【正文】 大。當(dāng)剪切斷面較大而速度較低時(shí)，飛剪機(jī)為曲柄連桿式。這種飛架機(jī)轉(zhuǎn)換形式迅速方便，能適應(yīng)軋件速度范圍和剪切范圍有較大變化的場(chǎng)合。雙臂曲柄軸還通過(guò)連桿 6（ AB）與導(dǎo)架 10 相鉸接。刀片 15 固定在刀架 8 上，刀架的另一端與擺桿 7 鉸接，擺桿則鉸接在機(jī)架上。 通過(guò)改變偏心軸與雙臂曲軸（也可以說(shuō)是導(dǎo)架）的角速度比值，可改變刀片軌跡半徑調(diào)整軋件的定尺長(zhǎng)度。 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 27 4）擺式飛剪機(jī)圖 96 是 IHI（日本石川島播磨重工業(yè)公司）擺式飛剪機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，用來(lái)剪切厚度小于 。上刀架 1 在“點(diǎn) 2”與主曲柄軸 8 相鉸接。下刀架 2 可在上刀架 1 的滑槽中 滑動(dòng)。當(dāng)徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 28 主曲柄軸 8 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，上下刀架作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，完成剪切動(dòng)作。此偏心通過(guò)連桿 12 與搖桿 10 的軸頭11 相連，而搖桿 9 則通過(guò)連桿 3 在“點(diǎn) 1”與上刀架相連。由于上刀架能上下運(yùn)動(dòng)外還可以進(jìn)行擺動(dòng)，故能剪切運(yùn)動(dòng)中的軋件。由于飛剪機(jī)工作時(shí)總能量波動(dòng)較小，故可在大于 5m/s 的速度下工作。上刀架 1（連桿）通過(guò)偏心軸 6 與下刀架 2（搖桿）相鉸接。當(dāng)改變偏心軸 4 與偏心套 5 的偏心位置時(shí)，可得到不同的空切次數(shù)。 具 體機(jī)構(gòu)如下： 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 32 第 3 章 剪切力和電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算 剪切力的計(jì)算 根據(jù)飛剪刀片形狀不同，其剪切力可按平行刀片剪斷機(jī)或斜刀片剪斷機(jī)的計(jì)算公式來(lái)計(jì)算。這個(gè)拉應(yīng)力不允許超過(guò)軋件在剪切溫度下的彈性極限e? 。 圖： 飛剪的剪切過(guò)程 綜上計(jì)算，由于 ll? ? 100%1%，故可不考慮拉應(yīng)力對(duì)刀片的附加負(fù)載。因?yàn)槊看? 剪切 要求的加速時(shí)間非常短，在這種條件下剪切力對(duì)電動(dòng)機(jī)功率實(shí)際上沒(méi)有影響。 代入上面的公式得剪切功率： = ?? =（ KW） 飛剪電 動(dòng)機(jī)的功率 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 35 N = N=（ KW） 由于 已經(jīng)按照最大值考慮，故上式中忽略不計(jì)傳動(dòng)效率。 交流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修容易、速率變動(dòng)小。 其缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)速受電源頻率固定，使用一般交流頻率無(wú)法使電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，最高僅達(dá) 3600r/min，高速電動(dòng)機(jī)必須要 用變頻器來(lái)產(chǎn)生需要的工作頻率，速度控制須改變頻率或者加裝其它回收器，比較麻煩。調(diào)速平滑、方便。 （ 2） 過(guò)載能力大。 （ 3） 能承受頻繁的沖擊負(fù)載。 （ 5） 能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)系統(tǒng)的特殊運(yùn)行要求。 剪 切機(jī) 內(nèi)的齒輪設(shè)計(jì)： 1. 選定齒輪類(lèi)型、精 度等級(jí)、材料、齒數(shù)。 2） 飛剪機(jī)對(duì)精度要求較高選用 7 級(jí)精度等級(jí)（ GB 1009588） 3） 材料選擇。 4） 初選小齒輪齒數(shù) 1Z =20，大齒輪齒數(shù) 2Z =i? 1Z =58 5） 選擇螺旋角，初選角度 16 度。 2） 選取區(qū)域系數(shù) HZ =。 4） 計(jì)算齒輪的轉(zhuǎn)矩 2T =i1T T= nP9550 2T —— 大齒輪的轉(zhuǎn)矩， 1T —— 小齒輪的轉(zhuǎn)矩。 6） 材料的彈性影響系數(shù) EZ = 21MPa 。 8） 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 10)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。 ?? = 1Z d? ?tan = 5）計(jì)算載荷使用系數(shù) K。 ?? HHvA KKKKK ? ???? =。 7）計(jì)算模數(shù) nm 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 38 11n cosm Zd ?? = 由式 ? ?3 2121nc o s2mFSaFadYYZYKT ??? ??? ?? （ 1） 確定計(jì)算參數(shù) 1） 計(jì)算載荷參數(shù)。 ?311 cosZZv ?= ?322 cosZZv ?= 4） 查取齒形系數(shù)。 1SaY = ， 2SaY = 6） 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 1FE? =510MPa，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 2FE? =460MPa； 7） 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 1FNK =， 2FNK =； 8） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。 ? ?111FSaFaYY? = ? ?222FSaFaYY? = 小齒輪的數(shù)值較大 （ 2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 ? ?3 21 21n c o s2m F SaFad YYZYKT ??? ??? ?? = 對(duì)于計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取 nm =18mm，已經(jīng)可以滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度。于是由 nmdZ ?cos11? 取 1Z =21， 2Z =61。4816? 因 ? 改變不多故參數(shù) ?? 、 ?K 、 HZ 等不必修正。 剪切軸的設(shè)計(jì)及校核 1. 輸出軸 —— 曲軸上的功率 P 、轉(zhuǎn)速 n 和轉(zhuǎn)矩 T P = n =60r/min T=14310675 N mm, 因已知大齒輪的分 度圓直徑 d =1145mm tF dT2? = ??costanntr FF ?= ?tanta FF ? = 選取軸的材料為 40CrNiMo，取 0A =105，于是得 30min nPAd ?=195mm， 軸的最小軸頸處是安裝軸承選擇 d =200mm。 （ 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸上各段直徑和長(zhǎng)度。因?yàn)檩S承同時(shí)承受有徑向力合軸向力的作用選擇 調(diào)心滾子軸承。已知齒輪輪轂的長(zhǎng)度為 340mm，取齒輪處的軸段長(zhǎng)度為 338mm，齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩的高度 h ，故取 h =15mm，則齒輪左端軸頸的直徑為 310mm，取其長(zhǎng)度為 147mm。 6）刀架與曲軸連接段的軸段直徑為 250mm，長(zhǎng)度為 40mm 7）刀架段的軸直徑為 200mm，長(zhǎng)度為 212mm。 （ 3）軸上零件的周向定位 齒輪與軸的配合處采用平鍵連接。 （ 4）軸上各處軸段的倒角及圓角見(jiàn)零件圖。 載荷 水平面 H 水平面 V 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 42 支反力 F ??F ?NHF 1NVF = ? 2NVF = 彎矩 M 1MH =mm376824465N ? mmN124421513M H2 ?? mm1 2 7 6 7 0 5 8 0 NM V1 ?? mm184590285NM V2 ?? mmN18603877M V3 ?? 總彎矩 1 6 8 6 5 8 8 6M 1 ?? 2 ?? 扭矩 T T=14310675N mm, 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 43 圖中 V 面中的軸向力未標(biāo)出。剪切力 F=54280 千克，即 F=531944N，則 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 44 ?FsinF1? = ?FcosF2? =159250N 式中的 ? 為剪刃的剪切角。按第三強(qiáng)度理論，計(jì)算應(yīng)力 22ca 4??? ?? 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 45 通常由彎矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力 ? 是對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力， 而由扭矩所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ? 則通常不是對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力。當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為靜應(yīng)力時(shí)，取 ?? ；當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)取 ?? ；若是扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力亦為對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)則取 1?? 。 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，根據(jù)上述公式及表中的數(shù)據(jù)，以及軸為單向旋轉(zhuǎn)，即扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取 ? =， 得 ca? =101MPa? ?1?? 故軸安全。 2）截面右 側(cè) 抗彎截面系數(shù) W= =2979100 3mm 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 46 抗扭截面系數(shù) TW = =5958200 3mm 截面右側(cè)的彎矩 M 為 M=?mm 截面右側(cè)的扭矩 T 為 T=14310675N mm, 截面上的彎曲應(yīng)力 WMb??= MPa TT WT?? = 查表可知 B? =980MPa， 1?? =463MPa， 1?? =283MPa 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù) ?? 及 ?? 可根據(jù)軸肩圓角處的理論集中應(yīng)力系數(shù)表查取， 因 dr =， dD =。 軸按磨削加工，則可查得其表面質(zhì)量系數(shù)為 ?? ?? ?? 軸的表面未經(jīng)過(guò)強(qiáng)化處理，即 q? =1，則可得到綜合系數(shù)為 11kK ??????? ?? = 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 47 11kK ??????? ?? = 又由合金鋼的特性系數(shù)為 ??? ， ?? ?? ? = 于是計(jì)算安全系數(shù) caS 值按 下列公式可得 ma1KS ??????? ??? = ma1KS ??????? ??? = 22ca SSSSS???? ?? = 故可知其安全。 抗彎截面系數(shù) W= =5487200 3mm 抗扭截面系數(shù) TW = =10974400 3mm 截面右側(cè)的彎矩 M 為 M=?mm 截面右側(cè)的扭矩 T 為 T=14310675N mm, 截面上的彎曲應(yīng)力 WMb??= TT WT?? = MPa 軸與軸承處的配合處???k 可查表并插值可得，并取???k =???k ，于是得 ???k =，???k =, 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 48 軸按磨削加工，則可查得其表面質(zhì)量系數(shù)為 ?? ?? ?? 故得綜合系數(shù)為 11kK ??? ???? ?? = 11kK ??????? ?? = 又由合金鋼的特性系數(shù)為 ??? ， ?? ?? ? = 于是計(jì)算安全系數(shù) caS 值按 下列公式可得 ma1KS ??????? ??? = ma1KS ??????? ??? = 22ca SSSSS???? ?? = 故截面左側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。 （ 1）擬定軸上零件的裝配方案 該軸上裝有一個(gè)小齒輪，在小齒輪兩側(cè)裝有兩個(gè)滑動(dòng)軸承。本設(shè)計(jì)中主要設(shè)計(jì)飛剪機(jī)的主題部分，減速器部分不做具體設(shè)計(jì)。參照工作要求選擇 22344CC 型的軸承其尺寸為 mmmmmmTDd 1 4 54 6 02 2 0 ????? ，根據(jù)整體的要求取該段軸的長(zhǎng)度為 l =598mm，并且在該段軸上裝有小齒輪，齒輪右側(cè)采用軸環(huán)定位。 （ 3）軸上零件的周向定位 齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接。 （ 4）軸上零件的倒角和圓角 軸左端倒角為 。 確定軸上支點(diǎn)的位置， 徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 50 左軸承支點(diǎn)和齒輪支點(diǎn)間的距離為 380mm， 右軸承支點(diǎn)和齒輪支點(diǎn)間的距離為 408mm， 分析軸上的受力，計(jì)算軸承上的受力，計(jì)算出軸上受力的彎矩和扭矩，做出軸上的受力圖，彎矩圖和扭矩圖。 （ 1）判斷危險(xiǎn)截面 從應(yīng)力集中對(duì)軸的影響和軸肩，鍵槽和過(guò)渡配合對(duì)軸強(qiáng)度的削弱綜合考慮可以得到該軸只需要校核左軸承右端軸肩的截面兩側(cè)。經(jīng)過(guò)插值可查得 ?? =， ?? =； W TMW2 T4WM2222ca ）（）（）（ ??? ????徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 54 查表可得軸