飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

《飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（27頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-摘摘 要要本文簡(jiǎn)要介紹了軋鋼設(shè)備的地位、作用和飛剪機(jī)的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)各種類型的飛剪機(jī)的結(jié)構(gòu)和用途進(jìn)行了介紹和對(duì)比。重點(diǎn)研究了雙曲柄對(duì)稱式飛剪機(jī)設(shè)計(jì)的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：機(jī)構(gòu)的確定、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。本飛剪機(jī)設(shè)計(jì)成雙曲柄對(duì)稱式飛剪機(jī)，其設(shè)計(jì)特點(diǎn)是將刀架作成杠桿形狀，將其一端固定在偏心輪的一端，另一端固定在擺桿上，使得偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，刀架能夠作平移運(yùn)動(dòng)，則令固定在刀架上的刀片能夠作垂直或近似的垂直于軋件的運(yùn)動(dòng)，從而使得剪切斷面能夠比較平整。本文根據(jù)剪切過(guò)程的運(yùn)動(dòng)要求對(duì)飛剪機(jī)的力能參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，利用得到的力能參數(shù)進(jìn)行了電動(dòng)機(jī)的選擇與驗(yàn)算，然后對(duì)一級(jí)減速器和帶傳動(dòng)進(jìn)行設(shè)

2、計(jì)，軸和軸承的強(qiáng)度校核符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，工作安全可靠。關(guān)鍵詞：飛剪機(jī)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；力能參數(shù)；校核 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-I-各位如果需要此設(shè)計(jì)的全套內(nèi)容（包各位如果需要此設(shè)計(jì)的全套內(nèi)容（包括二維圖紙、中英文翻譯、完整版論括二維圖紙、中英文翻譯、完整版論文、程序、答辯文、程序、答辯 PPTPPT）可加）可加QQ695939903QQ695939903，如果需要代做也請(qǐng)加，如果需要代做也請(qǐng)加上述上述 QQ,QQ,代做免費(fèi)講解。代做免費(fèi)講解。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-II-Abstract The brief almostly introduced the degree and

3、effect of steel rolling equipment, the flying shears development and present status of the application. We also make a introduction and contrast about the use and structure of various plate mill flying shears.Focused on considering the three points of the three symmetrial flying shear : the determin

4、ation of the institution, optimization and kinematic analysis. The flying shear is crank rocker- type, which is characterized by forming the knife rest into lever type, and fixing one end on jackshaft while the another on oscillating bar.So the knife rest can make translationmotion following the rol

5、ling of jackshaft which orders the blades fixed on the knife rest make vertical- rolling or approx vertical- rolling to get a smooth cut section. In this paper we calculate the energy parameters according to the movement requirement of the shearing process. Then we choose a motor and make a checking

6、 using the parameters.We also design the reducer and belt drive,then check the strengthen of axle and bearing. The flying shear fit the design requirements totally,safety and reliable. Keywords: flying shear, architectural design, energy parameters,check 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-III-目目 錄錄摘摘 要要.IAbstract.II

7、第第 1 章章緒論緒論.11.1 課題背景及研究的目的和意義.11.2 國(guó)內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析.11.2.1 國(guó)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析.11.2.2 國(guó)內(nèi)在該方向的研究現(xiàn)狀及其分析.21.3 本課題的研究?jī)?nèi)容及其方法.31.3.1 研究?jī)?nèi)容.31.3.2 研究方法.3第第 2 章章 總體方案設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì).52.1 引言.52.2 飛剪機(jī)整體方案設(shè)計(jì).52.2.1 飛剪機(jī)的功能.52.2.2 飛剪機(jī)的基本要求.52.2.3 飛剪機(jī)的方案選擇.62.3 飛剪機(jī)的總體方案布局.62.4 本章小結(jié).7第第 3 章章 飛剪機(jī)飛剪分析及電機(jī)選擇飛剪機(jī)飛剪分析及電機(jī)選擇.83.1 引言.83

8、.2 飛剪的工作狀態(tài).83.3 飛剪的結(jié)構(gòu)分析.93.3.1 最大剪切力的計(jì)算.93.3.2 飛剪機(jī)上下刀架的合力計(jì)算.93.3.3 飛剪機(jī)動(dòng)力所需功率求解.113.3.4 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算.123.4 本章小結(jié).13哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-IV-第第 4 章章 減速機(jī)的設(shè)計(jì)減速機(jī)的設(shè)計(jì).144.1 引言.144.2 減速機(jī)的構(gòu)成.144.3 減速機(jī)的設(shè)計(jì).144.3.1V 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和校核.144.3.2 一級(jí)圓柱減速器的設(shè)計(jì)和校核.164.4 本章小結(jié).21第第 5 章章 飛剪機(jī)本體的設(shè)計(jì)計(jì)算飛剪機(jī)本體的設(shè)計(jì)計(jì)算.225.1 引言.225.2 飛剪機(jī)的設(shè)計(jì)方案分析.225.3

9、傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及校核.225.3.1 傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)及校核.235.3.2 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)及校核.255.4 剪切機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).315.5 本章小結(jié).32第第 6 章章 剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析.336.1 引言.336.2 剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析.336.3 本章小結(jié).36結(jié)結(jié) 論論.37參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).38致致 謝謝.43附附 錄錄.44哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-0-第一章第一章 緒論緒論1.1 課題背景及研究的目的和意義通過(guò)此畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生深刻理解專業(yè)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)方法，使學(xué)生能夠充分利用所學(xué)過(guò)的知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，獨(dú)立開(kāi)展設(shè)計(jì)工作，從而掌握從事機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化相關(guān)工作

10、的實(shí)際能力。 飛剪機(jī)是軋鋼生產(chǎn)線上的關(guān)鍵設(shè)備，具有適合剪切大斷面、剪切斷面平直的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于中小型軋鋼車間，承擔(dān)軋件的切頭、切尾分段和事故碎段等任務(wù)1。自上世紀(jì)七十年代我國(guó)引進(jìn)現(xiàn)代化的板帶軋機(jī)生產(chǎn)線以來(lái)，板帶材的飛剪機(jī)一直是屬于引進(jìn)的重要設(shè)備之一。為實(shí)現(xiàn)定尺長(zhǎng)度的調(diào)節(jié)，傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)飛剪機(jī)必須具有空切機(jī)構(gòu)和勻速機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴，改用大功率伺服電機(jī)作為飛剪機(jī)的主傳動(dòng)，可以提高飛剪機(jī)智能化水平、可靠性和使用水平，而且簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)效率。本課題研究的是剪切帶鋼的飛剪機(jī)，通過(guò)三維建模和運(yùn)動(dòng)仿真可以研究它的具體運(yùn)動(dòng)況。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，可以詳細(xì)地了解曲柄連桿式飛剪機(jī)的工作原理和工作過(guò)程，能

11、夠綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)自己分析和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，達(dá)到鍛煉創(chuàng)造能力的目的，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中會(huì)用到制圖、運(yùn)動(dòng)仿真、運(yùn)動(dòng)分析的軟件，可以更加熟練地掌握這些軟件的應(yīng)用，為今后工作打好基礎(chǔ)。 1.2 國(guó)內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析1.2.1 國(guó)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析人們用飛剪來(lái)橫向剪切運(yùn)動(dòng)著的軋件開(kāi)始于十九世紀(jì)末期，是一臺(tái)蒸汽帶動(dòng)的愛(ài)德瓦爾茲飛剪。這種飛剪機(jī)構(gòu)龐大，重量很重，蒸汽發(fā)生系統(tǒng)復(fù)雜，慣性力也很大。后來(lái)在美國(guó)出現(xiàn)了電動(dòng)式帶曲柄和偏心軸的飛剪，以電動(dòng)驅(qū)動(dòng)代替了蒸汽驅(qū)動(dòng)。但其較大的慣性力還是限制飛剪運(yùn)行的主要因素2。后哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-1-來(lái)，美國(guó)又設(shè)計(jì)了摩爾根式電

12、動(dòng)飛剪，簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)部分。隨后，其它國(guó)家，如德國(guó)，日本，意大利等，都對(duì)飛剪結(jié)構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新和改進(jìn)，先后研制開(kāi)發(fā)出了各種有特色的飛剪。使飛剪的性能和結(jié)構(gòu)日益完善。1.2.2 國(guó)內(nèi)在該方向的研究現(xiàn)狀及其分析50 年代，我國(guó)從原蘇聯(lián)引進(jìn)了鞍鋼 1700 熱連軋機(jī)和 1700 可逆式冷軋機(jī)及相應(yīng)的生產(chǎn)技術(shù)，該裝備技術(shù)水平屬當(dāng)時(shí)世界先進(jìn)水平。60 年代我國(guó)自主設(shè)計(jì)制造了 2800、4200 大型板軋機(jī)和 1700 熱連軋機(jī)，其機(jī)械、電氣傳動(dòng)等裝備均國(guó)產(chǎn)，這些自主制造設(shè)備比當(dāng)時(shí)國(guó)際水平是落后一些，主要表現(xiàn)在無(wú)厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)（AGC）。70 年代武鋼 1700 熱、冷連軋機(jī)引進(jìn)，使我國(guó)軋鋼技術(shù)達(dá)到了當(dāng)時(shí)世

13、界上的先進(jìn)水平，國(guó)內(nèi)也開(kāi)展了 AGC 的工業(yè)實(shí)驗(yàn)和推廣應(yīng)用。80 年代從德國(guó)引進(jìn)了 2050、2030 熱、冷連軋機(jī)，該軋機(jī)具有世界先進(jìn)水平的板形控制裝備和技術(shù)，還有武鋼引進(jìn)的 1200HC冷軋機(jī)，使我國(guó)的軋鋼裝備達(dá)到世界一流水平。經(jīng)過(guò)多年的引進(jìn)和消化吸收，我國(guó)的機(jī)械和控制裝備雖有很大的發(fā)展，但我們必須認(rèn)識(shí)到與國(guó)外仍然存在差距。目前，我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造和從國(guó)外直接引進(jìn)的飛剪機(jī)剪切機(jī)構(gòu)大多為鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)，用來(lái)剪切厚度較大的鋼板或鋼坯的飛剪機(jī)多數(shù)采用曲柄搖桿或雙曲柄式兩種機(jī)構(gòu) 。（1）施羅曼飛剪3圖 1-1a 所示為施羅曼飛剪機(jī)，是雙曲柄搖桿式飛剪機(jī)。這臺(tái)飛剪機(jī)所用的是徑向勻速機(jī)構(gòu)。在改變定尺長(zhǎng)度后

14、，通過(guò)徑向勻速機(jī)構(gòu)改變主軸曲柄的長(zhǎng)度，從而使剪切鋼板時(shí)刀刃的水平速度與運(yùn)行帶鋼速度一致。（2）翁格爾飛剪上述勻速系統(tǒng)與傳動(dòng)系統(tǒng)，使飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性可見(jiàn)一斑。引進(jìn)后的幾年間，飛剪機(jī)的上下刀座都不斷出現(xiàn)過(guò)開(kāi)焊，出現(xiàn)上刀梁斷裂等事故。所謂的翁格爾飛剪機(jī)，如圖 1-1b 所示。隨著電機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，特別是交流變頻技術(shù)、大型伺服電機(jī)制造及控制技術(shù)的發(fā)展，對(duì)生產(chǎn)工藝要求復(fù)雜哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-2-的飛剪機(jī)技術(shù)進(jìn)步起到了革命性推動(dòng)作用。該飛剪機(jī)構(gòu)由上下刀座和兩個(gè)四桿機(jī)構(gòu)組成，完全取消了以往飛剪機(jī)的勻速機(jī)構(gòu)及倍尺機(jī)構(gòu)；利用先進(jìn)電氣控制技術(shù)，從而滿足了生產(chǎn)工藝對(duì)飛剪機(jī)的要求。翁格爾飛剪電機(jī)及電

15、氣控制技術(shù)的發(fā)展足以用簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)滿足復(fù)雜生產(chǎn)工藝對(duì)飛剪機(jī)的要求。（3）橋式飛剪從機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1-1c 可以看到，橋式飛剪是一個(gè)五桿機(jī)構(gòu)，箱型的上下刀座(梁)是偏心距相等的曲軸所驅(qū)動(dòng)；其運(yùn)動(dòng)確定性、上下刀座同步性則由一個(gè)簡(jiǎn)單桁架相聯(lián)結(jié)4。因而，橋式飛剪的機(jī)構(gòu)得到進(jìn)一步簡(jiǎn)化，傳動(dòng)鏈更加簡(jiǎn)潔。翁格爾飛剪機(jī)在生產(chǎn)實(shí)踐中，曾經(jīng)出現(xiàn)上刀梁的斷裂事故；而橋式飛剪機(jī)的上下刀座(梁)的箱型結(jié)構(gòu)不僅增強(qiáng)了上下刀梁的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)還降低刀梁對(duì)材料的要求，使其動(dòng)力學(xué)性能更加優(yōu)越。圖 1-1 飛剪機(jī)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖1.3 本課題的研究?jī)?nèi)容及其方法1.3.1 研究?jī)?nèi)容根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，本次設(shè)計(jì)的主要研究?jī)?nèi)容為設(shè)計(jì)一臺(tái)滿足使用參數(shù)要求

16、的曲柄連桿式飛剪機(jī)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-3-1.3.2 研究方法（1）文獻(xiàn)研究法。根據(jù)研究目的，通過(guò)調(diào)查文獻(xiàn)來(lái)獲得資料，從而全面地、正確地了解掌握所要研究問(wèn)題。作用有能了解有關(guān)問(wèn)題的歷史和現(xiàn)狀，幫助確定研究課題。能形成關(guān)于研究對(duì)象的一般印象，有助于觀察和訪問(wèn)。能得到現(xiàn)實(shí)資料的比較資料。有助于了解事物的全貌。（2）類比法。通過(guò)類比相似產(chǎn)品的大小尺寸以及零件選型來(lái)對(duì)飛剪機(jī)各模塊進(jìn)行部分大小尺寸以及零件選型。哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-4-第第 2 2 章章 總體方案設(shè)計(jì)總體方案設(shè)計(jì)2.1 引言 本次曲柄連桿式飛剪機(jī)的設(shè)計(jì)要求區(qū)別于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的飛剪機(jī)，整體結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，采用伺服

17、電機(jī)傳動(dòng)，使得飛剪機(jī)的智能化有所提高，可靠性和生產(chǎn)效率也大大提高。2.2 飛剪機(jī)整體方案設(shè)計(jì)2.2.1 飛剪機(jī)的功能曲柄連桿式飛剪機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)定尺剪切，沒(méi)有空切和勻速機(jī)構(gòu)，采用伺服電機(jī)作為主傳動(dòng)，使用 PLC 實(shí)時(shí)控制飛剪機(jī)的轉(zhuǎn)速。2.2.2 飛剪機(jī)的基本要求飛剪機(jī)的特點(diǎn)是能橫向剪切運(yùn)動(dòng)著的軋件，對(duì)它有三個(gè)基本要求：（1）剪刃在剪切軋件時(shí)要隨著運(yùn)動(dòng)的軋件一起運(yùn)動(dòng)，即剪刃應(yīng)該同時(shí)完成剪切與移動(dòng)兩個(gè)動(dòng)作，且剪刃在軋件運(yùn)動(dòng)方向的瞬時(shí)分速度 應(yīng)與軋件v運(yùn)行速度相等或 2%3%，即。在剪切軋件時(shí)，剪刃在軋v0vv0)03. 11 (件運(yùn)動(dòng)方向的瞬時(shí)速度 如果小于軋件的運(yùn)動(dòng)速度，則剪刃將阻礙軋件vv0的運(yùn)動(dòng)

18、，會(huì)使軋件彎曲，甚至產(chǎn)生軋件纏刀事故5。反之，如在剪切時(shí)剪刃在軋件運(yùn)動(dòng)方向的瞬時(shí)速度 比軋件運(yùn)動(dòng)速度大很多，則在軋件中將產(chǎn)vv0哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-5-生較大的拉應(yīng)力，這會(huì)影響軋件的剪切質(zhì)量和增加飛剪機(jī)的沖擊負(fù)荷；（2）根據(jù)產(chǎn)品品種規(guī)格的不同和用戶的要求，在同一臺(tái)飛剪機(jī)上應(yīng)能剪切多種規(guī)格的定尺長(zhǎng)度，并使長(zhǎng)度公差與剪切斷面質(zhì)量符合國(guó)家有關(guān)規(guī)定；（3）能滿足軋機(jī)或機(jī)組生產(chǎn)率的要求。2.2.3 飛剪機(jī)的方案選擇目前應(yīng)用較廣泛的飛剪機(jī)有，滾筒式飛剪機(jī)、曲柄回轉(zhuǎn)杠桿式飛剪機(jī)、曲柄偏心式飛剪機(jī)、擺式飛剪機(jī)和曲柄搖桿式飛剪機(jī)等6。近十幾年來(lái)，采用計(jì)算機(jī)可編程序控制等新技術(shù)的飛剪機(jī)得到了一定地

19、發(fā)展。本設(shè)計(jì)采用的是曲柄連桿式飛剪機(jī)，即曲柄回轉(zhuǎn)杠桿式飛剪機(jī)。剪切機(jī)構(gòu)為兩組基本對(duì)稱的四桿機(jī)構(gòu)，連桿做成刀架，刀具直接裝在刀架上，曲柄用偏心輪代替，便于加工，強(qiáng)度較高。飛剪機(jī)箱體內(nèi)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比為 1:1，從下軸輸入動(dòng)力，通過(guò)齒輪傳動(dòng)使得上下剪刃同步運(yùn)動(dòng)。主傳動(dòng)采用伺服電機(jī)，能夠方便調(diào)速，使飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。減速機(jī)部分采用一級(jí)圓柱齒輪減速器和 V 帶傳動(dòng)，由于要頻繁起停，所以加入帶傳動(dòng)可以有效減輕振動(dòng)和沖擊。2.3 飛剪機(jī)的總體方案布局飛剪機(jī)的設(shè)計(jì)主要為飛剪機(jī)本體的設(shè)計(jì)和減速機(jī)的設(shè)計(jì)，其三維示意圖7如圖 2-1 和圖 2-2：哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-6-圖 2-1

20、飛剪機(jī)本體裝配圖 圖 2-2 減速器裝配圖2.4 本章小結(jié) 本章主要對(duì)飛剪機(jī)進(jìn)行了功能分析和總體設(shè)計(jì)方案布局，依據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇合適的設(shè)計(jì)方案以完成要達(dá)到的任務(wù)目標(biāo)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-7-第第 3 3 章章 飛剪機(jī)飛剪分析及電機(jī)選擇飛剪機(jī)飛剪分析及電機(jī)選擇3.1 引言本章將對(duì)飛剪機(jī)剪切機(jī)構(gòu)的力能參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并據(jù)此來(lái)選擇合適的伺服電機(jī)。3.2飛剪的工作狀態(tài)飛剪機(jī)中飛剪的循環(huán)狀態(tài)如圖 3-1 所示，圖 3-1 飛剪工作狀態(tài)示意圖當(dāng)啟動(dòng)飛剪時(shí)，應(yīng)首先啟用“飛剪同步”測(cè)定器，使路程測(cè)量與剪刃位置同步，飛剪停留在初始位置上，即圖 3-1 的 1 位置。在自動(dòng)操作時(shí)，啟用位置調(diào)節(jié)裝置，

21、剪刃一般位于開(kāi)始位置 1。接收到剪切信號(hào)后電機(jī)帶動(dòng)飛剪加速到 4 后與帶鋼的運(yùn)動(dòng)速度基本一致，進(jìn)行剪切，剪切完成后減速至2，后反轉(zhuǎn)至 1，在光電測(cè)出鋼板尾部已通過(guò)檢測(cè)點(diǎn)后，根據(jù)帶坯速度，剪刃會(huì)反轉(zhuǎn)，離開(kāi)等候位置 2 點(diǎn)，退回到開(kāi)始剪切位置 1 點(diǎn)上，當(dāng)發(fā)出切尾信號(hào)后，電機(jī)啟動(dòng)，剪切機(jī)構(gòu)完成一個(gè)循環(huán)過(guò)程8。哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-8-3.3飛剪的結(jié)構(gòu)分析3.3.1 最大剪切力的計(jì)算3.3.2 飛剪機(jī)上下刀架的合力計(jì)算圖 3-2 重合度示意圖3.3.3 飛剪機(jī)動(dòng)力所需功率求解3.3.4 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量即剛體繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣性的度量。其數(shù)值為式中表示2i iJmr im剛體的某個(gè)質(zhì)點(diǎn)

22、的質(zhì)量， 表示該質(zhì)點(diǎn)到轉(zhuǎn)軸的垂直距離,，求和號(hào)（或ir積分號(hào)）遍及整個(gè)剛體。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量只決定于剛體的形狀、質(zhì)量分布和轉(zhuǎn)軸的位置，而同剛體繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)（如角速度的大?。o(wú)關(guān)。規(guī)則形狀的均質(zhì)剛體，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可直接計(jì)算求得。不規(guī)則剛體或非均質(zhì)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，一般用實(shí)驗(yàn)法測(cè)定。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)用于剛體各種運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)計(jì)算中。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和質(zhì)量一樣，是回轉(zhuǎn)物體保持其勻速圓周運(yùn)動(dòng)或靜止的特性，用字母表示。對(duì)于圓柱體：當(dāng)回轉(zhuǎn)軸是圓柱體軸線時(shí)，其中 mJ22mrJ 是圓柱體的質(zhì)量，r 是圓柱體的半徑11 。哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-9-圖 3-6 伺服電機(jī)安裝尺寸3.4 本章小結(jié)本章介紹了飛剪機(jī)中飛剪的工作循

23、環(huán)，計(jì)算了剪切時(shí)刀架所受的最大剪切力并借此得出了所需的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和驅(qū)動(dòng)功率，選擇合適的伺服電機(jī)。通過(guò)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩對(duì)電機(jī)進(jìn)行校核，滿足工作要求。第第 4 4 章章 減速機(jī)的設(shè)計(jì)減速機(jī)的設(shè)計(jì)4.1 引言本章主要進(jìn)行減速機(jī)的設(shè)計(jì)，伺服電機(jī)通過(guò)減速機(jī)減速、減壓之后輸入到飛剪機(jī)本體，帶動(dòng)飛剪運(yùn)動(dòng)，減速機(jī)13的設(shè)計(jì)也是調(diào)速的重要組成部分。本章將通過(guò)減速機(jī)的構(gòu)成、設(shè)計(jì)和校核三個(gè)部分介紹減速機(jī)。4.2 減速機(jī)的構(gòu)成曲柄連桿式飛剪機(jī)的運(yùn)動(dòng)是間歇的，需要伺服電機(jī)頻繁起停，因此對(duì)于減速機(jī)的沖擊較大，故本次設(shè)計(jì)中減速機(jī)的組成分為兩部分：V 帶傳動(dòng)哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-10-和圓柱齒輪減速器。圓柱齒輪減速器承擔(dān)

24、大部分減速比，V 帶傳動(dòng)在進(jìn)行減速的同時(shí)還能夠吸收振動(dòng)并緩和沖擊，有過(guò)載保護(hù)的作用，可以有效降低電機(jī)頻繁啟動(dòng)對(duì)圓柱齒輪減速器的沖擊。4.3 減速機(jī)的設(shè)計(jì)4.3.1V 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和校核4.3.2 一級(jí)圓柱減速器的設(shè)計(jì)和校核 圖 4-3 輸入軸部件設(shè)計(jì)草圖（4）鍵的選擇連接大帶輪和小齒輪的鍵均采用 A 型普通平鍵，分別為鍵 A6 6 45 GB/T 10962003 及鍵 A8 7 45 GB/T 10962003。 經(jīng)過(guò)校核，所選各零件的強(qiáng)度均達(dá)到要求。輸出軸部件的設(shè)計(jì)和校核（1）選擇軸的材料由于設(shè)計(jì)的是單級(jí)減速器的輸入軸，屬于一般軸的設(shè)計(jì)問(wèn)題，選用 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。（2）估算軸的基本直徑對(duì)

25、于轉(zhuǎn)軸，按扭曲強(qiáng)度初算軸徑，查資料取，則106C 333.4510618.34mm1500PdCn哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-11-考慮有鍵槽，將直徑增大 5%，。18.341 5%19.257mmd 圖 4-4 輸出軸部件設(shè)計(jì)草圖4.4 本章小結(jié)本章主要對(duì)減速機(jī)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，分為普通 V 帶傳動(dòng)和一級(jí)圓柱齒輪減速器。一級(jí)減速器采用的是對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在完成輸入軸設(shè)計(jì)之后會(huì)更容易進(jìn)行輸出軸的設(shè)計(jì)，根據(jù)對(duì)稱的原則合理設(shè)計(jì)套筒及軸的長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)完成之后各零件的校核滿足要求，設(shè)計(jì)的有效性得到了保障。第第 5 5 章章 飛剪機(jī)本體的設(shè)計(jì)計(jì)算飛剪機(jī)本體的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 引言作為曲柄連桿式飛剪機(jī)的主體結(jié)

26、構(gòu)，本體的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。本章將進(jìn)行飛剪機(jī)本體的的詳細(xì)設(shè)計(jì)，包括箱體、傳動(dòng)系統(tǒng)、剪切機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)及其校核。5.2 飛剪機(jī)的設(shè)計(jì)方案分析哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-12-飛剪機(jī)本體的外部為剪切機(jī)構(gòu)，即偏心輪、刀架和搖桿，內(nèi)部為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。剪切機(jī)構(gòu)是有兩組基本對(duì)稱的偏心輪、刀架和搖桿構(gòu)成，非對(duì)稱部分主要在于刀架的設(shè)計(jì)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是由一對(duì)傳動(dòng)比為 1 的嚙合齒輪構(gòu)成（圖 5-1）。圖 5-1 飛剪機(jī)透視圖當(dāng)伺服電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，經(jīng)過(guò)減速機(jī)減速之后帶動(dòng)下傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪嚙合帶動(dòng)上傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)從而使得上飛剪和下飛剪同時(shí)運(yùn)動(dòng)，完成剪切。5.3 傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及校核5.3.1 傳動(dòng)齒輪的設(shè)計(jì)及校核此處的

27、傳動(dòng)齒輪不承擔(dān)減速的功能，它的作用在于傳遞運(yùn)動(dòng)，使得上下飛剪能同時(shí)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行剪切。因此傳動(dòng)齒輪為兩個(gè)完全相同的齒輪，采用直齒圓柱齒輪方便安裝，經(jīng)濟(jì)有效。（1）確定齒輪傳動(dòng)類型、材料、熱處理方式及精度等級(jí)兩個(gè)齒輪均選用 45 鋼，采用軟齒面，調(diào)質(zhì)處理，齒面平均硬度為236HBW，選用 8 級(jí)精度。（2）計(jì)算主要傳動(dòng)尺寸哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-13-按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。由式 213121()EHdHKTZ Z Zudu確定式中各參數(shù)為：下齒輪傳遞的扭矩66413.299.55 109.55 105.24 10 N mm600PTn查取資料，初取載荷系數(shù)，齒寬系數(shù)，1.4tK 0

28、.3a，取，彈性系數(shù)，節(jié)點(diǎn)區(qū)域系10.5252dau0.6d189.8 MPaEZ 數(shù)2.5HZ齒數(shù)比=2.5，參考已有的飛剪機(jī)的大小，初選，則2ui150Z 2150ZZ由式可知重12111.883.2()111.883.2 ()1.7525050cZosZ合度系數(shù)0.87Z許用接觸應(yīng)力由算得，查資料知，Hlim NHHZSHlim1570MPa，壽命系數(shù)，安全系數(shù)Hlim2Hlim1570MPa121NNZZ1.0HSlim111min570 1.0 570MPa1.0HNHFZS22 570MPaHH計(jì)算小齒輪分度圓直徑 23121()68.91mmtEHdHK TZ Z Zudu由上式

29、可知齒輪分度圓直徑大于 54.69mm，為了防止飛剪機(jī)過(guò)小，參考已有的飛剪機(jī)的大小，初步確定傳動(dòng)齒輪的分度圓直徑為 400mm，此時(shí)飛剪機(jī)的整體大小較為合適。哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-14-模數(shù)11400850dmZ齒輪寬度211240mmdbbd（4）校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度1 2/FFsFkT d mb Y YY其中，查資料得，重2240mmbb122 4 .3FFYY12 7 1. ssYY合度系數(shù)，彎曲疲勞極限應(yīng)力，壽命系數(shù)0.72Y12220MPaFlimFlim，則121.0NNYY1.25FS 1lim11176MPaNFFFYS 21176MPaFF 4112 1.4 5

30、.24 102.34 1.7 0.720.55MPa400 8 2402/FsFkT db YYmY 210.55MPaFF滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度齒輪其他尺寸的設(shè)計(jì)齒輪的分度圓直徑大于 200mm 小于 500mm，所以采用腹板式齒輪，根據(jù)圖 5-1 可以算出其他尺寸，齒輪三維模型如圖 5-2 所示。哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-15-，50mmad 130D0.5()DD203(0.250.35)()DDD010aDdm，341.6DD(0.20.3)Cb4(1.21.5)LDb0.5nm圖 5-2 腹板式齒輪結(jié)構(gòu)圖 5-3 傳動(dòng)齒輪三維圖5.3.2 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)及校核5.3.2.1 下

31、傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)及其校核5.4 剪切機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5.5 本章小結(jié)本章主要介紹了飛剪機(jī)本體的詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程，是整個(gè)飛剪機(jī)設(shè)計(jì)的主要部分，通過(guò)類比和查閱資料完成了減速機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和剪切機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，滿足校核要求。哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-16-第第 6 6 章章 剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析6.1 引言在飛剪機(jī)中，剪切機(jī)構(gòu)承擔(dān)著剪切帶鋼的重要任務(wù)，它的運(yùn)動(dòng)過(guò)程和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)很重要，本章將研究剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，對(duì)其運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。6.2 剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析剪切機(jī)構(gòu)16可以簡(jiǎn)化為下圖 6-1 所示。哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-17-圖 6-1 剪切機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖AB、BC、CD、AD、AE

32、的長(zhǎng)度分別為 、1l2l3l4l5l其中 =100mm，=300mm，=200mm，=390mm，=203.5mm，E1l2l3l4l5l為剪刃點(diǎn)，AB 為曲柄，CD 為搖桿，BE=103.5mm120BAD 且 為最短桿，滿足曲柄存在的條件，又最短桿為 ，故1423llll1l1l該四桿機(jī)構(gòu)為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)17。建立矢量方程圖 6-1 和圖 6-2 為 Matlab 仿真曲線0123-1000100B加 加 加 加加 加 (s)0123-1000100B加 加 加 加加 加 (s)0123-101B加 加 加 加 加加 加 (s)0123-101B加 加 加 加 加加 加 (s)0123-0.

33、0100.01B加 加 加 加 加 加加 加 (s)0123-0.0100.01B加 加 加 加 加 加加 加 (s)圖 6-1 B 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的圖像哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-18-6.3 本章小結(jié)本章對(duì)剪切機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析，得到了剪刃點(diǎn)的位移、速度和加速度方程，可依據(jù)方程對(duì)剪切機(jī)構(gòu)進(jìn)行定性分析，得到剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，方便驚醒下一步的改進(jìn)。結(jié)結(jié) 論論參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 鄒家祥. 軋鋼機(jī)械M. 北京：冶金工業(yè)出版社，2000.2 房樹(shù)鋒. 曲柄式飛剪設(shè)計(jì)及其剪切過(guò)程的有限元分析D. 上海：上海交通大學(xué)，2007.3 虞益中. 對(duì)稱式曲柄飛剪機(jī)的設(shè)計(jì)研究D. 無(wú)錫：江南大學(xué)，2009

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