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1、《机械原理课程设计》廖汉元孔建益闻欣荣李佳编撰武汉科技大学机械自动化学院机械设计与制造教研室1999年5月(02年再版)18飞剪机构分析与设计任务书一.工艺要求1.剪切运动速度为Vt=2m/s的钢板，拉钢系数d=V刀/Vt=[d]，[d]=1.01~1.052.两种钢板定尺（长度）L=1m;0.65m；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）；4.剪切时上、下剪刃沿钢板运动速度方向的速度相对误差：h图1hAΔV刀£0.05=[e]二.给定参数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1);刀刃重合量Δh»5mm;钢板厚度Δb=
2、1mm;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g2、摇杆摆角y：方案号行程速比系数k机构远极位传动角g2摆杆的摆角y123451．121．141．161．181．2074º73º72º70º68º16º17º18º20º22º表1参数与方案三.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、拉钢系数是否满要求，并求出曲柄上的平衡力矩Mb《飞剪机构分析与设计》指导书一，工作
3、原理及要求18如图2所示为安装在钢材轧制线上的飞剪机。由四杆机构ABCD构成。上刀刃E装在连杆BC上，下刀刃F装在连杆CD上。当曲柄AB等速转动时，要求把厚度为Δb、运动速度为Vt的运动中的钢材剪成定尺长度为L的成品。二，对剪机运动的要求：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：∆V刀=2
4、VEt-VFt
5、/(VEt+VFt)£[e]=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d>1：V刀=(VEt+VFt)/2；d=V刀/Vt=[d]=1.01~1.05.ADBCEFxy（t）fen1L图2
6、abcL△b△hVta2a4a34.能调节钢材的剪切长度L三，设定参数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=1mm2.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g2、摇杆摆角y如表1所示。四.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。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；18（3）根据以上要求可知，上下剪刃运动轨迹
7、之一应为封闭曲线（如图3a）、b)、c)所示）。图3d)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。图3a)b)c)d)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
8、副、高副。（8）最符合工艺要求原则。表2、3和图4、5给出F=1、F=2各类运动链及其结构图，作为进行机构变换的依据。图4F=1的运动链结构图18表2单自由度运动链组合序号特性N3(1)N3(2)N3(3)N3(4)N4(1)N4(2)备注ⅠN=4,L=1,N2=4,N3=0,N3=0均为四杆运动链ⅡN=6,L=2,N2=5,N3=0,N4=1ⅢⅢ-1N=6,L=2,N2=4,N3=2,N4=0022022Ⅲ-2112112ⅣⅣ-1N=8,L=3,N2=6,N3=0,N4=202220222Ⅳ-211221122ⅤⅤ-1N=8,L=3,N2=5,N3=2,N4=1012012002
9、2Ⅴ-20120020122Ⅴ-30121110112Ⅴ-41111111111Ⅴ-50120111122ⅥⅥ-1N=8,L=3,N2=4,N3=4,N4=0002002002002Ⅵ-2011011002002Ⅵ-3000011012012Ⅵ-4001011011111Ⅵ-5011011011011Ⅵ-6001001012012Ⅵ-7002001011012表3两自由度运动链组合序号特性N3(1)N3(2)N3(3)N3(4)N4(1)N4(2)AAN=5,L=1,
