飞剪机构设计说明书

=飞剪机构设计说明书

一设计内容

1.根据工艺要求制定机构方案,定性比较各方案的优劣；

2.设计出满足工艺要求的机构尺寸及上、下剪刃的位置尺寸；

3.根据最终设计结果按比例绘制机构运动简图及上、下剪刃的轨迹；

4.进行机构的运动及力分析，检验上、下剪刃的速度相对误差、拉钢系数是否满足

要求，并求出曲柄上的平衡力矩Mb。

二工作原理及要求

如上图所示，摆式飞剪由四杆机构ABCD构成。上剪刃E装在连杆BC上，下剪刃F装在摇杆CD上。当曲柄AB等速转动时，将厚度为Db速度为Vt的运动

中的钢材剪成定尺（长度）为L的成品。

飞剪机运动要求：

1 曲柄转一圈对钢材剪切一次；

2 剪切时，上、下剪刃速度相对误差小于其许用值：

ΔV刀=|VEt-VFt|/(VEt+VFt)<=[ ε]=0.05

3 剪切时，上下剪刃应与钢材运动同步。

一般希望剪刃速度略大于钢材运动速度，即拉钢系数δ>1：

V刀=(VEt+VFt)/2;

δ= V刀/Vt=[ δ]=1.01~1.05

4 能调节钢材的剪切长度L

三原始数据

工艺参数

剪切力F=10T=98kN;

支座A距辊道面高约为h=250mm

刀刃生命量Δh=5mm

钢板厚度Δb=1mm

机构设计参数

按定尺L=1m给出机构的行程速比系数k、远极位传动角γ2、摇杆摆角ψ如下表所示。

四机构型综合

机构型综合的方法及一般原则

（1）固定一个构件为机架，可得到一个全铰链机构。

（2）可用移动副直接代替转动副而得到带有移动副的机构。

（3）具有两个转动副的一个构件可变换成一个高副。

（4）最简单机构原则。首先采用最简单的运动链进行机构综合，不满足要求时才采用较复杂的运动链。

（5）最低级别机构原则。采用多元连杆为机架一般不容易得到高级别机构。

（6）不出现无功能结构原则。

（7）最低成本原则。加式易难及加工成本按如下顺序递增：转动副：移动副：高副。

（8）最符合工艺要求原则。

工艺对机构的动作要求：

（1）为完成剪切，上下剪刃应完成相对分合运动；

（2）为剪切运动中的钢材，上下剪刃在完成相对分合运动的同时还应有沿钢材方向的运动；

（3）根据以上要求可知，上、下剪刃运动轨迹之一应为封闭曲线（如图a、b、c、d 所示）。图d上、下刀刃的运动轨迹均为非封闭曲线，使得飞剪在空行程中沿钢材的逆运动方向剪切，这是不允许的。

三种方案的比较

注意：机构简图尺寸可能不符合实际情况。

五机构的尺寸设计

下面列出参照《机械原理》和设计指导书的方法，用Matlab计算尺寸的过程。（“%”之中的为注释）

%%%%%%%%%设计参数初始赋值%%%%%%%%

k=1.2 %%%k表示行程数比系数%%%%%

gama2=68*pi/180 %%%gama2表示γ2%%%%

fai=22*pi/180 %%%%fai表示Ψ%%%%%%%%

aerf4=15*pi/180 %%%%aerf4表示α4，以后aerf均表示α%%%%

k1=1.2 %%%k1为曲柄销B点的速度与刀刃平均速度之比,此处初值任取1左右%%%%

vt=2

segema=1.04 %%%segema表示拉钢系数%%%%%

L=1

h=0.25

detah=0.005 %%%detah表示刀刃重合量%%%%%%

detab=0.001 %%%detab表示钢板厚度%%%%%%%

fc=98000 %%%表示剪切力%%%%%%%%%%%

%%%%%%%%%%计算相对尺寸%%%%%%%%%%%%%%%

seta=pi*(k-1)/(k+1)

gama1=fai+gama2-seta

seta0=atan((sin(gama2)*sin(seta))/(sin(gama1)-sin(gama2)*cos(seta)))

A=cos(seta+seta0)*sin(gama2+seta0)

B=sin(gama2)+sin(seta0)*cos(gama1+seta+seta0)

N=2*sin(gama2)*cos(seta+seta0)

a0=(A-B)/N

b0=(A+B)/N

c0=sin(seta0)/sin(gama2)

d0=1

//////////////////////////////计算结果////////////////////////////////

seta =

0.2856

gama1 =

1.2852

seta0 =

1.3094

A =

-0.0146

B =

-0.0061

N =

-0.0450

a0 =

0.1897

b0 =

0.4590

c0 =

1.0419

d0 =

1

%%%%%%%%%%计算绝对尺寸%%%%%%%%%%%%%%

t=L/vt

w1=2*pi/t%%%计算曲柄转速%%%

a=k1*segema*L/(2*pi)%%%其中k1=Vb-V刀,利用B点的速度与k1,V刀的关系计算a%%% ul=a/a0