【正文】 液壓傳動(dòng)的執(zhí)行元件，它和主機(jī)工作機(jī)構(gòu)有直接的聯(lián)系，對(duì)于不同的機(jī)種和機(jī)構(gòu)，液壓缸具有不同的用途和工作要求。根據(jù)剪切機(jī)的具體工作情況，靠板系統(tǒng)的裝配位置見(jiàn)裝配圖，其設(shè)計(jì)的某些參數(shù)見(jiàn)圖39：1支板；2靠板；3六角螺母M20。剪切機(jī)的靠板系統(tǒng)，是為了防止剪切機(jī)的上、下剪刃在剪切時(shí)因?yàn)檩S向力的緣故而發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，造成不能正確的剪切工件。熱處理的目的是為了消除鑄造內(nèi)應(yīng)力和改善力學(xué)性能。設(shè)計(jì)時(shí)，在機(jī)架受力較大的地方應(yīng)該注意通過(guò)加大鋼板厚度等方法增強(qiáng)機(jī)架的強(qiáng)度要求。多數(shù)機(jī)架形狀較復(fù)雜，故一般采用鑄造。剪切機(jī)機(jī)架在整個(gè)機(jī)構(gòu)中支撐擺臂、主軸等整個(gè)工作平臺(tái)的重量，并將其傳遞到基地上，它的設(shè)計(jì)重點(diǎn)是滿足強(qiáng)度要求即可，保證在剪切機(jī)剪切過(guò)程中不會(huì)被壓潰即可，不會(huì)發(fā)生過(guò)大變形，其具體參數(shù)見(jiàn)圖38。機(jī)架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：機(jī)架的設(shè)計(jì)主要保證剛度、強(qiáng)度及穩(wěn)定性。鑄造機(jī)架常用材料為鑄鐵、鑄鋼和鑄鋁。按機(jī)架材料可分為金屬機(jī)架、非金屬機(jī)架。 軸承的選擇軸套在一些轉(zhuǎn)速較低，徑向載荷較高且間隙要求較高的地方（如凸輪軸）用來(lái)替代滾動(dòng)軸承（其實(shí)軸套也算是一種滑動(dòng)軸承），材料要求硬度低且耐磨，軸套內(nèi)孔經(jīng)研磨刮削，能達(dá)到較高配合精度，內(nèi)壁上一定要有潤(rùn)滑油的油槽，軸套的潤(rùn)滑非常重要，干磨的話，軸和軸套很快就會(huì)報(bào)廢，在本課題中推薦安裝時(shí)刮削軸套內(nèi)孔壁，這樣可以留下許多小凹坑，增強(qiáng)潤(rùn)滑。m=105 Nm圖37 主軸轉(zhuǎn)矩圖主軸的校核：由主軸的彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖可知，在主軸的中截面處所收到的合彎矩值最大，故只需要校核此截面處的強(qiáng)度。主軸的結(jié)構(gòu)圖如圖34所示：圖34 主軸結(jié)構(gòu)圖軸的受力圖如圖35所示：圖35 軸的受力圖主軸的彎矩圖如圖36所示： 326970KN在一般情況下，軸的工作能力決定于它的強(qiáng)度和剛度。軸的計(jì)算包括軸的強(qiáng)度計(jì)算、軸的剛度計(jì)算。因此，擺臂的設(shè)計(jì)符合強(qiáng)度要求?？紤]到截面形狀的合理性和經(jīng)濟(jì)型，故擺臂的設(shè)計(jì)圖形如圖31所示： 圖31擺臂簡(jiǎn)單示意圖擺臂的校核：擺臂的受力圖如圖32所示：圖32 擺臂受力圖擺臂的彎矩圖如圖33所示：322000KN經(jīng)查表，可以得到擺臂材料ZG鑄鋼的許用應(yīng)力[σ]=175Mpa，然后確定中間截面的抗彎截面矩系數(shù)w=M/[σ]，由公式W=bh2/6，確定該截面的寬度和高度。然后得出主軸對(duì)擺臂的支撐力F1=p+ F′=(1200+312)KN=1512KN由上述計(jì)算說(shuō)明，根據(jù)等強(qiáng)度梁的原則，在設(shè)計(jì)擺臂時(shí)應(yīng)在受彎矩較大處采用較大橫截面面積，而在受彎矩較小處采用較小橫截面積。由力矩平衡公式得 Pd1=Fd2，代入數(shù)據(jù)得 F=260KN。下面是對(duì)擺臂受力情況的分析：剪切力P=106N，阻力臂d1=330mm。設(shè)梁在任一截面上的彎矩為M(x),而截面的抗彎截面系數(shù)為W（x）。這種截面沿軸線變化的梁，稱為變截面梁。設(shè)計(jì)時(shí)為了節(jié)約材料，減輕自重，可改變截面尺寸，使抗彎截面系數(shù)隨彎矩而變化。運(yùn)動(dòng)過(guò)程，實(shí)際上是以主軸的中心為矩的原點(diǎn)，液壓缸的推力形成動(dòng)力矩而剪切力的反作用力形成阻力距，是動(dòng)力矩克服阻力矩的關(guān)系。第三章 零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算第三章 零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 擺臂的設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核擺臂，作為剪切機(jī)的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，一端與液壓缸的活塞桿通過(guò)螺栓連接，另一端裝有剪切刀。對(duì)剪切小方坯的剪切機(jī)，考慮經(jīng)常同時(shí)剪切幾根軋件，取剪刃長(zhǎng)度L為被軋件寬度的3~4倍，即L=(3~4)Bmax （mm）式中Bmax —被軋件最大寬度，mm。這些尺寸主要根據(jù)所剪軋件的最大截面尺寸來(lái)選定。 圖23系數(shù)z與函數(shù)λ的關(guān)系 圖24壓板與刀片間的位置關(guān)系彈簧鋼的材料性能參數(shù)如下:表21鋼號(hào)60Si2Mn屈服強(qiáng)度/Mpa1200抗拉強(qiáng)度/Mpa1300延伸率5%斷面收縮率25%狀態(tài)熱軋HB（不大于）321選取剪切傾斜角α=，則λ=dtanα/δh, 其中d=100, h=25, 代入數(shù)據(jù)得λ=7。X壓板相對(duì)距離，即為壓板中心離下刀片側(cè)邊緣c，與鋼板厚度h的比值，即：X=c/h。經(jīng)理論分析、計(jì)算后，純剪切力用下式表達(dá)，斜刃剪總剪切力P由下是確定：P=P1（1 + Z + ） ={1 + Z + } 式中的第二項(xiàng)為分力P2,第三項(xiàng)為分力P3。P2——鋼板被剪掉部分的彎曲力，即被剪掉部分在剪切時(shí)對(duì)上刀片沿著鋼板折邊線作用產(chǎn)生的彎曲力。5靠板系統(tǒng)。3擺臂。1機(jī)架。每部分設(shè)計(jì)主要牽涉機(jī)構(gòu)關(guān)鍵部分受負(fù)載的分析狀況，必須考慮到機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)所要達(dá)到的要求這項(xiàng)重要因素。液壓剪切機(jī)的設(shè)計(jì)主要包括機(jī)架、擺臂、進(jìn)料及剪切系統(tǒng)、主軸系統(tǒng)、靠板系統(tǒng)和油缸系統(tǒng)等六部分的設(shè)計(jì)。3．設(shè)計(jì)液壓閥塊。1．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：在現(xiàn)有設(shè)備剪切原理的基礎(chǔ)上，將電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)轉(zhuǎn)化為液壓傳動(dòng)，同時(shí)對(duì)相關(guān)的結(jié)構(gòu)、油缸大小進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。除上述因素影響外，壓板、剪刃與鋼板的摩擦系數(shù)及剪刃的幾何形狀等因素，對(duì)單位剪切抗力也都有一定的影響，但這些因素相對(duì)來(lái)說(shuō)影響很小，可以忽略不計(jì)。但在壓入階段剪切力的計(jì)算中，不考慮刀鈍半徑的影響是允許得。⑤刀鈍半徑:刀鈍半徑的大小，直接影響單位剪切抗力的大小。當(dāng)側(cè)向間隙由零逐漸增大時(shí)，鋼板的受力狀況分別為壓縮~剪切~彎曲狀態(tài)，側(cè)向間隙過(guò)小或過(guò)大都會(huì)使單位剪切抗力增加。冷剪時(shí)，剪切速度對(duì)單位剪切抗力的影響很小，一般可不加以考慮。②剪切溫度:鋼板剪切時(shí)的溫度越高，單位剪切抗力越小，對(duì)應(yīng)于剪斷時(shí)相對(duì)切入深度則越大。剪斷時(shí)的相對(duì)切入深度越小，即金屬斷的越早。以下對(duì)影響單位剪切抗力公的因素進(jìn)行定性的描述:①金屬性質(zhì):金屬材料的強(qiáng)度極限越高，則單位剪切抗力越大。單位剪切抗力丁并非常數(shù)，其數(shù)值大小和鋼板材質(zhì)、剪切溫度、剪切速度、剪刃形狀、剪刃間隙及相對(duì)切入深度等因素有關(guān)。從上述分析可得出，剪切過(guò)程中作用力及其變化規(guī)律:剪切力隨著z的增加而變化，當(dāng)剪切力P為最大值后，鋼板開(kāi)始產(chǎn)生滑移。由上式可知，若認(rèn)為剪刃壓入階段的單位壓力P為常數(shù)，則總壓力P隨z值增加，即按一個(gè)拋物線增大，直到鋼板開(kāi)始沿整個(gè)剪切斷面產(chǎn)生滑移時(shí)，P力達(dá)到最大值Pmxa。h——鋼板的厚度(mm)。在剪刃的壓入變形階段，鋼板作用在剪刃的力為 （17）由式（16）可得 ，則 （18）設(shè)，則式（18）可改寫(xiě)為 （19）式中: p——單位面積上的壓力(N/mm2)。因此了角的增大對(duì)設(shè)備是很不利的。由式(13)知，當(dāng)鋼板轉(zhuǎn)角了增大時(shí)，側(cè)推力T隨之增大。由圖21中的幾何關(guān)系，得 （14） （15）將式(13)、(14)、(15)代入式(11)中可得，剪切時(shí)，鋼板的轉(zhuǎn)角γ與剪刃壓入深度z的關(guān)系 （16）由式(16)知，剪刃的壓入深度z越大，鋼板轉(zhuǎn)角了也越大，這會(huì)導(dǎo)致鋼板剪切質(zhì)量下降。a=T由圖21看出，當(dāng)剪刃壓入鋼板后，上下剪刃對(duì)鋼板的壓力P形成一力偶Pa, 此力矩使鋼板轉(zhuǎn)動(dòng)，但在鋼板轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，將遇到剪刃側(cè)面的阻擋，即剪刃側(cè)面給鋼板以側(cè)推力T，則上下剪刃的側(cè)推力又構(gòu)成另一力偶Tc，力圖阻止鋼板轉(zhuǎn)動(dòng)。下面分析一下剪切過(guò)程中作用力的變化。當(dāng)剪切力大于鋼板本身的抗剪能力時(shí)，鋼板沿著剪切面產(chǎn)生相對(duì)滑移，開(kāi)始了真正的剪切，這一階段被稱為剪切滑移階段。當(dāng)剪刃壓入到一定深度，即力P增加到一定值時(shí)，鋼板的局部壓入變形阻力與剪切斷面的剪切力達(dá)到相等，剪切過(guò)程處于由壓入變形階斷過(guò)渡。當(dāng)上剪刃下移與鋼板接觸后，剪刃便開(kāi)始?jí)喝脘摪澹捎赑力在開(kāi)始階段比較小，在鋼板剪切斷面上產(chǎn)生的剪切力小于鋼板本身的抗剪能力，因此鋼板只能發(fā)生局部塑性變形，故這一階段稱為壓入變形階段。兩種方案都是可行的，但比較而言，采用第一種機(jī)構(gòu)，其液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對(duì)于第二種機(jī)構(gòu)要小得