畢業(yè)設(shè)計(jì) 棒材飛剪機(jī)的設(shè)計(jì)

1、 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)設(shè)計(jì)題目：棒材飛剪機(jī)的設(shè)計(jì) 機(jī)電一體化08機(jī)電 系 別：_ 班 級：_姓 名：_指 導(dǎo) 教 師：_2010年11月1 日棒材飛剪機(jī)的設(shè)計(jì)摘 要棒材飛剪機(jī)是現(xiàn)代軋鋼生產(chǎn)線上的咽喉設(shè)備，它負(fù)責(zé)鋼材的切頭切尾及定尺剪切。在高速軋線上，確保飛剪的定尺剪切精度，對提高軋鋼廠的成材率具有十分重要的意義。本課題從機(jī)械設(shè)計(jì)和氣動控制等各個方面找出影響剪切精度的因素，從而設(shè)計(jì)出啟停特性好的飛剪機(jī)，并對飛剪的控制進(jìn)行一定的分析研究以確保飛剪的定尺精度。本課題的研究具有較高的應(yīng)用價(jià)值，同時對飛剪的設(shè)計(jì)制造具有一定的指導(dǎo)意義，并可為企業(yè)提高成材率，進(jìn)而創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。而且，由于本課題綜合運(yùn)用了機(jī)電氣的相

2、關(guān)知識，通過對飛剪機(jī)的精度控制分析,提出了一些響應(yīng)的改進(jìn)方法,值得在實(shí)際的設(shè)計(jì)制造中借鑒,提出了幾種飛剪機(jī)設(shè)計(jì)的新思路,可供參考。相關(guān)詞: 飛剪機(jī) 棒材 精度控制 剪切精度strong material fly to cut machineabstractstrong material fly to cut machine is the throat equipment on the modern production line of steel rolling, it responsible steel material cut head cut end and scale cut. on

3、rolling line with high speed ensure to fly the scale that cuts cut precision, for rising steel rolling mill become useful to lead have very important meaning. this program is from mechanical design and is pneumatic to find out influence with every aspects such as electrical control to cut the factor

4、 of precision, so devise to start stop property good fly to cut machine, and as flying , the control that cut carries out certain analysis research so as ensure to fly the scale precision that cut.the research of this program has higher application value, at the same time as flying , the design prod

5、uction that cut has certain guidance meaning, and can become useful for enterprise raising to lead , and then create economic benefits. , since this program is synthesized with the related knowledge of electromechanical air, pass for fly to cut machine precision control analysis, have put forward so

6、me improvement methods of responding , deserve to refer to in actual design production, have put forward some kinds of fly to cut the new train of thought of machine design, for reference.key words: fly to cut machine strong material precision is controled cut precision目 錄引言.11 任務(wù)的提出.21.1飛剪機(jī)的工業(yè)作用和分類

7、.21.2飛剪機(jī)應(yīng)滿足的設(shè)計(jì)要求.21.3飛剪機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)書.22 飛剪機(jī)機(jī)構(gòu)的選型.32.1剪切機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)選型.32.2飛剪機(jī)工作方式的選擇.33 飛剪機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì).63.1飛剪機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)總的要求.63.2飛剪機(jī)基本參數(shù)的確定與選擇.63.2.1基本參數(shù)的確定 .73.2.2力能參數(shù)的計(jì)算.93.2.3電動機(jī)功率選擇.113.2.4飛輪力矩的確定.123.3齒輪的確定和齒輪間隙的清除.143.3.1傳動齒輪參數(shù)的確定.143.3.2齒側(cè)間隙的消除的方法和調(diào)整.143.4剪切機(jī)構(gòu)剪刃動點(diǎn)軌跡的運(yùn)動分析與優(yōu)化.153.4.1曲柄式剪切機(jī)構(gòu)剪刃動點(diǎn)軌跡計(jì)算式.163.4.2剪切機(jī)構(gòu)動點(diǎn)軌跡分析.

8、194 飛剪機(jī)氣動系統(tǒng)的設(shè)計(jì).204.1飛剪機(jī)的啟動對離合器性能的要求.204.2飛剪機(jī)的制動特性對制動器的要求.204.3飛剪機(jī)對氣動系統(tǒng)的氣壓高低和穩(wěn)定的要求.20謝辭.23參考文獻(xiàn).24引言飛剪機(jī)是在軋件運(yùn)動中對軋件實(shí)施剪切工藝的一種設(shè)備，是連續(xù)式軋鋼生產(chǎn)線上不可缺少的，非常關(guān)鍵的設(shè)備之一。特別是隨著現(xiàn)代化鋼材生產(chǎn)的產(chǎn)量和品種的不斷增加，要求軋鋼生產(chǎn)向高速，連續(xù)化生產(chǎn)方式發(fā)展的今天，飛剪機(jī)的需求量不斷增加，自然而然的對飛剪機(jī)的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量提出了更高的要求。由于是運(yùn)動中對軋件實(shí)施剪切，因此，對飛剪的運(yùn)動特性，反應(yīng)靈敏性，以及工作穩(wěn)定可靠等各方面都必須有很高的要求。本設(shè)計(jì)采用氣動離和器制動

9、器控制飛剪的剪切，簡化了電氣控制系統(tǒng)，降低了整機(jī)操作的難度，從而實(shí)現(xiàn)了整機(jī)的在小慣量下啟動、制動，在大慣量下剪切能量分配合理，控制運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定的較為理想的飛剪機(jī)設(shè)計(jì)方案。1 設(shè)計(jì)任務(wù)的提出1.1飛剪機(jī)的工藝作用與分類飛剪機(jī)的剪切工藝主要包括：對連軋生產(chǎn)線上的軋件實(shí)施切頭、切尾、切定（倍），以及事故處理和軋件的樣品剪切等。飛剪機(jī)的種類有很多種,主要有:按照軋制線上生產(chǎn)鋼材的種類分為鋼坯飛剪機(jī),板帶飛剪機(jī),.機(jī);按其工作形式有可分為連續(xù)式飛剪機(jī),起停式飛剪機(jī)和連續(xù)起停復(fù)合式飛剪機(jī)。1.2飛剪機(jī)應(yīng)滿足的設(shè)計(jì)要求1.飛剪機(jī)的剪切速度應(yīng)與軋件同步，最理想的狀態(tài)是在剪切時，飛剪機(jī)的剪刃在軋件運(yùn)動方向上.，但此

10、時必須要考慮飛剪機(jī)剪切時的動態(tài)降速。2.為保證軋件剪切面（平直）質(zhì)量，要求飛剪機(jī)的一對刀片在剪切過程中作平移（平行移動）運(yùn)動，剪刃間的刀片側(cè)隙應(yīng)盡可能保持不變，同時，兩刀片始終與軋件中心線相垂直。3.剪刃的運(yùn)動曲線應(yīng)是一條封閉曲線，在剪切段應(yīng)盡量平直，在剪切過程中要求剪切速度均勻，.的初始位置，不影響軋件自由通過。4.應(yīng)能根據(jù)不同的軋件厚度，甚至軋件形狀，合理方便的調(diào)整剪刃側(cè)隙和重合量，以保證剪切工藝的正常實(shí)施。5.盡量減少參與剪切運(yùn)動機(jī)構(gòu)零件部件的數(shù)量和重量，以降低剪切機(jī)構(gòu)運(yùn)動的慣量值（即飛輪矩gd2），減少速度變化量，提高飛剪機(jī)機(jī)構(gòu)的靈敏性和穩(wěn)定性，以及定位精度，從而通告飛剪機(jī)的剪切定尺精

11、度。6.合理分配適合與飛剪機(jī)的同步機(jī)構(gòu)及前后設(shè)備，如夾送測速輥、末架1.3飛剪機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)書1.飛剪機(jī)剪切工藝要切機(jī)用于切頭、切定（倍）尺; 為保證軋件剪切斷面質(zhì)量，剪切機(jī)構(gòu)采用曲柄+回轉(zhuǎn)（偏心+轉(zhuǎn)鼓）式。2.飛剪機(jī)剪切.剪切溫度：900; 剪切定尺長度:可調(diào)。根據(jù)上述原始數(shù)據(jù)確定飛剪機(jī)的剪切能力,主體機(jī)構(gòu)的大小。3.飛剪機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)所要求的基本條件。如機(jī)械傳動中的潤滑,氣動離合器和制動器的使用氣源等見使用說明書。2 飛剪機(jī)機(jī)構(gòu)的選型2.1剪切機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)選型在選型設(shè)計(jì)中,按照飛剪機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)數(shù)的要求,首先依照現(xiàn)有資料分析比較,初步選定飛剪機(jī)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)形式。 下表列舉出了這幾種飛剪的比較:表2-1飛剪

12、機(jī)的幾種機(jī)構(gòu)形式投資電控系統(tǒng)剪切斷面/mm軋件速度m/s剪切誤差維護(hù)回轉(zhuǎn)式較省簡單10-3020較小80mm復(fù)雜經(jīng)常換設(shè)備曲柄式大較復(fù)雜30-70910mm較復(fù)雜復(fù)合式較大復(fù)雜10-700），（k空切系數(shù).整空切系數(shù),如去k=1/2,相當(dāng)于在曲柄(剪切圓周)上均布二對刀刃,使曲柄半徑r 值增大,此時飛剪機(jī)剪切曲柄半徑,由原來 r=(li/2) +( h+s)/2 (式3-2)變?yōu)?r= r=(li/2k) +( h+s)/2 (式3-3) h被剪切軋件的厚度(mm) s剪刃重合量(mm) 從式(3-2)可以看出軋件厚度h,重合度s都會影響曲柄半徑的大小,因此在設(shè)計(jì)和計(jì)算時,務(wù)必要以軋件最大厚度

13、和刀片的最大重合量來考慮。. v= r0=rd/dt (式3-4)即 r= v /(d/dt) (式3-5)式中 v剪切速度(m/s) 3.飛剪曲柄剪切角2=arcos1-(0.6h+s)/2r (式3-10)所以2=arcos1-(0.625+5)/2420= arcos0.976=12.5此亦為剪切軋件截面最大時最大剪切力所對應(yīng)的剪切角4.剪切基本角速度03.2.2力能參數(shù)計(jì)算1.剪切力f計(jì)算 飛剪剪切力可根據(jù)刀片形狀不同分別按照平行刀片和斜刀片剪切機(jī)的剪切力計(jì)算公式來進(jìn)行計(jì)算。但是當(dāng)飛剪機(jī)直接安裝在軋機(jī)后工作而沒有勻速機(jī)構(gòu)可能時,.軋件速度v0,則在軋件中將產(chǎn)生拉應(yīng)力,此拉應(yīng)力亦作用在飛

14、剪機(jī)的刀片上。這個拉應(yīng)力不允許超過軋件在剪切溫度下的屈服點(diǎn),根據(jù)胡克定律,軋件中拉應(yīng)力應(yīng)為=(l/l) e s (式3-12)式中 e彈性模量,軋件在終軋溫度為800時,e=45000-55000mpa.a被剪切軋件斷面面積在設(shè)計(jì)飛剪機(jī)時，通常需要根據(jù)剪切最大軋件斷面面積來計(jì)算處飛剪機(jī)的公稱剪切能力，即公稱最大剪切力。平行刀片最大剪切力按下式計(jì)算 f max=0.6kba (式3-14).所以=arcos1-0.625/2420= arcos0.982=10.83.飛剪剪切功w 實(shí)際功w與飛剪力的大小和刀片行程有關(guān)，在實(shí)際計(jì)算中，常采用單位剪切功w來計(jì)算： 3.2.3電動機(jī)功率選擇電動機(jī)選擇的

15、指導(dǎo)思想主要有:1.電機(jī)過載能力要高 有補(bǔ)償繞組的，為一般電動機(jī)的2.5倍，允許持續(xù)15s。在功率計(jì)算中為了穩(wěn)妥起見，過載能力可在2- 2.2之間選擇。2.電動機(jī)的飛輪矩要小在制動問題上，由于要靠電機(jī)本身電氣制動剎車停位，而制動器只是防止零點(diǎn)漂移，不需有很大的制動力。這樣制動器選擇可以偏小，制動輪減小，egdz值也減小。3.電動機(jī)的功率計(jì)算要適宜 利用氣功離合器制動器實(shí)現(xiàn)啟停的飛剪機(jī)，應(yīng)該說同時具有啟停工作制和連續(xù)(1).按連續(xù)工作制飛剪機(jī)要求計(jì)算帶飛輪工作的飛剪機(jī)電動機(jī)功率可按照剪切功的秒耗量來確定，其電動機(jī)功率（kw）為： p=w/（1000t） （式3-17）式中w總剪切功 （nm） t

16、最短剪切周期（s）修正參數(shù)， 考慮到飛剪機(jī)在傳動機(jī)構(gòu)中的磨耗所附加的功，對傳動結(jié)構(gòu)簡單的飛剪機(jī)，系統(tǒng)取5；對傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜的飛剪，系統(tǒng)可取到1520。所以電動機(jī)功率p=w/（1000t）=5515.48/10000.215=11.988（km） (2).按啟停工作制飛剪機(jī)要求進(jìn)行校核啟停工作制要求電動機(jī)的額定功率p（kw）應(yīng)在規(guī)定的時間內(nèi)滿足飛剪最大啟動力矩和速度的要求p=2（m+ m）0/1000000 （式3-18）式中 m飛剪機(jī)最大剪切力矩（nm）事實(shí)上，剪切時的動力矩md遠(yuǎn)小于m，在此可不參與計(jì)算，所以 p=（31606.968/0.42）/1000000=6.02kw 11.988kw

17、所以按啟停工作制校核成功。(3).根據(jù)上述結(jié)果結(jié)合對工藝要求的現(xiàn)場工況條件分析，選擇的電動機(jī)功率應(yīng)比計(jì)算平均功率值大一些，以保證運(yùn)轉(zhuǎn)安全。即選定的電機(jī)額定功率 p e=(1.151.3)p (式3-19)所以p e=11511.988=13.7861.311.988=15.584(kw) 取功率p e=15kw3.2.4飛輪力矩的確定在設(shè)計(jì)這類飛輪時,要保證動力機(jī)和工作機(jī)的平穩(wěn),運(yùn)轉(zhuǎn)和工作質(zhì)量同時兼?zhèn)浣档蛣恿C(jī)功率的作用。在飛剪上剪切的持.軋件進(jìn)行剪切時僅僅由飛輪放出的能量來確定gd的值。實(shí)踐證明,在剪切過程中,速度的衰減率有一格指標(biāo),即衰減率不得超過25到35,如果高于這個指標(biāo),那么剪切將不

18、能正常進(jìn)行或發(fā)生生產(chǎn)危險(xiǎn)。首先計(jì)算傳動件的轉(zhuǎn)動慣量:j =m/ (式3-20)式中 j傳動件的轉(zhuǎn)動慣量(kgm),一般情況下j為 j= gd/4g (式3-21) =d/dt=（t-0）/2式中 0，t分別為初角速度和終角速度（1/s）剪切曲柄轉(zhuǎn)角（rad）所以 j=（m2）/ （t-0 ） （式中取/18） =（31606.962/18）/（8/0.42） -（8/0.42）（1-35） 所以傳動件的總飛輪力矩gd= j/4g=150.8549.81=5919.35（nm）飛剪在啟動工作制下工作，其剪切機(jī)構(gòu)靠離合器帶動啟動制動器帶動制動其制動啟動力矩可由下式計(jì)算md=( gd0) /78.4

19、8= gd0/39.24t (式3-22)式中g(shù)d 設(shè)備作用于飛剪機(jī)剪切曲柄軸上的總飛輪力矩(nm) t飛剪剪軸起制動時間，即剪切速度從0到0或者反之從0到0所需時間（s）所以md=( gd0) /39.24 t=(5919.358/0.42) /39.240.055=5224.239（ nm）起制動力矩遠(yuǎn)小于總剪切力矩，故前面積計(jì)算可行。由于飛輪承擔(dān)了整個系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量的絕大部分所以其他非常轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動慣量可不計(jì)算，近似的取飛輪的力矩為5919.35 nm所以所選結(jié)構(gòu)基本合理。下面將以上飛剪機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果列表如下:表3-2飛剪機(jī)的參數(shù)參數(shù)名計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果曲柄半徑r= v /(d/dt)42

20、0mm剪切角1= arcos1-(h+s)/2r15.4最大剪力之剪切角2=arcos1-(0.6h+s)/2r12.5剪刃基角角速度0=v0/(rcos1)20弧度剪切力f =0.6k b a/1000200kn剪切力矩m=frsin15803.48nm總剪切力矩m2=2m31606.96nm剪切功w=ahw515.484nm剪切功率p=w/（1000t）11.988kw電動機(jī)功率選取p e=(1.151.3)p15kw起制動力矩md=( gd0 ) /39.24 t5224.239nm飛輪力矩gd= j4g5911.43nm該飛剪系統(tǒng)得總傳動比取3.44，所以電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為n=(17/

21、0.42)/2 603.44=1330(rad/ min)，因此電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍按0-1500 rad/ min選取，另外根據(jù)飛剪電動.速度的響應(yīng)過程快，調(diào)定速度準(zhǔn)確的籠型轉(zhuǎn)子三相異步電動機(jī)。（配有變頻器）。3.3 齒輪的確定和齒側(cè)間隙的清除3.3.1傳動齒輪參數(shù)的確定飛剪機(jī)機(jī)架內(nèi)部的齒輪傳動部分由四個同速齒輪構(gòu)成，轉(zhuǎn)速最高為386 rad/ min，傳動比為1，閉式傳動，硬齒面，按齒根抗彎疲勞強(qiáng)度計(jì)算，齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核，再經(jīng)過齒面和齒根靜強(qiáng)度驗(yàn)算最終確定齒輪參數(shù)如下：材料：40cr 表面高頻感應(yīng)淬火 平均取齒面硬度50hrc齒數(shù)：90； 精度等級： 6級 模數(shù)：4mm 直齒 分度圓直徑：d=

22、mz=490=360mm 齒寬：b=144mm剪切軸上兩齒輪之間中心矩：a=860mm 齒頂高：ha=ha*m=41=4mm齒根高h(yuǎn)f=(ha*+c*)m=(1+0.25) 4=5mm 四齒輪分布圖如圖3-3所示，結(jié)構(gòu)采用腹式齒輪。3.3.2齒側(cè)隙消除的方法和調(diào)整飛剪機(jī)工作時經(jīng)常處于起動制動狀態(tài)，且剪切是在脈動沖擊載荷下進(jìn)行，同時在剪切運(yùn)動中為保.齒輪轉(zhuǎn)動中機(jī)械沖擊與系統(tǒng)振動，提高傳動的平穩(wěn)性和剪切精度，也為了改善零部件的惡劣工況條件，提高其使用壽命，就要求飛剪機(jī)的剪切機(jī)構(gòu)傳動特別是同步齒輪傳動應(yīng)是無側(cè)隙傳動。1. 實(shí)現(xiàn)零側(cè)隙傳動的方法實(shí)現(xiàn)無側(cè)隙傳動的方法，從兩方面著手：一方面是提高同步齒輪的

23、加工精度，使之傳動側(cè)隙極小，幾乎為零；二是在剪切機(jī)構(gòu)的傳動上設(shè)計(jì)齒側(cè)隙消除機(jī)構(gòu)，以減少剪切時同步齒輪產(chǎn)生的振動。提高傳動齒輪的制造精度，特別是對高速高精度飛剪機(jī)的傳動齒輪，通常采用贏得齒面?zhèn)鲃?，輪齒滲碳淬火后磨齒，以保證幾乎為零的齒側(cè)隙并維持長時間的使用壽命。傳動齒輪間隙消除機(jī)構(gòu)是采用四個齒輪如圖 3-3分布，自上而下分別為a，b，c，d四個齒 輪，其中b，c兩個齒輪是用偏心軸傳動，當(dāng)齒輪之間存在間隙時，就調(diào)查b，c兩個齒輪的偏心輪，使之相互靠近，最終實(shí)現(xiàn)消除輪齒之間側(cè)隙的目的。2. 四齒輪間隙消除機(jī)構(gòu)調(diào)整原理分析四個分度圓直徑相等的直齒輪串聯(lián)分布，它們之間偏心.以消除各齒輪之間的 圖3-3齒

24、輪分布圖間隙，然后用法蘭將各軸固定。此機(jī)構(gòu)可視為一種曲柄導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)來分析，其調(diào)整量關(guān)系參見圖3-4a b齒輪、調(diào)整量a1= (a+r-2 abcosb)1/2式中a隨調(diào)整量變化的實(shí)際中心距圖 圖3-4消除間隙原理圖a1 固定不變的名義中心距b偏心量b偏心量整角c.d齒輪間的調(diào)查與a.b之間類似。3.4 剪切機(jī)構(gòu)剪刃動點(diǎn)軌跡的運(yùn)動分析與優(yōu)化飛剪機(jī)是在運(yùn)動中剪切軋件，因此按照飛剪機(jī)的設(shè)計(jì)要求剪切機(jī)構(gòu)上的一對刀片在剪切時，要對稱的開合實(shí)現(xiàn)剪切，而且要求在剪切過程中兩刀片做平行移動，以保證剪切斷.本體的受力狀況和軋件的剪切質(zhì)量，因此十分必要對剪切機(jī)構(gòu)的剪刃動點(diǎn)軌跡進(jìn)行分析和優(yōu)化，使之更合理實(shí)用。3.4.

25、1曲柄式剪切機(jī)構(gòu)的剪刃動點(diǎn)軌跡計(jì)算式曲柄連桿式剪切機(jī)構(gòu)實(shí)際上是一平面連桿機(jī)構(gòu)，為滿足飛剪機(jī)剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)要求和便于分析描述，我們首先在基桿d平面上建立起兩個直角坐標(biāo)系，參考圖3-6，x-y坐標(biāo)系和u-v坐標(biāo)系，兩個坐標(biāo)系的原點(diǎn)都設(shè)在曲柄中心a0上，在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出剪刃動點(diǎn)m在剪切過程中的運(yùn)動軌跡解析式，即運(yùn)動平面一點(diǎn)m（xm 。ym）在靜止平面上的軌跡方程。圖3-5曲柄式飛剪剪切軌跡 圖3-6曲柄式剪切機(jī)構(gòu)參數(shù)剪刃動點(diǎn)m（xm .ym）隨曲柄轉(zhuǎn)角變化而變化，m（um.vm）是經(jīng)坐標(biāo)變換后的u，b，c桿相對于d 桿之夾角，也是相對于x軸之夾角；l為剪切動點(diǎn)m到動點(diǎn)a之間的距離，為l相對于連桿b

26、之夾角，由圖3-5可知動點(diǎn)a的坐標(biāo)：xa=acos ya=asin 動點(diǎn)b坐標(biāo)為xb=（d-mn）c（1+m）-(dm+n) 1/2/(1+m)(式3-23)yb=mxb+n （式3-24)式中m=（d-xa）/ ya n=(a-b+c-d)/2 ya (式3-25)由（式3-24）可求得兩組解，這表明在四桿機(jī)構(gòu)中平面上b點(diǎn)會出現(xiàn)兩種情況的點(diǎn)位，參見圖3-7種的b，b點(diǎn)。在極限位置時，連桿機(jī)構(gòu)的連桿b和搖 桿c 會重合成一條直線，即b，b兩點(diǎn)逐漸趨近，最終重合于一點(diǎn) ，此時式3-24只有唯一解:=arsin(yb/c)(式3-26)當(dāng)xbd, 取(-) 圖3-7四桿機(jī)構(gòu)的兩個解 =arcsin

27、（yb -ya）/b（式3-27）當(dāng)xb xa時，r?。?）因此運(yùn)動平面上剪刃運(yùn)動點(diǎn)軌跡m的坐標(biāo)為 xm=xa+lcos(+),ym= ya+lsin(+) (式3-28)或改寫 （式3-29）此式中為自變量，從而剪刃動點(diǎn)m隨變化而變化。由于在實(shí)際剪切機(jī)構(gòu)的使用中,通?；鶙U不是水平布置的,因此為便于描述和觀察剪刃動點(diǎn).系軸u三沿飛剪機(jī)水平方向,v是沿垂直方向,原點(diǎn)仍然位于曲柄軸中心a0點(diǎn)上,經(jīng)轉(zhuǎn)換后,剪刃動點(diǎn)m 的軌跡坐標(biāo)為: (式3-30)式中角為四連桿機(jī)構(gòu)相對于uv坐標(biāo)系的位置角。至此，利用剪刃動點(diǎn)m的解析式（3-30）以準(zhǔn)確計(jì)算出剪刃各點(diǎn)位置坐標(biāo)，繪制出剪刃整周軌跡，刀片角度變化最小等作

28、最佳剪切特性優(yōu)化計(jì)算，最終確定一組滿足剪切特性最佳的曲柄連桿機(jī)構(gòu)各桿的尺寸，曲柄連桿式飛剪機(jī)剪切機(jī)構(gòu)剪刃動點(diǎn)軌跡計(jì)算和優(yōu)化程序框圖參見圖3-8對循環(huán)，步長nononoc2(1+m2)-(dm+n)20xm=xa+lcos(+r)ym=ya+lsin(+r)r=arcsin(yb-ya) /bm=(d-xa)/yan=(a2+b2+c2) xa=0 or ya=0 圖3-8曲柄式剪切機(jī)構(gòu)剪刃動點(diǎn)軌跡計(jì)算與優(yōu)化程序圖3.4.2剪切機(jī)構(gòu)動點(diǎn)軌跡分析經(jīng)過對剪刃動點(diǎn)m 在剪切段的軌跡按下列目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化1.剪切段上軌跡近似直線2.剪切速度均勻,變化小3.刀片做近似平移運(yùn)動,刀片角度變化小最終得到一組較為理

29、想的連桿結(jié)構(gòu)尺寸,見裝配圖的剪切機(jī)構(gòu)。且利用計(jì)算機(jī)算出的剪切動點(diǎn)m的各點(diǎn)坐標(biāo)繪制軌跡圖如圖3-9圖3-9剪切機(jī)構(gòu)剪刃動點(diǎn)軌跡計(jì)算結(jié)構(gòu)分析(1).剪切段軌跡近似直線，其直線方程為y=-0.32x+611，直線相關(guān)系數(shù)r為-0.98，此處（x.y），實(shí)際表示（u.v）(2).剪切段速度變化均勻，且相對速度變化量v3.6(3).刀片運(yùn)動中，相對于軋件之垂線的角度變化量為（ua-um）/l1(4).實(shí)驗(yàn)證明，這種尺度優(yōu)化后的剪切機(jī)構(gòu)，由于在剪切段上直線性好，剪切速度均勻，刀片角度變化小，使飛剪剪切平穩(wěn)，刀片切入阻力小，剪切段面平整，對設(shè)備沖擊小，能達(dá)到十分理想的運(yùn)轉(zhuǎn)效果。4 飛剪機(jī)氣動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)飛剪的

30、氣動系統(tǒng)控制離合器和制動器的工作狀態(tài)，它由壓縮機(jī)，儲氣罐，安全閥，齒輪座到剪臂和剪刃，此系統(tǒng)完成離合啟動，剪切制動定位等動作，啟動階段是系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)段，運(yùn)動特.,不能完成慣性剪切,將造成運(yùn)動干涉;制動段時通過制動器實(shí)現(xiàn)摩擦制動的減速過程,要求制動器的系統(tǒng)綜合響應(yīng)塊,制動過程中動載荷變化要連續(xù)平穩(wěn),完成飛剪快速啟動,充裕剪切河平穩(wěn)制動運(yùn)動特征的主要執(zhí)行元件事離合器和制動器。因此離合器和制動器的性能和動態(tài)響應(yīng),直接影響飛剪機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性,影響定尺和定位精度。4.1飛剪機(jī)的啟動對離合器性能的要求飛剪及的啟動過程階段,實(shí)際上是響應(yīng)機(jī)構(gòu)對階躍信號的動態(tài)響應(yīng)過程。因此離合器的綜合響頻及性能是影響飛剪

31、機(jī)啟動特性的主要因素。離合器的響應(yīng)時間以離合器電磁閥給電.的提高而縮短,而系統(tǒng)氣壓受系統(tǒng)連接管道長短的影響,管路越短,影響越小。離合器的綜合響應(yīng)時間對飛剪機(jī)的運(yùn)動不產(chǎn)生影響,只影響剪切的倍尺長度,但其變化量范圍小,對定尺精度的影響,見電控系統(tǒng)的時間調(diào)整。另外為了保證離合器綜合響應(yīng)時間的穩(wěn)定性,在使用過程中,應(yīng)保持離合器系統(tǒng)氣體壓力的穩(wěn)定4.2飛剪機(jī)的制動特性對制動器的要求飛剪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),起著至關(guān)重要的作用。一方面制動系統(tǒng)得動態(tài)綜合響應(yīng)時間影響整個運(yùn)動周.位精度,總之,制動器性能是影響飛剪機(jī)綜合性能的主要因素,它限制和制約著飛剪機(jī)的剪切速度。4.3飛剪機(jī)對氣動系統(tǒng)的氣壓高低和穩(wěn)壓的要求。1.飛

32、剪機(jī)啟動特性對離合器系統(tǒng)壓力的要求 離合器是通過傳.面要求其運(yùn)動平穩(wěn)，動作可靠，而且必須在剪切前完成啟動過程，飛剪的啟動角約為60，飛剪機(jī)的啟動過程均屬正常。表4-1某飛剪機(jī)的啟動性能實(shí)測數(shù)據(jù)類型離合器系統(tǒng)壓力/mpa主電機(jī)轉(zhuǎn)速nr/min轉(zhuǎn)速降nr/min啟動時間t/ms啟動角/啟動角當(dāng)量系數(shù)/0.3mpan當(dāng)量值當(dāng)量均值飛剪0.4100052-5495-10550-530.06930.06840.3115060150-15575-780.06780.3135061-64160-16590-950.0681從表中可以看出,離合器飛剪機(jī)的啟動角除與激勵系統(tǒng)（電機(jī)轉(zhuǎn)速）有關(guān)外，還受離合器系統(tǒng)壓力

33、的影.緩，啟動角（啟動時間）增大。實(shí)際應(yīng)用中，如果系統(tǒng)壓力較低，在低速大斷面剪切時，將會出現(xiàn)離合器打滑現(xiàn)象，造成相應(yīng)系統(tǒng)得速度明顯下降，可見，離合器系統(tǒng)壓力的設(shè)定應(yīng)根據(jù)剪切品種和規(guī)格的變化，進(jìn)行必要的調(diào)整，在小斷面高速剪切時可使用較低的離合器系統(tǒng)壓力，對飛剪機(jī)啟動的運(yùn)動狀.斷面剪切時，應(yīng)調(diào)整離合器的系統(tǒng)工作壓力，避免出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，以提高設(shè)備的工作穩(wěn)定性。2.飛剪機(jī)的制動特性對制動器系統(tǒng)壓力的要求表4-2為某飛剪機(jī)的制動性能實(shí)測數(shù)據(jù)，據(jù)此，我們可以看出與離合器的一樣，要想取得理想的制動效果，必須依據(jù)剪切規(guī)格，適時調(diào)節(jié)系統(tǒng)得氣體壓力。表4-2某飛剪機(jī)的制動性能實(shí)測數(shù)據(jù)類型離合器系統(tǒng)壓力/mpa主電

34、機(jī)轉(zhuǎn)速nr/min轉(zhuǎn)速降nr/min啟動時間t/ms啟動角/啟動角當(dāng)量系數(shù)/0.3mpan當(dāng)量值當(dāng)量均值飛剪0.65108052-54135-145135-1450.1290.1260.65115060140-155140-1500.12610.65135061-64160-165160-1700.1222 3離合器與制動器的動作匹配在實(shí)際生產(chǎn)中，飛剪機(jī)具有剪切品種多，剪切速度變化范圍大等特點(diǎn)，給飛剪機(jī)的正確使用及調(diào)整帶來.的匹配，直接影響了飛剪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，圖4-1為離合器的充氣與排氣特性曲線。圖4-1離合器的充氣與排氣特性曲線下面給出了系統(tǒng)充氣與排氣過程的氣體壓力公式，充氣時間：t1 =(

35、1/2)1/u充氣壓力：p =p1(1-1/ektv) (4-1)排氣壓力：p=（p1）（r）（e-t）k.u.r.e.v -充氣和排氣系統(tǒng),取值范圍可由產(chǎn)品樣本獲得,t-排氣時間，與系數(shù)e相等。圖4-1位離合器排氣和制動器充氣同時動作的特性曲線，當(dāng)離合器的排氣脫開動作與制動器的充氣動作動器的動作步序進(jìn)行控制時，應(yīng)對壓力干涉予以考慮，在滿足控制要求得前提下，采取延時控制措施，避免離合器與制動器的運(yùn)動干涉，具體方法見電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。根據(jù)以上種種對離合器和制動器的要求，我們選用了轉(zhuǎn)動慣量低，響應(yīng)速度快，傳動力矩大，結(jié)構(gòu)緊湊的軸向氣胎式快速氣動離合器制動器作為傳遞動力的關(guān)鍵部件為了可靠，這種氣動推力盤，外齒軸套組成。工作時，壓力空氣通過高壓軟管進(jìn)入氣胎，由于氣胎是由彈性極好的耐油，耐高溫的高強(qiáng)度橡膠制成，所以充氣后很快膨脹，迅速推動推力盤江內(nèi)外摩擦片（即內(nèi)外片）壓合在一起，瞬間停止供氣，氣胎中的壓力空氣通過快速的氣閥迅速放氣排空，空氣壓力和供放氣時間按公式4-1計(jì)算。此時，由于恢復(fù)彈簧的作用，使內(nèi)外摩擦片脫離，恢復(fù)初始狀態(tài)，等待下次動作。制動