课程设计(飞剪机构的设计)
h
图
h
A
飞剪机构的设计
一、 设计内容 1、工艺要求
1.1剪切运动速度为V t =2m/s 的钢板，拉钢系数δ=V 刀/ V t =[δ]， [δ]=1.01~1.05
1.2 两种钢板定尺（长度）L=1m; 0.65m ；1.3 剪切时上下剪刃有间隙，剪切后上下剪刃不发生干涉（相碰）；
1.4 剪切时上、下剪刃沿钢板运动速度方向的速度相对误差： ΔV 刀≤0.05=[ε] 2、给定参数
2.1工艺参数 剪切力F=10T=98kN;
支座A 距辊道面高约为 h ≈250mm(如图2.1);刀刃重合量Δh ≈5mm;
钢板厚度Δb=1mm; 2.12.2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如表2-1所示。：
表2-1 参数与方案
方案
1
2 3 4 5 1．1．1．1．1．
74º 73º 72
706816
17º 182022
3、具体内容
3.1根据工艺要求制定机构方案，定性比较各方案的优、劣； 3.2设计出满足工艺要求的机构尺寸及上下剪刃的位置尺寸； 3.3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；
3.4进行机构的运动及力分析，检验上下剪刃的速度相对误差、拉钢系数是否满要求，并求出曲柄上的平衡力矩M b 4、对剪机运动的要求：
4.1曲柄转一圈对钢材剪切一次；
4.2剪切时，上、下剪刃速度相对误差小于其许用值：
△V 刀=2|V Et -V Ft |/(V Et +V Ft )≤ [ε] = 0.05. 4.3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= (V Et +V Ft )/2； δ= V 刀/ V t =[δ] =1.01~1.05. 4.4能调节钢材的剪切长度L
A
D
B
C
E
F
x
y （t ）
f
e
n 1 L
a b c
L
△
△
V t
α
αα3
5、设定参数
5.1工艺参数
剪切力F=10T=98kN 支座A距辊道面高约为h ≈250mm
刀刃重合量Δh≈5mm 钢板厚度Δb=1mm
5.2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如表2-1所示。
6、机构的型综合
首先对工艺要求进行分析，把工艺要求变换为对机构运动的要求，然后根据对机构的动作要求进行型综合。
6.1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6.1 a、b、c)所示。图3 d上下刀刃均为非封闭曲线，使得飞剪在空行程中沿钢材运动方向逆向剪切，这是不允许的。
a) b) c) d)
图 6.1
6.2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。一般采用多元连杆为机架不易得到高级别机构。
（6）不出现无功能结构原则。
（7）最低成本原则。加工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。
对比分析
二、计算
1.四杆机构的相对尺寸设计
A
B 1B 2
C 2
C 1 D
d 0=1 a 0
b 0
c 0
ψ
θ
θ0
γ 2
γ 1
图 ( )
已知参数：k, γ2, ψ.计算机构的相对尺寸a 0 ,b 0 ,c 0 , d 0=1.
2.四杆机构的绝对尺寸2.1曲柄半径a 剪切钢板一次所需的时间t ： t=L/V t （s)
曲柄的转速n 1和角速度ω1:若曲柄销的速度为V B ，则曲柄半径a 为：a=V B /ω1.
设：k 1=v B /v 刀 (k 1为曲柄销B 点的速度与刀刃平均速度之比) V B =k 1V 刀=k 1[δ]V t . 由此得到：
a=k 1 [δ]V t /ω1,
或 a=k 1 [δ]L/(2π) (2)
初步设计时k 1可任选。（*机构初步设计完成后再重新确定k 1） 2.2 计算 四杆机构的绝对尺寸
相对尺寸为：a 0 , b 0 ,c 0 ,d 0 。绝对尺寸为：a ,b ,c ,d:
A B
C
D
h ∆h F
E e f
c
b a
α4 α2
α3 Y （t
x
p 34 (p 24 )
图 ( )
2 1
3 4 d
A D ∆α 求比例尺μL =a/a 0。得绝对尺寸：a=μL a 0, b=μL b 0, c=μL c 0, d=μL 。 3.刀刃位置确定
如图( )所示，取机架角α4=10︒~30︒且使曲柄与机架共线的机
构位置来确定刀刃位置尺寸，这是考虑到:可得到刀刃重合量Δh ，且此时有v Ft ≈v Et （此时连杆的绝对瞬心在D 点且有ω2=ω3）。若计算出f 、α3、e 、α2，即确定了刀刃F 、E 的位置。
f=dcos α4-h (3)
e={(f-Δh)2+(d-a) 2-2(f-Δh)(d-a)cos α4}0.5. (4) 初步计算α3、α2：
α3=α4+Δα。
Δα由ΔBCD 按余弦定理求出。α3求出后可由ΔBDE 和ΔBDF 求出L CE 、L CF 。然后由ΔBCE 按余弦定理求出α2。 注意到点E 、F 应满足重合（剪切），即L CE =L CF 。故令
