飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計

哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）-摘摘 要要本文簡要介紹了軋鋼設(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)行了介紹和對比。重點(diǎn)研究了雙曲柄對稱式飛剪機(jī)設(shè)計的三個關(guān)鍵點(diǎn)：機(jī)構(gòu)的確定、結(jié)構(gòu)設(shè)計及運(yùn)動學(xué)分析。本飛剪機(jī)設(shè)計成雙曲柄對稱式飛剪機(jī)，其設(shè)計特點(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)動時，刀架能夠作平移運(yùn)動，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，從而使得剪切斷面能夠比較平整。本文根據(jù)剪切過程的運(yùn)動要求對飛剪機(jī)的力能參數(shù)進(jìn)行計算，利用得到的力能參數(shù)進(jìn)行了電動機(jī)的選擇與驗算，然后對一級減速器和帶傳動進(jìn)行設(shè)計，軸和軸承的強(qiáng)度校核符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，工作安全可靠。關(guān)鍵詞：飛剪機(jī)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；力能參數(shù)；校核 哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）-I-各位如果需要此設(shè)計的全套內(nèi)容（包各位如果需要此設(shè)計的全套內(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，如果需要代做也請加，如果需要代做也請加上述上述 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（論文）-II-Abstract The brief almostly introduced the degree and 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 determination 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 rolling 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 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（論文）-III-目目 錄錄摘摘 要要.IAbstract.II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 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析.11.2.1 國外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析.11.2.2 國內(nèi)在該方向的研究現(xiàn)狀及其分析.21.3 本課題的研究內(nèi)容及其方法.31.3.1 研究內(nèi)容.31.3.2 研究方法.3第第 2 章章 總體方案設(shè)計總體方案設(shè)計.52.1 引言.52.2 飛剪機(jī)整體方案設(shè)計.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.83.2 飛剪的工作狀態(tài).83.3 飛剪的結(jié)構(gòu)分析.93.3.1 最大剪切力的計算.93.3.2 飛剪機(jī)上下刀架的合力計算.93.3.3 飛剪機(jī)動力所需功率求解.113.3.4 轉(zhuǎn)動慣量的計算.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（論文）-IV-第第 4 章章 減速機(jī)的設(shè)計減速機(jī)的設(shè)計.144.1 引言.144.2 減速機(jī)的構(gòu)成.144.3 減速機(jī)的設(shè)計.144.3.1V 帶傳動的設(shè)計和校核.144.3.2 一級圓柱減速器的設(shè)計和校核.164.4 本章小結(jié).21第第 5 章章 飛剪機(jī)本體的設(shè)計計算飛剪機(jī)本體的設(shè)計計算.225.1 引言.225.2 飛剪機(jī)的設(shè)計方案分析.225.3 傳動系統(tǒng)的設(shè)計及校核.225.3.1 傳動齒輪的設(shè)計及校核.235.3.2 傳動軸的設(shè)計及校核.255.4 剪切機(jī)構(gòu)的設(shè)計.315.5 本章小結(jié).32第第 6 章章 剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析.336.1 引言.336.2 剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析.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（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此畢業(yè)設(shè)計，使學(xué)生深刻理解專業(yè)機(jī)械設(shè)備的設(shè)計方法，使學(xué)生能夠充分利用所學(xué)過的知識，理論聯(lián)系實際，獨(dú)立開展設(shè)計工作，從而掌握從事機(jī)械設(shè)計及自動化相關(guān)工作的實際能力。 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)七十年代我國引進(jìn)現(xiàn)代化的板帶軋機(jī)生產(chǎn)線以來，板帶材的飛剪機(jī)一直是屬于引進(jìn)的重要設(shè)備之一。為實現(xiàn)定尺長度的調(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，價格昂貴，改用大功率伺服電機(jī)作為飛剪機(jī)的主傳動，可以提高飛剪機(jī)智能化水平、可靠性和使用水平，而且簡化機(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)，通過三維建模和運(yùn)動仿真可以研究它的具體運(yùn)動況。通過本次畢業(yè)設(shè)計，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程，能夠綜合應(yīng)用所學(xué)知識，培養(yǎng)自己分析和解決實際工程問題的能力，達(dá)到鍛煉創(chuàng)造能力的目的，同時在設(shè)計的過程中會用到制圖、運(yùn)動仿真、運(yùn)動分析的軟件，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 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析1.2.1 國外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析人們用飛剪來橫向剪切運(yùn)動著的軋件開始于十九世紀(jì)末期，是一臺蒸汽帶動的愛德瓦爾茲飛剪。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。后來在美國出現(xiàn)了電動式帶曲柄和偏心軸的飛剪，以電動驅(qū)動代替了蒸汽驅(qū)動。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（論文）-1-來，美國又設(shè)計了摩爾根式電動飛剪，簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)部分。隨后，其它國家，如德國，日本，意大利等，都對飛剪結(jié)構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新和改進(jìn)，先后研制開發(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 國內(nèi)在該方向的研究現(xiàn)狀及其分析50 年代，我國從原蘇聯(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)時世界先進(jìn)水平。60 年代我國自主設(shè)計制造了 2800、4200 大型板軋機(jī)和 1700 熱連軋機(jī)，其機(jī)械、電氣傳動等裝備均國產(chǎn)，這些自主制造設(shè)備比當(dāng)時國際水平是落后一些，主要表現(xiàn)在無厚度自動控制系統(tǒng)（AGC）。70 年代武鋼 1700 熱、冷連軋機(jī)引進(jìn)，使我國軋鋼技術(shù)達(dá)到了當(dāng)時世界上的先進(jìn)水平，國內(nèi)也開展了 AGC 的工業(yè)實驗和推廣應(yīng)用。80 年代從德國引進(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)，使我國的軋鋼裝備達(dá)到世界一流水平。經(jīng)過多年的引進(jìn)和消化吸收，我國的機(jī)械和控制裝備雖有很大的發(fā)展，但我們必須認(rèn)識到與國外仍然存在差距。目前，我國自行設(shè)計制造和從國外直接引進(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)。這臺飛剪機(jī)所用的是徑向勻速機(jī)構(gòu)。在改變定尺長度后，通過徑向勻速機(jī)構(gòu)改變主軸曲柄的長度，從而使剪切鋼板時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)與傳動系統(tǒng)，使飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性可見一斑。引進(jìn)后的幾年間，飛剪機(jī)的上下刀座都不斷出現(xiàn)過開焊，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（論文）-2-的飛剪機(jī)技術(shù)進(jìn)步起到了革命性推動作用。該飛剪機(jī)構(gòu)由上下刀座和兩個四桿機(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)工藝對飛剪機(jī)的要求。翁格爾飛剪電機(jī)及電氣控制技術(shù)的發(fā)展足以用簡單機(jī)構(gòu)滿足復(fù)雜生產(chǎn)工藝對飛剪機(jī)的要求。（3）橋式飛剪從機(jī)構(gòu)簡圖 1-1c 可以看到，橋式飛剪是一個五桿機(jī)構(gòu)，箱型的上下刀座(梁)是偏心距相等的曲軸所驅(qū)動；其運(yùn)動確定性、上下刀座同步性則由一個簡單桁架相聯(lián)結(jié)4。因而，橋式飛剪的機(jī)構(gòu)得到進(jìn)一步簡化，傳動鏈更加簡潔。翁格爾飛剪機(jī)在生產(chǎn)實踐中，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，同時還降低刀梁對材料的要求，使其動力學(xué)性能更加優(yōu)越。圖 1-1 飛剪機(jī)機(jī)構(gòu)簡圖1.3 本課題的研究內(nèi)容及其方法1.3.1 研究內(nèi)容根據(jù)設(shè)計的要求，本次設(shè)計的主要研究內(nèi)容為設(shè)計一臺滿足使用參數(shù)要求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（論文）-3-1.3.2 研究方法（1）文獻(xiàn)研究法。根據(jù)研究目的，通過調(diào)查文獻(xiàn)來獲得資料，從而全面地、正確地了解掌握所要研究問題。作用有能了解有關(guān)問題的歷史和現(xiàn)狀，幫助確定研究課題。能形成關(guān)于研究對象的一般印象，有助于觀察和訪問。能得到現(xiàn)實資料的比較資料。有助于了解事物的全貌。（2）類比法。通過類比相似產(chǎn)品的大小尺寸以及零件選型來對飛剪機(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（論文）-4-第第 2 2 章章 總體方案設(shè)計總體方案設(shè)計2.1 引言 本次曲柄連桿式飛剪機(jī)的設(shè)計要求區(qū)別于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的飛剪機(jī)，整體結(jié)構(gòu)大大簡化，采用伺服電機(jī)傳動，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，沒有空切和勻速機(jī)構(gòu)，采用伺服電機(jī)作為主傳動，使用 PLC 實時控制飛剪機(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)動著的軋件，對它有三個基本要求：（1）剪刃在剪切軋件時要隨著運(yùn)動的軋件一起運(yùn)動，即剪刃應(yīng)該同時完成剪切與移動兩個動作，且剪刃在軋件運(yùn)動方向的瞬時分速度 應(yīng)與軋件v運(yùn)行速度相等或 2%3%，即。在剪切軋件時，剪刃在軋v0vv0)03. 11 (件運(yùn)動方向的瞬時速度 如果小于軋件的運(yùn)動速度，則剪刃將阻礙軋件vv0的運(yùn)動，會使軋件彎曲，甚至產(chǎn)生軋件纏刀事故5。反之，如在剪切時剪刃在軋件運(yùn)動方向的瞬時速度 比軋件運(yùn)動速度大很多，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（論文）-5-生較大的拉應(yīng)力，這會影響軋件的剪切質(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，在同一臺飛剪機(jī)上應(yīng)能剪切多種規(guī)格的定尺長度，并使長度公差與剪切斷面質(zhì)量符合國家有關(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，采用計算機(jī)可編程序控制等新技術(shù)的飛剪機(jī)得到了一定地發(fā)展。本設(shè)計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)的傳動機(jī)構(gòu)為齒輪傳動，傳動比為 1:1，從下軸輸入動力，通過齒輪傳動使得上下剪刃同步運(yùn)動。主傳動采用伺服電機(jī)，能夠方便調(diào)速，使飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)大為簡化。減速機(jī)部分采用一級圓柱齒輪減速器和 V 帶傳動，由于要頻繁起停，所以加入帶傳動可以有效減輕振動和沖擊。2.3 飛剪機(jī)的總體方案布局飛剪機(jī)的設(shè)計主要為飛剪機(jī)本體的設(shè)計和減速機(jī)的設(shè)計，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（論文）-6-圖 2-1 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) 本章主要對飛剪機(jī)進(jìn)行了功能分析和總體設(shè)計方案布局，依據(jù)設(shè)計要求，選擇合適的設(shè)計方案以完成要達(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（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 引言本章將對飛剪機(jī)剪切機(jī)構(gòu)的力能參數(shù)進(jìn)行計算，并據(jù)此來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)啟動飛剪時，應(yīng)首先啟用“飛剪同步”測定器，使路程測量與剪刃位置同步，飛剪停留在初始位置上，即圖 3-1 的 1 位置。在自動操作時，啟用位置調(diào)節(jié)裝置，剪刃一般位于開始位置 1。接收到剪切信號后電機(jī)帶動飛剪加速到 4 后與帶鋼的運(yùn)動速度基本一致，進(jìn)行剪切，剪切完成后減速至2，后反轉(zhuǎn)至 1，在光電測出鋼板尾部已通過檢測點(diǎn)后，根據(jù)帶坯速度，剪刃會反轉(zhuǎn)，離開等候位置 2 點(diǎn)，退回到開始剪切位置 1 點(diǎn)上，當(dāng)發(fā)出切尾信號后，電機(jī)啟動，剪切機(jī)構(gòu)完成一個循環(huán)過程8。哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）-8-3.3飛剪的結(jié)構(gòu)分析3.3.1 最大剪切力的計算3.3.2 飛剪機(jī)上下刀架的合力計算圖 3-2 重合度示意圖3.3.3 飛剪機(jī)動力所需功率求解3.3.4 轉(zhuǎn)動慣量的計算 轉(zhuǎn)動慣量即剛體繞軸轉(zhuǎn)動慣性的度量。其數(shù)值為式中表示2i iJmr im剛體的某個質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量， 表示該質(zhì)點(diǎn)到轉(zhuǎn)軸的垂直距離,，求和號（或ir積分號）遍及整個剛體。轉(zhuǎn)動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)動狀態(tài)（如角速度的大小）無關(guān)。規(guī)則形狀的均質(zhì)剛體，其轉(zhuǎn)動慣量可直接計算求得。不規(guī)則剛體或非均質(zhì)剛體的轉(zhuǎn)動慣量，一般用實驗法測定。轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)用于剛體各種運(yùn)動的動力學(xué)計算中。轉(zhuǎn)動慣量和質(zhì)量一樣，是回轉(zhuǎn)物體保持其勻速圓周運(yùn)動或靜止的特性，用字母表示。對于圓柱體：當(dāng)回轉(zhuǎn)軸是圓柱體軸線時，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（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)中飛剪的工作循環(huán)，計算了剪切時刀架所受的最大剪切力并借此得出了所需的轉(zhuǎn)動慣量和驅(qū)動功率，選擇合適的伺服電機(jī)。通過驅(qū)動轉(zhuǎn)矩對電機(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)計減速機(jī)的設(shè)計4.1 引言本章主要進(jìn)行減速機(jī)的設(shè)計，伺服電機(jī)通過減速機(jī)減速、減壓之后輸入到飛剪機(jī)本體，帶動飛剪運(yùn)動，減速機(jī)13的設(shè)計也是調(diào)速的重要組成部分。本章將通過減速機(jī)的構(gòu)成、設(shè)計和校核三個部分介紹減速機(jī)。4.2 減速機(jī)的構(gòu)成曲柄連桿式飛剪機(jī)的運(yùn)動是間歇的，需要伺服電機(jī)頻繁起停，因此對于減速機(jī)的沖擊較大，故本次設(shè)計中減速機(jī)的組成分為兩部分：V 帶傳動哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）-10-和圓柱齒輪減速器。圓柱齒輪減速器承擔(dān)大部分減速比，V 帶傳動在進(jìn)行減速的同時還能夠吸收振動并緩和沖擊，有過載保護(hù)的作用，可以有效降低電機(jī)頻繁啟動對圓柱齒輪減速器的沖擊。4.3 減速機(jī)的設(shè)計4.3.1V 帶傳動的設(shè)計和校核4.3.2 一級圓柱減速器的設(shè)計和校核 圖 4-3 輸入軸部件設(shè)計草圖（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)計和校核（1）選擇軸的材料由于設(shè)計的是單級減速器的輸入軸，屬于一般軸的設(shè)計問題，選用 45鋼，調(diào)質(zhì)處理。（2）估算軸的基本直徑對于轉(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（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)計草圖4.4 本章小結(jié)本章主要對減速機(jī)部分進(jìn)行了設(shè)計，分為普通 V 帶傳動和一級圓柱齒輪減速器。一級減速器采用的是對稱結(jié)構(gòu)，在完成輸入軸設(shè)計之后會更容易進(jìn)行輸出軸的設(shè)計，根據(jù)對稱的原則合理設(shè)計套筒及軸的長度，設(shè)計完成之后各零件的校核滿足要求，設(shè)計的有效性得到了保障。第第 5 5 章章 飛剪機(jī)本體的設(shè)計計算飛剪機(jī)本體的設(shè)計計算5.1 引言作為曲柄連桿式飛剪機(jī)的主體結(jié)構(gòu)，本體的設(shè)計顯得尤為重要。本章將進(jìn)行飛剪機(jī)本體的的詳細(xì)設(shè)計，包括箱體、傳動系統(tǒng)、剪切機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計及其校核。5.2 飛剪機(jī)的設(shè)計方案分析哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（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)部為傳動機(jī)構(gòu)。剪切機(jī)構(gòu)是有兩組基本對稱的偏心輪、刀架和搖桿構(gòu)成，非對稱部分主要在于刀架的設(shè)計。傳動機(jī)構(gòu)是由一對傳動比為 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)啟動時，經(jīng)過減速機(jī)減速之后帶動下傳動軸轉(zhuǎn)動，通過齒輪嚙合帶動上傳動軸轉(zhuǎn)動從而使得上飛剪和下飛剪同時運(yùn)動，完成剪切。5.3 傳動系統(tǒng)的設(shè)計及校核5.3.1 傳動齒輪的設(shè)計及校核此處的傳動齒輪不承擔(dān)減速的功能，它的作用在于傳遞運(yùn)動，使得上下飛剪能同時運(yùn)動，進(jìn)行剪切。因此傳動齒輪為兩個完全相同的齒輪，采用直齒圓柱齒輪方便安裝，經(jīng)濟(jì)有效。（1）確定齒輪傳動類型、材料、熱處理方式及精度等級兩個齒輪均選用 45 鋼，采用軟齒面，調(diào)質(zhì)處理，齒面平均硬度為236HBW，選用 8 級精度。（2）計算主要傳動尺寸哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）-13-按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計。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 0.3a，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計算小齒輪分度圓直徑 23121()68.91mmtEHdHK TZ Z Zudu由上式可知齒輪分度圓直徑大于 54.69mm，為了防止飛剪機(jī)過小，參考已有的飛剪機(jī)的大小，初步確定傳動齒輪的分度圓直徑為 400mm，此時飛剪機(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（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 5.24 102.34 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（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 傳動齒輪三維圖5.3.2 傳動軸的設(shè)計及校核5.3.2.1 下傳動軸的設(shè)計及其校核5.4 剪切機(jī)構(gòu)的設(shè)計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)計過程，是整個飛剪機(jī)設(shè)計的主要部分，通過類比和查閱資料完成了減速機(jī)、傳動系統(tǒng)和剪切機(jī)構(gòu)的設(shè)計，滿足校核要求。哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）-16-第第 6 6 章章 剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析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)動過程和運(yùn)動特點(diǎn)很重要，本章將研究剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動狀態(tài)，對其運(yùn)動參數(shù)進(jìn)行計算。6.2 剪切機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析剪切機(jī)構(gòu)16可以簡化為下圖 6-1 所示。哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）-17-圖 6-1 剪切機(jī)構(gòu)簡圖AB、BC、CD、AD、AE 的長度分別為 、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)0123-0.0100.01B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)動參數(shù)的圖像哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）-18-6.3 本章小結(jié)本章對剪切機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動分析，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 房樹鋒. 曲柄式飛剪設(shè)計及其剪切過程的有限元分析D. 上海：上海交通大學(xué)，2007.3 虞益中. 對稱式曲柄飛剪機(jī)的設(shè)計研究D. 無錫：江南大學(xué)，2009.4 盧福. 四連桿式曲柄式飛剪剪切力分析J. 重型機(jī)械，2009，（6）：哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）-19-4346.5 V. 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