【正文】 ： )log (1022iiDi sDNS ??? 1)(,1 1221 ???? ?? ?? nDDsDnnj iijinj iji )log (1022iiPi sPNS ??? 1)(,1 1221 ???????? nPPsPnPnj iijinj iji 根據(jù)表 5 2所得出的數(shù)據(jù)，分別計(jì)算出 r r r r r10的每個(gè)數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的剪切刃最大速度和最小速度的的平均 。 從而得出的最優(yōu)的桿長(zhǎng)分別為： r5＝ 69mm， r6＝ 947mm， r7＝ 311mm， r8＝ 510mm， r9＝ 996mm， r10＝ 743mm， r11＝ 1120mm， r12＝ 48mm， ∠COH ＝ φ＝ 158176。同時(shí)，我也要感謝評(píng)審老師給予我的論文指導(dǎo)，正是老師們認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度，幫助我完善 畢業(yè)論文 并提高了我的專業(yè)理論水平，在這里，我要向他們表示深深的謝意。 Beijing: Metallurgical Industry Press， 1988. [2] 黨祖祺 .機(jī)械原理 [M].北京 :北京航空航天大學(xué)出版社， 1996。 [7] Wang Ping。 [11] Chang Yong， Li Yanping. The performa。 [5] (IHI) tilting flying shear metallurgical machinery research group， Wuhan Iron and Steel Institute. [6] 王海文 .軋鋼機(jī)械設(shè)計(jì) [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社， 1983。 [1]Research Institute of metallurgy industry， nonferrous metal processing。其次是我的同學(xué)們，在他們的幫助下，我的論文也才能夠順利的完成。 ２） 通過(guò) matlab軟件 計(jì)算出了各桿件所對(duì)應(yīng)的 5*5組的 擺角值 。其中在 ADAMS軟件中建立關(guān)于此機(jī)構(gòu)的函數(shù)關(guān)系以及其速度公式，分別為： 目標(biāo)函數(shù)： g=G（ r5， r6， r7， r8， r9， r10， r11， r12， r13， r15 θ， ?） fj(r5， r6， r7， r8， r9， r10， r11， r12， r13， r15，θ， ?）≤０（ j=1， 2。因此需要運(yùn)用 matlab軟件設(shè)計(jì)計(jì)算的程序。 。 20xx 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文 19 （ａ） K=1；（ｂ） K=2 圖 5 1 上、下剪刃運(yùn)動(dòng)軌跡 如果進(jìn)程有一個(gè)輸入信號(hào)，可以直接用來(lái)決定輸出信號(hào)，優(yōu)化將涉及確定的控制因素的最佳水平，比輸入信號(hào)直接控制輸出信號(hào)要最接近理想關(guān)系。 (3)質(zhì)量與成本的平衡性。 田口方法 相對(duì)于一些其他的質(zhì)量工程方法而言， 效益高、成本低，它是設(shè)計(jì) 來(lái)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品質(zhì)量的提高。比如說(shuō) 噪聲 和 空氣污染等 所帶來(lái)的 直接損失 ，還有 顧客 們可能會(huì) 對(duì)產(chǎn)品 所表現(xiàn)出來(lái)的 的不滿意 度 以及由此 而可能會(huì) 導(dǎo)致的 某些或某種的 銷售 和 市場(chǎng) 方 面的 損失等 所帶來(lái)的 間接損失。 ?? ?? nif 1 112 2?? 式中 11為 擺桿 ( r11) 的擺角 主要約束條件的建立 由于 優(yōu)化方案的搜尋空間 為將 約束條件組成設(shè)計(jì)變量的取值空間 ，故 對(duì)剪切本體的四桿機(jī)構(gòu)OCDEO以及 五桿機(jī)構(gòu) OEFGHO， 曲柄 的 存在條件 以及 傳動(dòng)角 的 條件 來(lái) 考慮 [ 5~7] : ( 1) 四桿機(jī)構(gòu) OCDEO 曲柄存在條件 其中 最短桿 為 r5，由 曲柄 的 存在條件 可知 : r5 與其它任 意 一桿 之長(zhǎng)； r5其它 任意 兩桿之和 ， 即 ： r5 r6 ， r5 r7， r5 R， r5 + R r6 + r7 ， r5+ r6 R + r7， r5+ r7 R + r6 ( 2) 四桿機(jī)構(gòu) OCDEO 傳動(dòng)角條件 當(dāng) OC桿旋轉(zhuǎn)角θ 5=0176。 以上 為對(duì) 剪切機(jī)構(gòu)建立參數(shù)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的 根據(jù) 。 為了 分析 簡(jiǎn)單的需要，將 飛剪本體分解成 3個(gè)封閉環(huán) :OJKLMHO、 OEFGHO和 OEDCO，并 對(duì)每 一 個(gè)封閉環(huán)建立復(fù)數(shù)方程 ，這樣就可以求出每個(gè) 構(gòu)件結(jié)點(diǎn) 處 的位置、速度 以及 加速度 。于是通過(guò)復(fù)數(shù)函數(shù)的方法對(duì)整個(gè)機(jī)構(gòu)的桿件的位置以及角度進(jìn)行建模，從而得出各桿件與角度之間的關(guān)系式，進(jìn)而為設(shè)計(jì)的下一步的繼續(xù)進(jìn)行提供條件和依據(jù)。 圖 2 3 同步機(jī)構(gòu)示意圖 基于田口設(shè)計(jì) IHI 擺式飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化 8 3 IHI 剪切機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)模型 IHI擺式飛剪機(jī)構(gòu)是 14桿機(jī)構(gòu) ， 具有 3個(gè)自由度的 [4 5]。此時(shí)的剪出板材長(zhǎng)度就是基本定尺長(zhǎng)度 L0，并且可以通過(guò)速度比 i的變換來(lái)實(shí)現(xiàn)倍尺剪切，也就是說(shuō)定尺長(zhǎng)度 L=KL0(此處 K為倍尺系數(shù) )。 只有當(dāng)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(shí) 也 轉(zhuǎn) 至 最高位置 時(shí)，也就是說(shuō)要使得 上、下刀刃相互重合完成剪切 ，就要使得 3個(gè)偏心同時(shí)處于 同一 個(gè)垂直的 平面上 ?？涨幸簤焊?5上的齒條與空切偏心軸 3上的齒 輪相嚙合。 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(dòng)機(jī)、飛剪本體、矯直機(jī)本體 、 矯直機(jī)分配箱 、 無(wú)級(jí)變速箱 、 傳動(dòng)箱等幾個(gè)主要部分組成。但是，在第三代飛剪機(jī)中又已經(jīng)引進(jìn)了。隨著控制技術(shù)、大型伺服電機(jī)制造以及交流變頻技術(shù)等電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為那些對(duì)生產(chǎn)工藝要求復(fù)雜的飛剪機(jī)的技術(shù)的進(jìn)步起到了推動(dòng)作用。為了改變 O1與 O2的相對(duì)位置，即改變 R的目的，就是改變 R值來(lái)改變定尺寸長(zhǎng)度，又由于嚙合齒輪 a、 b 處于分離的，齒輪對(duì) b的左片徑向齒輪 (內(nèi)有大齒圈 )與齒輪對(duì) a的右片徑向齒輪是背靠一起在 O3處相鉸接觸，進(jìn)而通過(guò)液壓馬達(dá) 5經(jīng)過(guò)一對(duì)內(nèi)外齒嚙合的齒輪使其繞 O3旋轉(zhuǎn)。飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的原因還因?yàn)榭涨袡C(jī)構(gòu)的形成是通過(guò)對(duì)其下刀座曲柄的長(zhǎng)度的組合進(jìn)行調(diào)整來(lái)得以完成的。因此，必須具備以下三個(gè)必要條件： 能 夠滿足用戶規(guī)定的尺寸要求； 在剪切時(shí)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(shè)備相互匹配。 ３） 在上、下剪刃剪切過(guò)程中，刀刃應(yīng)盡可能與軋件垂直，以保證軋件的剪切質(zhì)量 。 通過(guò)對(duì)每一組桿長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的速度，取其平均值。確定出上下剪切刃的最大以及最小速度。 ２） 上、下剪刃有一定的開(kāi)口度、重合度，以保證軋件能正常切斷 。飛剪機(jī)就是指不僅能夠橫向剪切運(yùn)動(dòng)中的軋件外，還能夠滿足用戶規(guī)定的尺寸要求的設(shè)備。因此，此類機(jī)構(gòu)基本 上是通過(guò)倍尺機(jī)構(gòu)以及勻速系統(tǒng)來(lái)構(gòu)成的；而常用的勻速系統(tǒng)又包括徑向勻速機(jī)構(gòu)、雙曲柄勻速機(jī)構(gòu)等。與此同時(shí)， R 為 O1 O2 間直線偏心距離，并且 O3處是脫離了的。如圖 1 2b 所示就是第二引進(jìn)的代剪切機(jī) 翁格爾飛剪機(jī)。從飛剪機(jī)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，電機(jī)及電氣控制技術(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，理應(yīng)引起我們的充分注意，這可以說(shuō)是一個(gè)根本變革性的設(shè)計(jì)思路。引進(jìn)的第三代飛剪機(jī)給我們的重要啟示是：高效利用先進(jìn)的電氣化技術(shù)以及不斷追求機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的最佳化。改變均速偏心軸 7的相位角，可改變剪刀速度，從 而實(shí)現(xiàn)與帶材速度同步，達(dá)到均速目的。 剪切機(jī)構(gòu) 在如圖 2 2中 ， 上刀架 1是 通過(guò)上刀架偏心套 9和滾動(dòng)軸承安裝在剪切機(jī)構(gòu)主軸 8上 ，并且上刀架 偏心套 9通過(guò) 鍵固定 于 主軸上 ，而 e1為其相 對(duì)于主軸 8的偏心距 ； 套式連桿 3和下刀架 2通過(guò) 用銷軸 7鉸接 ， 同時(shí)套式連桿 3還 依次通過(guò) 了 滾動(dòng)軸承、外偏心套 4和內(nèi)偏心套 5并 空套 在 主軸 8上 ；而 內(nèi)偏心套和外偏心套 還 可以經(jīng)過(guò)齒輪系 M的驅(qū)動(dòng) 進(jìn)行 獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn) ，從而 構(gòu)成 了 雙偏心軸機(jī)構(gòu) 。因此，它們的運(yùn)動(dòng)軌跡都是封閉的曲線；當(dāng)主軸 8和外、內(nèi)偏心套 5的轉(zhuǎn)速都相同時(shí)，即 i=nt/nz=1，刀架每擺動(dòng)一次就會(huì)發(fā)生一次剪切。當(dāng)偏心距 e為正值 時(shí)，機(jī)構(gòu)發(fā)生 倍尺剪切 ；當(dāng)偏心距 e為負(fù)值 是，機(jī)構(gòu)的 剪切長(zhǎng)度小于基本 的 剪切長(zhǎng)度 。 同步機(jī)構(gòu)分析 機(jī)構(gòu)位置分析 為了對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，那么必須對(duì)結(jié)構(gòu)中的各個(gè)桿件進(jìn)行建模。在 結(jié)構(gòu)上 ，可以把它看成是 由 3個(gè)原動(dòng)件 和 3個(gè)基本組 (CDE、 FGH和 MLK)構(gòu)成 的。將 式 (10)中的 X1進(jìn)行 求導(dǎo) ，可 得 : 111011125121111111212121 s i ns i ns i ns i n ???????? rrrrX ?????水平 (19) 4 IHI 擺式飛剪剪切機(jī)構(gòu)目標(biāo)函數(shù)及約束函數(shù)的建立 為滿足工藝要求 ，那么 在飛剪 機(jī) 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中 ， 應(yīng) 該 遵循 以下 設(shè)計(jì) 要求 [ 4] : ( 1) 為了 保證剪 切 刃 在 返回時(shí)不 會(huì) 阻礙軋件連續(xù)移動(dòng) ，故 上 、 下剪 切 刃的運(yùn)動(dòng)軌跡 一般情況下 均為一定形狀的封閉 環(huán)形 曲線 ； ( 2) 上下剪刃必須有一定的重疊量和開(kāi) 口度 ； ( 3) 為 使 的 剪切斷面垂直 于 軋件軸線 ，故在 剪切 的 過(guò)程中 ，其 剪 切 刃最好 是做 垂直平面 的 運(yùn)動(dòng) ； ( 4) 飛剪 機(jī) 必須按 照 一定的工作制度進(jìn)行工作 ，并且能夠 保證剪切 規(guī) 定 的 尺 寸 長(zhǎng)度 ； ( 5) 在剪切區(qū)域內(nèi) ， 剪 切 刃 的 水平速度 應(yīng) 略 大于 輸送輥道 時(shí)的 喂料速度 ； ( 6) 為 減少飛剪 機(jī)在運(yùn)動(dòng)中所承受的 負(fù)荷 ，以及 提高飛剪 機(jī) 的剪切能力 ，應(yīng) 盡 可能的 減少飛剪 機(jī)運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量 以及 加速度。 為保證在 剪切時(shí)剪 切 刃 垂直于 軋件 ， 可 以用 擺桿 11來(lái)實(shí)現(xiàn) ，故另一個(gè) 分目標(biāo)函數(shù) 為在剪切區(qū)域內(nèi)擺桿 11的擺動(dòng)角度與垂直方向的累計(jì)誤差 的 最小 值 。 而這種 質(zhì)量損失 又 是指產(chǎn)品 在 出廠 以后 后“給社會(huì) 可能會(huì) 帶來(lái)的 一些 損失”， 而這種損失又包括直接損失和間接損失。又由偏差率的最小值來(lái)確定出最佳的一組數(shù)據(jù)，即為最有數(shù)據(jù)，而這組數(shù)據(jù)也就是結(jié)構(gòu)最優(yōu)的數(shù)據(jù)。該方法不僅 能 夠 從根本上解決內(nèi) 、 外干擾 因素所對(duì) 質(zhì)量 所引起的波動(dòng)問(wèn)題， 還能夠 利 用該方法 設(shè)計(jì)出 質(zhì)量 好、性能穩(wěn)定、價(jià)格便宜 的產(chǎn)品 。 于是運(yùn)用田口統(tǒng)計(jì)分析法，以此五組桿長(zhǎng)為動(dòng)態(tài)因子，建立樣本空間。 ，∠ FED＝ ?＝ 170176。標(biāo)準(zhǔn)值為從而求出對(duì)應(yīng)的擺角（θ θ θ θ θ 11）。而實(shí)驗(yàn)所得出的結(jié)果也基本都是將 matlab軟件計(jì)算出來(lái)的結(jié)果以及 minitab軟件建立的田 口正交表導(dǎo)入至 ADAMS軟件中進(jìn)行模擬運(yùn)算出得出的結(jié)果。 表 5 3 桿長(zhǎng)因素即水平表 基于田口設(shè)計(jì) IHI 擺式飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化 26 表 5 4 r5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及η 表 5 5 r6的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及η 表 5 6 r7的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及η 表 5 7 r9的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及η 20xx 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文 27 表 5 8 r10的實(shí)驗(yàn)結(jié)果及η 6 結(jié)論 根據(jù)以上過(guò)程得出的結(jié)論和分析為： １） 分析推導(dǎo)了 IHI擺式飛剪剪切機(jī)構(gòu)的幾何位置解析公式，有助于機(jī)構(gòu)的幾何特性和運(yùn)動(dòng)特性分 析 。 基于田口設(shè)計(jì) IHI 擺式飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化 28 7 致謝語(yǔ) 首先，需要感謝的是我的指導(dǎo)老師，在百忙之中能抽空給我講解有關(guān)于論文中所要用到的知識(shí)，并對(duì)我的論文進(jìn)行指導(dǎo)。從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，一直都離不開(kāi)老師、 同學(xué)、朋友給我熱情的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！你們孜孜不倦的教誨！ 20xx 屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文 29 參考文獻(xiàn) [1] 冶金工業(yè)部有色金屬加工設(shè)計(jì)研究院 .板帶車間機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì) [M].北京 :冶金工業(yè)出版社，1988。 A crank rocker flying highwayman to uniform mathematics model of the mechanism [J].mechanical transmission， 1999， 23 (3): 1518. 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