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
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
