【正文】 性是通過一個簡單的桁架相互聯(lián)接的。從飛剪機設計來說，電機及電氣控制技術(shù)的發(fā)展足以用簡單機構(gòu)滿足復雜生產(chǎn)工藝對飛剪機的要求，理應引起我們的充分注意，這可以說是一個根本變革性的設計思路。換句話說，它是完全由電氣自動控制系統(tǒng)來保證所需的倍尺系數(shù) k和兩次剪切時間間隔 t，而不再是通過復雜的機械變速機構(gòu)與倍尺機構(gòu)后再來改變定尺長度公式中的兩次剪切時間間隔 t和倍尺系數(shù) k。如圖 1 2b 所示就是第二引進的代剪切機 翁格爾飛剪機。而圖中的倍尺機械變速箱 機械偏心機構(gòu) 7 以及機械偏心機構(gòu) 8 主要是用于空切即倍尺。與此同時， R 為 O1 O2 間直線偏心距離，并且 O3處是脫離了的。它所用的機構(gòu)就是所謂的徑向勻速機構(gòu)。因此，此類機構(gòu)基本 上是通過倍尺機構(gòu)以及勻速系統(tǒng)來構(gòu)成的；而常用的勻速系統(tǒng)又包括徑向勻速機構(gòu)、雙曲柄勻速機構(gòu)等。 圖 1 1 軋鋼精軋線機 組典型布置 如圖 1 1所示，在 此 圖中可以看出，該飛剪機是通過直流電機所驅(qū)動。飛剪機就是指不僅能夠橫向剪切運動中的軋件外，還能夠滿足用戶規(guī)定的尺寸要求的設備。 基于 Matlab編程數(shù)值計算方法，得到了剪切機構(gòu)剪刃的運動軌跡圖和速度變化圖，但編制程序比較復雜，不易掌握，且得到的數(shù)值結(jié)果比較有限［４］ 。 ２） 上、下剪刃有一定的開口度、重合度，以保證軋件能正常切斷 。 關(guān)鍵詞 飛剪機構(gòu) ADAMS 矢量法 田口方法 minitab 1 引言 飛剪 機 是用在連續(xù)軋機的軋制線上來剪斷橫向運動軋件的設備， 主要運用于 連續(xù)鍍鋅機組、橫向剪 切機組等機組上 。確定出上下剪切刃的最大以及最小速度。 畢業(yè)設計（論文） 論文題目 基于田口設計 IHI擺式飛剪機結(jié)構(gòu)優(yōu)化 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 年 級 20xx級機械二班 學生學號 學生姓名 指導老師 完成時間 20xx0510 I 目錄 目錄 .................................................................... I 1引言 ................................................................... 1 的發(fā)展 ..................................................... 2 施羅曼飛剪 .................................................. 3 翁格爾飛剪 ................................................. 4 橋式飛剪 ................................................... 4 2 IHI 擺式飛剪工作原理 ................................................... 5 擺式飛剪的結(jié)構(gòu) ................................................... 5 剪切機構(gòu) ......................................................... 6 空切機構(gòu) ......................................................... 7 同步機構(gòu) ......................................................... 7 3 IHI 剪切機構(gòu)運動學模型 ................................................ 8 同步機構(gòu)分析 ..................................................... 8 機構(gòu)位置分析 ............................................... 8 機構(gòu)角速度分析 ............................................. 9 飛剪本體分析 .................................................... 10 機構(gòu) 位置分析 .............................................. 10 上、下剪刃位置 ............................................ 12 機構(gòu)速度分析 .............................................. 13 4 IHI 擺式飛剪剪切機構(gòu)目標函數(shù)及約束函數(shù)的建立 ......................... 14 剪刃水平分速度的優(yōu)化 ............................................ 14 剪切平面優(yōu)化 .................................................... 15 主要約束條件的建立 .............................................. 15 總體優(yōu)化設計數(shù)學模型 ............................................ 16 5 基于田口法的結(jié)構(gòu)分析 ................................................. 17 田口方法 ........................................................ 17 田口方法 ................................................... 17 田口方法的特點 ............................................. 18 實驗步驟 .................................................. 18 建立田口直交表 .................................................. 18 6結(jié)論 .................................................................. 27 7致謝語 ................................................................ 28 參考文獻 ............................................................... 29 20xx 屆機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文 1 基于田口設計 IHI 擺式飛剪機結(jié)構(gòu)優(yōu)化 機械 工程學院 機械設計制造及其自動化 專業(yè) 20xx級 摘要 為了通過田口方法對 IHI擺式飛剪機的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，首先對擺式飛剪機的構(gòu)造進行了解，運用復數(shù)函數(shù)方程的方法對擺式飛剪機的構(gòu)件建立初始位置的方程，以及對上下剪切刃的位置、切削速度建立方程。 通過對每一組桿長對應的速度，取其平均值。 從結(jié)構(gòu)上 看， 擺式飛剪 機 可以分為 兩種：一種是 IHI擺式飛剪 又稱 上擺式 ，基于田口設計 IHI 擺式飛剪機結(jié)構(gòu)優(yōu)化 2 另一種是 哈爾登擺式飛剪 ，又稱 下擺式 ， 可簡化為桿件機構(gòu) 。 ３） 在上、下剪刃剪切過程中，刀刃應盡可能與軋件垂直，以保證軋件的剪切質(zhì)量 。 而本次設計的目的就是通過田口設計方法在機構(gòu)保持不變的情況之下，通過上下剪切速度的反映情況來對整個機構(gòu)進行優(yōu)化設計，找出最大速度最小速度的超前與滯后。因此，必須具備以下三個必要條件： 能 夠滿足用戶規(guī)定的尺寸要求； 在剪切時其刀刃的水平速度要與軋件速度相同； 為了能夠提高生產(chǎn)率，剪切的速度還要能夠與生產(chǎn)線上的其它設備相互匹配。帶鋼的運動方向為箭頭所指向的方向。飛剪機結(jié)構(gòu)復雜的原因還因為空切機構(gòu)的形成是通過對其下刀座曲柄的長度的組合進行調(diào)整來得以完成的。而圖 1 3 中的結(jié)構(gòu)簡圖就正好說明了這種機構(gòu)的復雜性。為了改變 O1與 O2的相對位置，即改變 R的目的，就是改變 R值來改變定尺寸長度，又由于嚙合齒輪 a、 b 處于分離的，齒輪對 b的左片徑向齒輪 (內(nèi)有大齒圈 )與齒輪對 a的右片徑向齒輪是背靠一起在 O3處相鉸接觸，進而通過液壓馬達 5經(jīng)過一對內(nèi)外齒嚙合的齒輪使其繞 O3旋轉(zhuǎn)。而其中的液壓偏心機構(gòu) 7與機械偏心機構(gòu) 8又是聯(lián)合使用，故可以通過他們來整倍數(shù)的改變剪切帶鋼的長度。隨著控制技術(shù)、大型伺服電機制造以及交流變頻技術(shù)等電機技術(shù)的發(fā)展，為那些對生產(chǎn)工藝要求復雜的飛剪機的技術(shù)的進步起到了推動作用。根據(jù)計算機發(fā)出的指令和檢測信號，直接通過伺服電機來驅(qū)動飛剪機主軸，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)剪切帶鋼時，實現(xiàn)速度同步的要求；飛剪機的主軸在兩次剪切的間隔時間內(nèi)是做變速運動的。但是，在第三代飛剪機中又已經(jīng)引進了。因此，第三代飛剪機構(gòu)相對與第二代就更加簡化了，傳動鏈也更為簡潔。 2 IHI 擺式飛剪工作原 理 擺式飛剪的結(jié)構(gòu) 擺式飛剪由主電動機、飛剪本體、矯直機本體 、 矯直機分配箱 、 無級變速箱 、 傳動箱等幾個主要部分組成。由于擺架 9的擺動，使上下刀片相遇而實現(xiàn)剪切 ，故 上刀架 1固定 于 擺架 9上?？涨幸簤焊?5上的齒條與空切偏心軸 3上的齒 輪相嚙合。 其 剪切過程：上 、 下刀咬入→剪切→分離， 這樣基于田口設計 IHI 擺式飛剪機結(jié)構(gòu)優(yōu)化 6 形成一個剪切區(qū)。 只有當上刀架偏心套 9的偏心距 e1在轉(zhuǎn) 至 最低位置 ，并 且內(nèi)、外偏心套的偏心同時 也 轉(zhuǎn) 至 最高位置 時，也就是說要使得 上、下刀刃相互重合完成剪切 ，就要使得 3個偏心同時處于 同一 個垂直的 平面上 。而上、下刀架的往復擺動是通過主軸 8轉(zhuǎn)動得以實現(xiàn)。此時的剪出板材長度就是基本定尺長度 L0，并且可以通過速度比 i的變換來實現(xiàn)倍尺剪切，也就是說定尺長度 L=KL0(此處 K為倍尺系數(shù) )。 在圖 6中 ，因 O1A和 O1B的半徑 都是 R， 且 二者的 回轉(zhuǎn)軸心 都是 O1， 當 O1O1與 OO重合時 ，即無偏心距，且 調(diào)整前的基本剪切長度 為 剪切長度 ，則 兩軸 OO與 O1O1的運動 都為勻速轉(zhuǎn)動。 圖 2 3 同步機構(gòu)示意圖 基于田口設計 IHI 擺式飛剪機結(jié)構(gòu)優(yōu)化 8 3 IHI 剪切機構(gòu)運動學模型 IHI擺式飛剪機構(gòu)是 14桿機構(gòu) ， 具有 3個自由度的 [4 5]。要能夠 得到不同空切數(shù) ，那么直接將它們的 角速度 按照 不同比例 的進行 組合 就行了。于是通過復數(shù)函數(shù)的方法對整個機構(gòu)的桿件的位置以及角度進行建模，從而得出各桿件與角度之間的關(guān)系式，進而為設計的下一步的繼續(xù)進行提供條件和依據(jù)。因此，該公式 可表示為 : 221 22211 ??? ?? jjj jeredrjer ?? (4) 其中 ， ω 1已知 。 為了 分析 簡單的需要，將 飛剪本體分解成 3個封閉環(huán) :OJKLMHO、 OEFGHO和 OEDCO，并 對每 一 個封閉環(huán)建立復數(shù)方程 ，這樣就可以求出每個 構(gòu)件結(jié)點 處 的位置、速度 以及 加速度 。 由于 r12， r13， r14是主動件桿長 ， θ 12， θ 13， θ 14已知 ， 故式 (11)中只有θ 15和 P是變量 。 以上 為對 剪切機構(gòu)建立參數(shù)優(yōu)化數(shù)學模型的 根據(jù) 。若01 vv ? ，那么 剪 切 刃 就可能會 阻止軋件運動 ，從而 產(chǎn)生堆鋼現(xiàn)象 ， 使 得 軋件 產(chǎn)生 彎曲 ， 甚至 使得 軋件頂在剪 切 刃上 進 而產(chǎn)生纏刀 等 事故。 ?? ?? nif 1 112 2?? 式中 11為 擺桿 ( r11) 的擺角