器绘制）； 5。将设计说明书及两张图纸装订后粘贴封面。
18
绘制2号图时的要求
1）标出尺寸、运动副、位置参数等的代 号，列表标出其数值； 2）以X为起始位置将曲柄圆周等分为12等 分，图解求点E、F的轨迹（13点）； 3）列表标出点E、F坐标的图解值与理论 值及其相对误差。



VEt=VFt ?
14
4）调整拉钢系数
（重新计算曲柄半径）
V刀
VEt V 2
k
1
Ft
V刀 / Vt
a k1 L /(2 )
2 a 1 V刀
1
a k
L /(2 )
14
5）按比例改变各构件长度：
*=a*/a‚ b*=bµ , * c*=cµ , * d*=dµ , * e*=eµ , * f*=fµ . *
15
5，从结构尺寸，传力 性能等方面与方案5比 较其优劣。
15
要
的合理性；分析优缺点）；
求
1。按自己的设计绘制机构型综合图一张（如何从运动链变换得到；按 合理的比例绘制机构简图；按比例画出上下刀刃的轨迹并判断方案
2。按机构设计的最终尺寸，按比例绘制机构图及上下刀刃的轨迹； 3。设计说明书用钢笔书写，文字清晰端正，内容完整精炼流畅，
（k, 2不变）
15
7.最终设计结果
满足给定设计参数的机构尺寸如下： a*‚ b* , c* , d* , e* , f * ， 4， 2， 3. 其剪切角为1
15
。
8.求曲柄的平衡力矩Mb
Mb1-FcVEx+FcVFx=0
1
Mb
e
y -FC E F FC
Mb=Fc(VEx- VFx)/1
b
A a B L 3 c x 图 9 D P34(P24) 1
C
f
VEx a *1 sin e* 2 sin( 2 2 ) VFx f 3 sin(3 3 )
*
15
1




五.机构设计性能校验
(用带*号尺寸计算）
1，检验剪切（ 1 ）时，上下刀刃对刀误差
x
P34(P24)

2
) b s in 2 lCEF s 图 8 E in
(17)
e s in( 2 2 ) b s in 2 e cos ( 2 2 ) b cos 2

13
1

y
E = E -90 4 = 4 - E
T
F(X)=W1 |- 2(VEt-VFt)/ (Vet+VFt) |
+ W2 -( VEt+VFt)/(2vt + W3 | k3-h |min 约束条件： （i=1,2…4) 0<xi<=[pi]
17
xEi a cos1i e cos( 2i 2 ) xFi d cos 4 f cos( 3i 3 ) (i 1,2,...... n)
y A 1 b 2 a B
e
h E F
建立目标函数应考虑如下 因素：
C
2
LCE
4
3 d
h
E
3
c
f
1。VEt与VFt间的误差； 2。 VEt与VFt要与vt同步；
D
3。能剪断钢材
x
图 10
16
由此得到飞剪机构优化设计 的数学型
设计变量为： X=[x1 x2 目标函数： x3 x4 ] T=[1 2 4 a]
刀刃位置应同时考虑刀刃重合量h 及上下刀刃水平速度基本相等的要求。 使曲柄与机架共线
1 2 b y A a 2
B e
F
h h
C
3 c
4
3
E f D P34
P24
4
x
11
图 7
f d cos 4 h e ( f h) (d a ) 2( f h)( d a ) cos 4
18
七.设计的内容及要求
(一）设计说明书内容（仅供参考）
1、设计任务（题目；具体设计内容）；
2、飞剪的工作原理及工艺要求； 3、原始数据（工艺参数；设计参数）；
4、机构型综合（型综合原理；工艺对机构动作的要求；三种方案的
比较）；
18
5，机构的尺寸设计（四杆机构相对尺寸计算；刀刃位置尺寸及剪切 角的确定方法；机构绝对尺寸计算及调整的原理与方法；最终设计 结果）； 6，机构的平衡力矩计算； 7，主要结论（与方案6比较列出机器的尺寸参数及性能；从机器的尺 寸大小，机重，传力等方面比较本方案的优缺点）； 8，结束语（设计心得与体会） 9，参考文献（作者。文献名。出版社。出版年月。 卷期号（或页号））。
x 2 xE xF /( xE xF ) y 2 y E y F /( y E y F )
15
2，检验剪切时上下刀刃是否与钢 材运动速度同步（；
15
3，检验剪切时上下刀刃沿钢材速 度的相对误差是否满足要求（ v 刀0.05）；
15
4 , 检验机构是否达到给 定设计要求（k, 2 , ).