课程设计飞剪机构设计说明书Word文件下载.docx

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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。

方案号

5

k

1.2

γ2

68°

ψ

22°

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

本计算方案

我的方案

小组内其它方案

运动链图

机构简图

刀刃轨迹

优点

1．采用四杆机构，结构紧凑，运动形式较简单.

2．全部采用转动副，加工容易，成本也比较低。

3．通过机构尺寸，容易实现不同定尺的加工任务。

1．因为下刀刃运动形式简单，容易调整上下刀刃的水平速度误差。

2．机构可变尺寸多，可以调节多种定尺加式方式。

1．采用四杆机构，结构和运动形式比较简单。

2．上下刀刃配合较好，适合加工固定尺寸钢板。

缺点

1.采用六杆机构，结构比较复杂。

2.采用了较多的移动副，增加了加工难度和制造成本。

而且本机构占用空间比较大。

1．不方便改变定尺长度。

2．移动副的构件较大，克服摩擦力的能量损失大，效率不高

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

b=ul*b0

c=ul*c0

d=ul

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

t=

0.5000

T=

w1=

12.5664

a=

0.1986

ul=

1.0471

b=

0.4806

c=

1.0909

d=

%%%%%%%%刀刃位置确定%%%%%%%%%%%%%%%%

f=d*cos（aerf4）-h

e=（（f-detah）^2+（d-a）^2-2*（f-detah）*（d-a）*cos（aerf4））^0.5

detaaerf=acos（（c^2+（d-a）^2-b^2）/（2*c*（d-a）））

aerf3=aerf4+detaaerf

Lce=（c^2+（f-detah）^2-2*c*（f-detah）*cos（aerf3））^0.5

Lcf=（c^2+f^2-2*c*f*cos（aerf3））^0.5

aerf2=acos（（b^2+e^2-Lce^2）/（2*b*e））

Lcef=（Lce+Lcf）/2

aerf2x=acos（（b^2+e^2-Lcef^2）/（2*b*e））%%%aerf2x即表示计算重新得到的α2%%%

aerf3x=acos（（c^2+f^2-Lcef^2）/（2*c*f））%%%aerf3x即表示计算重新得到的α3%%%

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

f=

0.7614

e=

0.2285

detaaerf=

0.4347

aerf3=

0.6965

Lce=

0.7045

Lcf=

0.7039

aerf2=

2.8977

Lcef=

0.7042

aerf2x=

2.8904

aerf3x=

0.6969

%%%%%%%%%%剪切角fai01的确定%%%%%%%%%

Jbec=acos（（e^2+Lcef^2-b^2）/（2*e*Lcef））%%%Jbec表示角BEC%%%

Jdec=acos（（f^2+Lcef^2-c^2）/（2*f*Lcef））%%%Jdec表示角DEC%%%

cegama=Jbec+Jdec

Lbd=（e^2+f^2-2*e*f*cos（cegama））^0.5

Jdab=acos（（a^2+d^2-Lbd^2）/（2*a*d））

fai01=aerf4-Jdab%%%Jdad表示角DAD%%%

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

Jbec=

0.1704

Jdec=

1.6778

cegama=

1.8483

Lbd=

0.8528

Jdab=

0.1886

fai01=

0.0732

%%%%%%%调整上下刀刃水平速度误差%%%%%%%%%%%

%%%%计算九个理论点的程序也是如下代码改编过来的%%%

l=（a^2+d^2-2*a*d*cos（fai01-aerf4））^0.5

fai00=atan（（d*sin（aerf4）-a*sin（fai01））/（d*cos（aerf4）-a*cos（fai01）））

fai3=fai00-acos（（b^2-l^2-c^2）/（2*l*c））%%%按正切函数求角度时，应根据函数中分子分母的正负号判断所在象限后决定%%%

fai2=atan（（l*sin（fai00）+c*sin（fai3））/（l*cos（fai00）+c*cos（fai3）））

faie=atan（（e*sin（fai2+aerf2x）-b*sin（fai2））/（e*cos（fai2+aerf2x）-b*cos（fai2）））

if（faie<

0）%%%对faie取值的选取%%%

faie=pi+faie

end

detafaie=faie-pi/2

aerf4x=aerf4-detafaie%%%aerf4x,aerf01x,fai2x,fai3x均为调整后的值%%%

fai01x=fai01-detafaie

fai2x=fai2-detafaie

fai3x=fai3-detafaie

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

l=

fai00=

0.3055

fai3=

-2.3999

fai2=

-1.5523

faie=

1.5086

detafaie=

-0.0622

aerf4x=

0.3240

fai01x=

0.1354

fai2x=

-1.4901

fai3x=

-2.3377

%%%%%%%%调整刀刃与钢材运动速度同步%%%%%%%%%

w2=（-a*w1*sin（fai01x-fai3x））/（b*sin（fai2x-fai3x））

w3=（a*w1*sin（fai01x-fai2x））/（c*sin（fai3x-fai2x））

vet=a*w1*cos（fai01x）+e*w2*cos（fai2x+aerf2x）

vft=f*w3*cos（fai3x-aerf3x）

vd=（vet+vft