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
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