3278 氣動式定尺飛鋸機的結(jié)構(gòu)設(shè)計

3278 氣動式定尺飛鋸機的結(jié)構(gòu)設(shè)計,氣動式,定尺飛,鋸機,結(jié)構(gòu)設(shè)計 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)前期工作材料學(xué) 生 姓 名 : 沈立 學(xué) 號： 05010224系 　 部 : 機械工程系專 業(yè) : 機械工程及自動化設(shè)計 (論 文 )題 目 : 氣動式定尺飛鋸機的結(jié)構(gòu)設(shè)計指 導(dǎo) 教 師 : 武培軍 高級工程師 吳晟 助教材 料 目 錄序號 名 稱 數(shù)量 備 注1 畢業(yè)設(shè)計(論文)選題、審題表 12 畢業(yè)設(shè)計(論文)任務(wù)書 13 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告〔含文獻綜述〕 14 畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯〔含原文〕 15 畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表 12009 年 5 月 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）選題、審題表姓 名 吳 晟系　　部 機械工程系指導(dǎo)教師專業(yè)技術(shù)職 務(wù) 助 教課題名稱 氣動式定尺飛鋸機的結(jié)構(gòu)設(shè)計適用專業(yè) 機械工程及自動化A B C D E A B C D課題性質(zhì)√ 課題來源 √大 適中 小 難 適中 易課題預(yù)計工作量大小 √課題預(yù)計難易程度 √課題簡介飛鋸機可用于高速跟蹤自動切割鋼管、型材等。具有定尺精度高，設(shè)備可靠性高，結(jié)構(gòu)簡單，易于維修等特點。本課題緊密結(jié)合學(xué)生所學(xué)的機械技術(shù)課程，它能強化提高學(xué)生所學(xué)的知識和提高學(xué)生的初步設(shè)計能力，通過完成該課題，可以使學(xué)生理解機械裝置的運動原理和應(yīng)用范圍，對機械設(shè)計過程有更深入的認(rèn)識了解。課題應(yīng)完成的任務(wù)和對學(xué)生的要求1、在了解氣動式定尺飛鋸機的結(jié)構(gòu)特點和設(shè)計原理的基礎(chǔ)上，完成結(jié)構(gòu)設(shè)計，畫出相關(guān)的零件圖和總裝配圖；2、完成鋸切系統(tǒng)的設(shè)計和計算；3、3000 字以上的英文翻譯；4、撰寫設(shè)計說明書。要求學(xué)生具備機械設(shè)計的基本能力，能將所學(xué)知識綜合應(yīng)用于實際生產(chǎn)制造中。所在專業(yè)審定意見：專業(yè)負責(zé)人(簽名)： 年 月 日注：本課題由 沈 立 同學(xué)選定，學(xué)號： 05010224 注：1．該表由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)所在專業(yè)負責(zé)人簽名后生效，作為該專業(yè)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）選題使用；2．有關(guān)內(nèi)容的填寫見背面的填表說明，并在表中相應(yīng)欄內(nèi)打“√” ；3．課題一旦被學(xué)生選定，此表須放在學(xué)生“畢業(yè)設(shè)計（論文）資料袋”中存檔。南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表學(xué)生姓名 沈立 學(xué) 號 05010224 指導(dǎo)教師 武培軍 吳晟課題名稱 氣動式定尺飛鋸機的結(jié)構(gòu)設(shè)計難易程度 偏難 適中 √ 偏易選題情況工作量 較大 合理 √ 較小任務(wù)書 有 √ 無開題報告 有 √ 無符合規(guī)范化 的要求外文翻譯質(zhì)量 優(yōu) 良 √ 中 差學(xué)習(xí)態(tài)度、出勤情況 好 √ 一般 差工作進度 快 按計劃進行 √ 慢中期工作匯報及解答問題情況優(yōu) 良 √ 中 差中期成績評定：良所在專業(yè)意見：學(xué)習(xí)較主動、積極，態(tài)度認(rèn)真，階段成果較明顯。負責(zé)人： 年 月 日 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書系 　 　 　 部 ： 機械工程系專 業(yè) ： 機械工程及自動化學(xué) 生 姓 名： 沈立學(xué) 號：05010224設(shè) 計 (論 文 )題 目 ： 氣動式定尺飛鋸機的結(jié)構(gòu)設(shè)計起 迄 日 期 : 2009 年 3 月 9 日 ~ 6 月 14 日設(shè)計 (論文 )地點 : 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院指 導(dǎo) 教 師 : 武培軍 吳 晟專 業(yè) 負 責(zé) 人 : 龔光容發(fā)任務(wù)書日期: 2009 年 2 月 26 日畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書1．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題應(yīng)達到的目的：飛鋸機適用于連續(xù)軋制各種管材、型材生產(chǎn)線，如焊管、鋼筋、鋁管、合金管的生產(chǎn)線。飛鋸機可用于高速跟蹤自動切割鋼管、型材等。具有定尺精度高，設(shè)備可靠性高，結(jié)構(gòu)簡單，易于維修等特點。通過對氣動式定尺飛鋸機的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以有效培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用機械設(shè)計制造知識，并根據(jù)工程實際要求，進行問題的分析解決，從而提高獨立工作的能力，適應(yīng)社會需求。2．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題任務(wù)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：機械制造中采用自動化技術(shù)，可以有效地改善勞動條件，提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，并能顯著降低制造成本。具體內(nèi)容及任務(wù)如下：1、氣動式定尺飛鋸機的整體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計；2、鋸切系統(tǒng)的設(shè)計與計算；3、相關(guān)主要零部件的設(shè)計。應(yīng)達到的技術(shù)要求如下：1、型材生產(chǎn)速度：60m/min；2、鋸切精度：?5mm；3、鋸切長度：4m～6m；4、鋸切型材徑向尺寸：12mm～90mm。畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書3．對本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計論文、圖表、實物樣品等〕：1、相關(guān)資料的英文翻譯與文獻綜述；2、氣動式定尺飛鋸機的整體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計；3、鋸切系統(tǒng)設(shè)計及相關(guān)零件圖、裝配圖；4、畢業(yè)設(shè)計論文。畢業(yè)設(shè)計成果以設(shè)計圖樣和說明書形式提交。要求圖樣規(guī)范，符合國家標(biāo)準(zhǔn)；說明書層次分明、論據(jù)可靠、計算正確、圖標(biāo)規(guī)范、語句通順。4．主要參考文獻：[1] 朱光力．專用自動鉆床液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計．北京：機床與液壓，2004 年第一期，97~99．[2] 徐灝主編．機械設(shè)計手冊．北京：機械工業(yè)出版社，1991．[3] 王衛(wèi)兵等．可編程序控制器原理及應(yīng)用．北京：機械工業(yè)出版社，1998．[4] 許福玲，陳堯明主編．液壓與氣壓傳動．北京：機械工業(yè)出版社，2004．[5] 邱宣懷主編．機械設(shè)計．北京：高等教育出版社，1997．[6] 王伯平主編．互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)．北京：機械工業(yè)出版社，2000．　畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書5．本畢業(yè)設(shè)計（論文）課題工作進度計劃：起 迄 日 期 工 作 內(nèi) 容2009 年3 月 9 日 ~ 3 月 23 日3 月 24 日 ~ 4 月 6 日4 月 7 日 ~ 5 月 11 日5 月 12 日 ~ 5 月 31 日6 月 1 日 ~ 6 月 9 日6 月 10 日 ~ 6 月 14 日熟悉課題，準(zhǔn)備相關(guān)資料，完成資料翻譯完成文獻綜述，撰寫開題報告，熟悉AutoCAD、Pro/Engineer 等繪圖軟件掌握飛鋸機的結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，完成氣動式定尺飛鋸機的整體方案設(shè)計完成鋸切系統(tǒng)的設(shè)計與計算，畫出相關(guān)的零件圖和裝配圖撰寫并打印設(shè)計說明書，整理相關(guān)資料準(zhǔn)備論文答辯所在專業(yè)審查意見：負責(zé)人： 2008 年 月 日系部意見：系部主任： 2008 年 月 日 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯系　　部： 機械工程系 專 業(yè)： 機械工程及自動化 姓 名： 沈立 學(xué) 號： 05010224 外文出處：The Dynamics of a Novel Rolling Robot—Analysis and Simulation 附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 指導(dǎo)教師評語： 簽名： 年 月 日(用外文寫)注：請將該封面與附件裝訂成冊。附件 1：外文資料翻譯譯文新型的動力學(xué)旋轉(zhuǎn)機械手-分析和模擬1 導(dǎo)言 如今在不同的輪式移動機器人（簡稱為 WMRs ）應(yīng)用領(lǐng)域都需考慮到價格適中、實用性高和操作簡單，例如 ：家用機器人；流動、挑戰(zhàn)性工作的輔助裝置；娛樂機器人；用于星際探索的機器人；用于材料處理的工業(yè)機器人。新型輪式移動機器人Quasimoro能夠應(yīng)用于以上所述的所有領(lǐng)域。 Quasimoro的部件有：兩個驅(qū)動輪和中部的載體。該機器人正在設(shè)計中，其新穎之處在于它能夠被輕松操作。這是通過賦予機器人一種quasiholonomy的特性來實現(xiàn)的，為了完成quasiholonomy ，機器人的重心要垂直穿過中點線并連接到轉(zhuǎn)輪中心。并且，為了克服它的不穩(wěn)定性，中部機體的重心需要放在上述兩條交叉線的下方。 除了賦予機器人 quasiholonomy 特性之外，其機架機構(gòu)還要使 Quasimoro 能夠轉(zhuǎn)彎從而來避免碰撞。該機器人的兩個主要任務(wù)是：在中間機體的支撐下，能夠?qū)τ行Ш奢d進行定位和定向（運動任務(wù)） ，并使中間機體穩(wěn)定不擺動（穩(wěn)定工作） 。一份關(guān)于兩輪機器人的文獻闡述了三種不同的系統(tǒng)：SCOUT[2], Ginger-Segway [3], and JOE[4]。與 Quasimoro 不同的是，SCOUT 不需要穩(wěn)定的反饋系統(tǒng)，因為它依賴第三支撐點，從而來保證它能夠與有效載荷垂直于同一方向。此外，機器人的重心被置于交叉線的下方并和車輪中心相連，從而無需使用任何檢測中間機體傾斜的陀螺儀， Quasimoro 的操作系統(tǒng)絕對要比 Segway and JOE 系統(tǒng)簡單的多。數(shù)學(xué)模型中的力學(xué)系統(tǒng)是至關(guān)重要的，為使機器人的模擬行為能夠被精確控制和預(yù)測。我們用公式加以表明，在拉格朗日式的框架下， Quasimoro 的數(shù)學(xué)模型表現(xiàn)為一個雙輸入三輸出的非線性動力系統(tǒng)。這種驗證模式，是通過模擬和分析不同的投入和最初條件來做出的動態(tài)響應(yīng)系統(tǒng)。該項分析的結(jié)果對于機器人的堅穩(wěn)設(shè)計和控制是至關(guān)重要的。它解決了能夠馬上完成這兩個任務(wù)的主要問題：中間機體振動。因此，校正設(shè)計，并且考慮使用一個合適的控制算法，以便使機器人的性能更加優(yōu)越，對障礙物能夠更加敏感。2 數(shù)學(xué)模型2．1 運動學(xué)限制Quasimoro是一個兩輪式移動機器人，它由兩個獨立的馬達驅(qū)動，兩個對稱的輪子和一個中間機體組成，其中還包含控制系統(tǒng)，驅(qū)動系統(tǒng)，電力供應(yīng)系統(tǒng)和傳動裝置; 機器人輪子是常規(guī)型式的。根據(jù)機器人的數(shù)學(xué)模型，我們假設(shè)它水平的運動平面為B，并且，在移動過程中機器人輪子假定總是與B接觸。圖 1 所示的是該機器人簡化模型。我們定義 AA′為穿過輪子中心的軸線，平行并通過中間機體的中心 C3。中間機體的底盤由一個圓柱軸 V 表示，V 和 A 垂直我們定義三個標(biāo)準(zhǔn)正交三維向量： {i0; j0; k}, {e; f ; k} 和 {e; h; n}。{i0; j0; k}定義為以 O 為原點的三維坐標(biāo)系， K 的指向為垂直方向向上。{e; f ; k}定義為原點在兩個輪子的質(zhì)心連接線的中點的坐標(biāo)系；需要注意的是，e 要與 A 平行。{e; h; n}的坐標(biāo)系定義在中間機體上，并以點 C 為原點，與此同時 n 要平行于 V 軸。圖 1 Quasimoro 機器人簡化模型圖中所示的 和 分別是輪 1 和輪 2 的角位移，而 C 是點 C 的位置矢量，我1?2們定義 為中間機體 A 的旋轉(zhuǎn)角。 3定義l：作為兩輪的中心距離，r為輪子半徑，并假定輪子在平面B上是純滾動沒有滑動 ，我們限制 其中 為矢量，??Ta21???而 是定向角，即 到e的角度。結(jié)合等式（ 1）中的第二個關(guān)系式?0i我們得到：我們假定 當(dāng)我們定義 作為向量的廣義坐標(biāo)。直到我們可以用等式 （ 2 ）中的 和 來表達 ， 而沒有出現(xiàn)廣義坐標(biāo)中的向量， 系統(tǒng)的動態(tài)約束方程從而簡化為等式（1）。這個方程可以改寫為， 是 k 維零向量，并且當(dāng) A 定義為 的約束矩陣時， 就是 的單位矩陣。該機器人有一個 6-3=3 的自由度，這與中間機體旋轉(zhuǎn)的簡化模型相反，因為它沒有考慮到 這個因素。2.2 完整測試如果我們定義一個獨立廣義速度矢量 ， ，然后可以很容易的得到一個正交矩陣 ，為了獲得一個完整的矩陣 ，我們需要求出 和 然后便可以很容易的利用圖 1 和等式（2）求出結(jié)果，即顯然，可以從上述方程得出 因此Quasimoro 一個近乎完整的機器人，這并不讓人驚訝。 2.3 近乎完整 現(xiàn)在，我們可以驗證 Quasimoro 是否近乎完整（QH） 。系統(tǒng)的總動能是由提供 是 額外輪子的動能，即輪子在它軸的驅(qū)動下而轉(zhuǎn)動， 提供中間機體所需的動能， 它包括驅(qū)動系統(tǒng)，傳動裝置， 電池和控制部件。它可以非常容易地展示出右側(cè)的等式（ 3 ）m 表示為每個增加輪子的質(zhì)量。 所需的動能由提供。 表示的是中間機體的質(zhì)量（即要考慮到有效載荷） ， 表示的是中間機體重心的速度，表示的是中間機體與 軸有關(guān)的轉(zhuǎn)動慣量， 同時 是中間機體關(guān)于 的轉(zhuǎn)動慣量。此外， 可以由 求得，因此如果不用考慮常數(shù)項，該系統(tǒng)的勢能為其中 是 和 之間的距離，g 是重力加速度。因此，該系統(tǒng)的拉格朗日算法為其中 ，且 ，因此，廣義動量的計算公式是其中 ，m 是機器人的質(zhì)量，而符號 表示利用等式 來代替 。于是，運動的不完整性可以由 來表示，因此，該系統(tǒng)是近乎完整的。 這個系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型可以縮減成QH：其中 是該系統(tǒng)的拉格朗日約束。其中 是無顯著特點的動力矢量，也就是電動機的轉(zhuǎn)力矩。這兩個力矩則傳送到兩個正在感應(yīng)無顯著特點力的輪子。即，因此 。等式（5）可以分為以下三個部分此時這個方程可以寫成以下的矩陣型式：圖2 仿真 結(jié)構(gòu)圖此時 ，當(dāng) 是慣性矩陣時，它由提供。是我們指定的二次慣性項的一個三維向量，即其中３ 仿真 為了使上面的數(shù)學(xué)模型可用，研究報告反映，一方面系統(tǒng)在不同的投入和不同的初始條件下，模擬了運行仿真模擬輸入，如仿真圖表 2 中所示的是被分配到輪子上的扭矩，用來解決直接動力。這個方程轉(zhuǎn)換了慣性矩陣，并且回到了普遍重力加速度矢量 ,因此綜合兩個之后可以得到速度和并列向量。機器人具有相同的 以及他們第一和第二個任務(wù)就是模擬信號的輸出。信號輸入后便解決了直接運動學(xué)的問題。特別注意的是，后者計算了機器人的方向角度和器械所反映出的他第一次和第二次任務(wù)的幾何約束，以及在以 C 點為參考位置，使用運動約束下的速度和重力加速度。從而獲得Ｃ點的位置矢量，完成虛擬輸出，是一個綜合的數(shù)字。３.1 仿真結(jié)果我們已經(jīng)對動力系統(tǒng)的三個輸入反應(yīng)進行了研究，對每個系統(tǒng)的仿真，一開始都被認(rèn)為是靜止的，值得注意的是仿真并不考慮外力的浪費，比如輪子和地面的摩擦以及內(nèi)力的損耗，比如軸承的摩擦。而且輸入將會表現(xiàn)在扭矩脈沖上。啟動輪子，持續(xù)時間 ，為了避免在讀取輸出圖表時，靠近 的區(qū)域內(nèi)發(fā)生誤差。每個仿真用時９０秒，但是大部分的輸出圖在時間表上為０秒到５秒時，響應(yīng)時間比較短。三個操作已經(jīng)實現(xiàn)了(1)直線運動,保持一定的運動角度 (2)純旋轉(zhuǎn), ,旋轉(zhuǎn)軸穿過 C 點，即：只變換垂直角度 而不改變 C 的位置 （3）圓形運動，并不是前面所有的操作都使用同樣的精確度，對系統(tǒng)執(zhí)行的影響的分析，將會提供更有效的運算法則來選擇和創(chuàng)新機器人設(shè)計。3.1.1 直線運動在這個模擬運動中，適用于車輪的兩個相同的轉(zhuǎn)矩脈沖振幅為 0.3 牛米。如圖 3～6 所示。正如我們可以從圖 3 圖 4 中推斷，如果負荷條件對稱， 和 的一階導(dǎo)數(shù)是相等的。 此外，通過觀察圖 4，我們可知， 和 周期信號都是由 產(chǎn)生的， 因為它們和 有相同的周期。在圖 3 中， 由一個周期信號表示， 我們可以推斷出中間機體的振蕩頻率穩(wěn)定保持在 和 之間;當(dāng)然，這種振蕩不需要保持穩(wěn)定，因為它的振幅并沒有大到足以干擾任務(wù)順利完成（見截面 1）。但是， 不可以為零，因為它為零會導(dǎo)致在組裝和制造過程中出錯;此外，機器人走過的現(xiàn)實表面確實略有傾斜。因此， 保持穩(wěn)定是必要的，控制算法會計算出一個合適值。在直線軌跡時需要保證高精度， 如圖 5 所示 。當(dāng)然，在現(xiàn)實中車輪永遠不會具有相同的扭矩，它需要一個合適的控制算法來完成運動任務(wù)。此外，還需要使用另一個控制算法，因為沿直線軌跡運動時，速度不會處于穩(wěn)定狀態(tài)，如圖 6所示 。3.1.2 純滾動兩個相等扭矩的脈沖頻率為 0.3 牛米，符號相反，卻同樣適用于車輪。輸出如圖 7 和圖 10。C 點的軌跡圖在這里沒有表示出來， 減少一點使之與慣性坐標(biāo)的原點相吻合;此外，角速度會保持為一個固定常數(shù)，如圖 10 所示。總之，由于那些已經(jīng)在上一節(jié)提到的，有關(guān)影響機器人結(jié)構(gòu)的錯誤，使在現(xiàn)實中 C 點軌跡不成一個點;因此，完成任務(wù)需要用到控制算法。對于已知的初始條件和輸入類型， 如果完全模擬，那么 的一階導(dǎo)數(shù)和二階導(dǎo)數(shù)將全為零，且 和他們的一階導(dǎo)數(shù)的振幅都是相等且符號相反的，如圖 7 和圖 8 所示 。3.1.3 圓周運動兩個扭矩脈沖分別為 0.3 牛米和 0.2 牛米，并且符號相同， 而且適用于車輪。如圖 11 和圖 13 所示。所有的廣義速度信號，類似我們先前看到的純移動，如圖 11 所示，但因為輸入值不等，所以 和 不相等。 另一個重要的注意點是點 C 的速度;因為 不是定值，如圖 13 所示，周期信號與諧波 和 ，如圖 12 表示。通過觀察圖 11 a，我們可以證明，上述周期信號是由 產(chǎn)生，直到兩個信號具有相同的周期 秒時，值得一提的是，在直線運動的情況下， 這兩個周期信號 和 都是由信號 產(chǎn)生 ，如圖 11 所示。4 結(jié)論這里所討論的是 Quasimoro 的動力學(xué)，一種新型的趨于完整的移動機器人。我們用公式表明了該系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并提供了驗證它的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)模擬顯示了每一個系統(tǒng)變量下的動態(tài)行為，這也是需要被控制的。這項工作在設(shè)計和控制該系統(tǒng)中是至關(guān)重要的。 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告學(xué) 生 姓 名： 沈立學(xué) 號：05010224專 業(yè) ： 機械工程及自動化設(shè)計 (論文 )題目 ： 氣動式定尺飛鋸機的結(jié)構(gòu)設(shè)計指 導(dǎo) 教 師 : 武培軍 吳晟2009 年 3 月 22 日畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告文 獻 綜 述摘要 本文獻綜述介紹了氣動式飛鋸機在連續(xù)軋制各種型材、管材等生產(chǎn)線上的重要功用,它能保證一定的精度.氣動式定尺飛鋸在當(dāng)前國內(nèi)外都得到了廣泛的應(yīng)用,與其它飛鋸機相比,它成本低,滿足精度要求,適合中小企業(yè)的優(yōu)點,所以本文獻通過介紹幾種飛鋸機的特點不同，說明了氣動飛鋸機的優(yōu)點，以及介紹了該飛鋸機的工作過程、控制系統(tǒng)特點、設(shè)計路線和注意的問題等等。關(guān)鍵詞 定尺飛鋸 氣動式飛鋸機 氣動1 氣動式飛鋸機的功用隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，現(xiàn)代化的大型廠房、大跨度的展覽場館、體育運動場館、大型倉儲、橋梁、機場、起重、運輸、車輛等各行各業(yè)廣泛地采用鋼結(jié)構(gòu)，使得鋼結(jié)構(gòu)需求量大幅度增加，對鋼結(jié)構(gòu)鋼材材質(zhì)、規(guī)格品種也提出了更高的要求。2001 年我國冷彎型鋼生產(chǎn) 30 萬噸（不包括鋼管和涂層板） 。據(jù)中國鋼協(xié)冷彎型鋼分會統(tǒng)計 2001 產(chǎn)量約有 70 萬噸，加上其他行業(yè)（農(nóng)機、水電、汽車、機械等）約有150 萬噸，占全國鋼材產(chǎn)量的 1‰左右，而國外工業(yè)發(fā)達國家冷彎型鋼占全國鋼材的3.0‰～5.0‰。冷彎型鋼的特點： 可生產(chǎn)各種復(fù)雜的斷面與熱軋型鋼相比具有斷面形狀合理、重量輕，強度高的優(yōu)點，又在冷彎加工中提高了強度。比一般熱軋型鋼的構(gòu)件節(jié)約鋼材 10.0‰～50.0‰。在線定長切割飛鋸機是冶金企業(yè)連續(xù)軋制各種型材、管材等生產(chǎn)線上不可缺少的重要設(shè)備，用于連續(xù)生產(chǎn)中將無限長的鋼管按預(yù)定的長度在線自動切斷。定尺飛鋸機在生產(chǎn)中決定著管材的質(zhì)量、長度等。它的精度保證了管材的精度 [1]。2 定尺飛鋸機的國內(nèi)外現(xiàn)狀在國外定尺飛鋸機的發(fā)展很快，基本上都能達到國際標(biāo)準(zhǔn)。我國焊管生產(chǎn)設(shè)備起步較晚，一些關(guān)鍵設(shè)備比較陳舊。隨著鋼鐵行業(yè)的飛速發(fā)展，對鋼鐵加工行業(yè)提出了要求。全國各地加工業(yè)也開始著眼于技術(shù)開發(fā)。就定尺飛鋸機來說，從技術(shù)含量較低的液壓傳動，氣動傳動，發(fā)展到如今的微機控制定尺飛鋸機，電液數(shù)控飛鋸機等。下面介紹幾種現(xiàn)代主要應(yīng)用生產(chǎn)中的飛鋸機：2.1 微機控制定尺飛鋸機微機控制定尺飛鋸機是由微機控制系統(tǒng)、大功率可逆伺服系統(tǒng)、機械液壓、氣路系統(tǒng)所組成的機電一體化高技術(shù)產(chǎn)品焊管、冷彎生產(chǎn)線的關(guān)鍵組成設(shè)備，可用于高速跟蹤自動切割鋼管、型材等 [14]。2.2 電液數(shù)控飛鋸機電液數(shù)控飛鋸機是由微機控制電子液壓傳動，一般包括液壓箱，電子計算機，軟件等幾部分組成，采用半開環(huán)控制無參數(shù)調(diào)整，電路簡單，性能穩(wěn)定，故障率低。機床可實現(xiàn)程序鋸切，預(yù)設(shè)多種鋸切定尺與其根數(shù)，自動轉(zhuǎn)換可不停車，改變定尺要求，也可人為暫時中斷運行 [15]。2.3 伺服飛鋸機伺服飛鋸機是于 2002 年面世的一種新型飛鋸機，鋸切長度 5.5m～6m 時，鋸切精度為 0mm～+5mm，高于國際上通用的英國 Bs 標(biāo)準(zhǔn)(0mm～+6mm)。鋸切精度提高了 16.7％，且在這方面處于國際先進的水平 [1]。3 氣動式定尺飛鋸的工作過程氣動式定尺飛鋸機是為由光電脈沖編碼器 、 分別測出型鋼的長度及速度和鋸1L2切小車的位移量，由PLC進行運算，當(dāng)型鋼長度 (以切口為零點)等于設(shè)定長度減去殘長，PLC發(fā)出啟動訊號，助推缸、長缸氣閻合上，推動鋸切小車作加速運動，再經(jīng)過 (這t?時殘長為零)，PLC發(fā)出夾緊命令，鋸切小車完成夾緊、鋁切，抬鋸，橙夾等動作，當(dāng)PLC收到松夾信號，發(fā)出長缸氣閥換向接通命令，鋸切小車在長缸推力下返回原點，等待下一次鋸切。4 氣動式定尺飛鋸的控制系統(tǒng)的特點（1） 全部保留了原來機械定尺飛鋸裝鬣的氣動小車鋸切機構(gòu)及傳動方式不變，有利于者設(shè)備的技術(shù)改造，上馬快，投資省。機組還保留了原有的操作習(xí)慣，工人易掌握(即人機親善性好)，日常維修很方便。（2） 控制系統(tǒng)依據(jù)我們研究的控制模塑，充分運用PLC軟件編程能力，充分考慮到。①氣源壓力波動和氣動執(zhí)行元件的離散性對定尺精度的影響。② 在低擋PLC上完成2路高速脈沖輸入、運算，比較等要在高檔PLC才具有的功能 ⑨能在20m／min～50m／rain的生產(chǎn)線速度范圍內(nèi)跟蹤鋸切，達到較高精度。本系統(tǒng)電氣控制部分定尺精度 ≤±1mm，在180生產(chǎn)線上的試生產(chǎn)，抽拴結(jié)果，其定尺精度較高，平l?均絕對誤差 ≤5mm，是我們所知的氣動飛鋸能達到前較高精度 [13]。?（3） 本系統(tǒng)設(shè)計運用了系統(tǒng)可靠性理論，在滿足系統(tǒng)功能的條件下，硬件盡可能簡化，裝宦上一體化。關(guān)鍵元器件選用可靠性很高的元器件(即提高系統(tǒng)瓶頸的可靠度)，本系統(tǒng)主控回路平均無故障工作時間大于l萬小時。（4） 關(guān)鍵元件如脈沖編碼器等設(shè)有自檢功能。5 本設(shè)計的目的與意義目前市場上大量應(yīng)用的在線定尺飛鋸機主要有氣動式飛鋸機，液動式飛鋸機，電腦鋸等幾種形式。其中，氣動式飛鋸機的鋸切割裝置，夾緊裝置，主傳動裝置都是氣動的，與近些年市場上推廣的電腦鋸相比，氣動式飛鋸機本低(只有微機控制飛鋸的1／5，進口機組的1／15)，安裝使用方便(只有一只程控柜位于生產(chǎn)線旁，無需專用機房)，定尺精度較高，其平均絕對鋸切誤差≤5mm，可靠性好，主機的平均無故障工作時間大于l萬小時，操作維護方便，只要電工即可承擔(dān)，是改造國內(nèi)鋼管、型鋼生產(chǎn)線的優(yōu)良機組，有廣泛的推廣前景，但是，電腦鋸它也存在著一定的缺陷,例如：(1)價格偏高，一臺設(shè)備近30萬元。一次性投資很大，一般中小廠家難以承受；(2)微機抗干擾性能差，使得控制設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜?，F(xiàn)場安裝要求高；(3)調(diào)試以及維修保養(yǎng)困難，需專門人員維護，一旦發(fā)生故障很難立即排除。但它也具有一定的缺陷，噪音大，利用率低，無功損耗大，工作速度不穩(wěn)定，零部件損壞的概率大等。而氣動式飛鋸機恰恰具有成本低、壽命長、工作可靠、使用維修方便的特點，其定尺精度也足以滿足要求，固市場前景廣闊 [2]。因此，針對大量中小企業(yè)這一中低端市場，結(jié)合我國的國情,選定了“氣動式定尺飛鋸機”作為畢業(yè)設(shè)計的攻關(guān)課題。參 考 文 獻[1] 孫瑞岐，崔蕓．DYJ-97A-89 低噪音滾壓式飛鋸焊管[J]．1999 (9)：38-39．[2] 任翀，郝勇，李艷菲．FJ114 微機控制定尺飛鋸系統(tǒng)定尺精度分析[J]．包頭鋼鐵學(xué)院學(xué)報，2003（3）：63-65．[3] 倪振亞，姚燕順，李林杰，魏雪冬，章鳳翎．新型 PS76-80 飛鋸機[J]． WELDED PIPE AND TUBE，2000(7)：40-43．[4] 王懋瑤．液壓傳動與控制教程[M]．天津：天津大學(xué)出版社，1995．[5] 何緒節(jié)凡．曾發(fā)祚.脈沖與數(shù)字電路[M]．成都：成都電子科技大學(xué)出版社，1995．[6] 李宗林．電流斷續(xù)的調(diào)速系統(tǒng)[J].電氣傳動，1985(6)．[7] 張鍵．快速數(shù)字直流傳動系統(tǒng)中的若干問題[J].電氣傳動，1989(2)．[8] 鼓志瑾．電氣傳動與調(diào)速系統(tǒng)[M]．北京：北京理工大學(xué)出版社，1988：20-80．[9] 唐濟揚．以太網(wǎng)與現(xiàn)場總線技術(shù)[J]．國內(nèi)外機電一體化技術(shù)，2002，5(5)：7-13．[10] 馮冬芹，金建祥，周小文，等．E～emet與現(xiàn)場總線[J]．國內(nèi)外機電一體化技術(shù)，2003(5)：38-43．[11] 張浩，譚克勤，朱守云．現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)手冊[M]．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2002．[12] 馬忠梅，徐英慧，葉勇建，等．AT91系列ARM核微控制器結(jié)構(gòu)與開發(fā)[M]．北京：航空航天大學(xué)出版社，2003．[13] 左健民．液壓與氣動傳動[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1992．[14] 程東等．上海金屬[J] .上海金屬，1992(2)：49．[15] 程武．SM120 ETS- L 型飛鋸機[J]．焊管，1993(6)． 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：１ 設(shè)計中需注意的問題1）鋸切小車與定尺小車之間要剛性聯(lián)接且穩(wěn)定，一般多采用 Φ50mm 鋼管制作。2）鋸切小規(guī)格鋼管時因鋼管剛性差，易彎曲，從而影響定尺精度，需要增加防彎壓輥。3）氣壓源壓力要穩(wěn)定可靠，才能準(zhǔn)確、協(xié)調(diào)完成飛鋸機的各項動作，保證定尺精度的準(zhǔn)確和生產(chǎn)的連續(xù)。4）在夾緊、鋸切到松夾的過程中，飛鋸小車的行走速度應(yīng)與焊管軋制速度基本同步。5）鋸切精度要滿足焊管產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。6）由于飛鋸是生產(chǎn)線上的一個重要環(huán)節(jié)，因此要求設(shè)備運行可靠， 否則一出故障將全線停產(chǎn)。7）控制系統(tǒng)的關(guān)鍵問題是在小車與軋管速度同步的瞬間，如何使鋸片與管端間的距離正好是定尺鋼管的設(shè)定長度。２ 采用的手段1 在學(xué)校圖書館查閱相關(guān)資料。2 在工廠的實踐畢業(yè)實習(xí)。3 通過老師和工程師的指導(dǎo)。4 通過瀏覽因特網(wǎng)上的相關(guān)資料。通過對相關(guān)資料和數(shù)據(jù)的理論計算和分析。３ 工作路線：1) 設(shè)計準(zhǔn)備了解設(shè)計任務(wù)書，明確設(shè)計要求、工作條件、設(shè)計內(nèi)容的步驟；通過查閱有關(guān)設(shè)計資料，參觀實物征詢操作人員的建議等，了解設(shè)計對象的性能、結(jié)構(gòu)及工藝性；準(zhǔn)備好設(shè)計需要資料、繪圖工具；擬定設(shè)計計劃等。2) 草圖設(shè)計繪制裝配草圖；進行總體結(jié)構(gòu)設(shè)計和部件設(shè)計。3) 編寫設(shè)計說明書寫明整個設(shè)計的主要計算和一些技術(shù)說明。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告指導(dǎo)教師意見：1．對“文獻綜述”的評語：2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測：指導(dǎo)教師： 年 月 日所在專業(yè)審查意見：負責(zé)人： 年 月 日氣動式定尺飛鋸機的結(jié)構(gòu)設(shè)計機械工程及自動化 沈立指 導(dǎo) 老 師 吳晟摘要 本設(shè)計是關(guān)于氣動式定尺飛鋸機的結(jié)構(gòu)設(shè)計。設(shè)計內(nèi)容包括總體方案制定、飛鋸小車運動設(shè)計、結(jié)構(gòu)方案設(shè)計、 導(dǎo)軌的設(shè)計、行走小車的結(jié)構(gòu)方案等。在設(shè)計中結(jié)合我們的專業(yè)知識，在老師的指導(dǎo)下，完成 設(shè)計任務(wù)。關(guān)鍵詞 飛鋸機 飛鋸小車 鋸切系統(tǒng)1 緒論1.1 氣動式飛鋸機的功用在線定長切割飛鋸機是冶金企業(yè)連續(xù)軋制各種型材、管材等生產(chǎn)線上不可缺少的重要設(shè)備，用于連續(xù)生產(chǎn)中將無限長的鋼管按預(yù)定的長度在線自動切斷。定尺飛鋸機在生產(chǎn)中決定著管材的質(zhì)量、長度等。它的精度保證了管材的精度 [1]。1.2 本設(shè)計的目的與意義氣動式飛鋸機具有成本低、壽命長、工作可靠、使用維修方便的特點，其定尺精度也足以滿足要求，固市場前景廣闊 [2]，結(jié)合我國的國情，選定了“氣動式定尺飛鋸機”作為畢業(yè)設(shè)計的攻關(guān)課題。1.3 設(shè)備簡介飛鋸主要技術(shù)參數(shù)：型材生產(chǎn)速度：60m/min；鋸切精度：?5mm；鋸切長度：4m～6m鋸切次數(shù)：10 次/分～15 次/分鋸切型材徑向尺寸：12㎜～90㎜外型：長×寬=4.3×1.35（米）1.4 設(shè)計中需注意的問題鋸切小車與定尺小車之間要剛性聯(lián)接且穩(wěn)定。鋸切小車規(guī)格鋼管需要增加防彎壓輥，設(shè)備運行可靠等。2 氣動式定尺飛鋸機總體設(shè)計方案2.1 氣動式定尺飛鋸機應(yīng)實現(xiàn)的功能本機適用于型材行走速度為 60m/min，鋸切型材徑向尺寸范圍為 12㎜～90㎜，鋸切長度為 4m～6m 的型材生產(chǎn)線，其設(shè)計使用鋸切精度為?4mm，鋸切次數(shù)為 10 次/分～15 次/分。2.2 氣動式定尺飛鋸機的總體方案設(shè)計管移動鋸車原位管移動鋸車返回管移動鋸車與管同步管移動鋸車同步跟蹤夾緊落鋸管移動鋸車同步跟蹤松夾管移動鋸車同步跟蹤抬鋸管移動鋸車移動零點到位抬鋸到位松夾到位圖1 控制原理圖3 氣動式定尺飛鋸機的設(shè)計計算3.1 飛鋸小車運動描述飛鋸小車的運動可分為以下七個階段（見圖 2） 。（1）等待段 如圖 2 中 AB 段。（2）追蹤段 如圖 2 中 BC 段。（3）同步段 如圖 2 中 CE 段。（4）正向減速段 如圖 2 中 EF 段 （5）反向運行段 圖 2 中 FG 段為反向追蹤段。 圖 2 飛鋸車速度示意圖 3.2 確定飛鋸小車各段運動曲線（1）追蹤段 追蹤段的運動曲線非常重要，我們采用數(shù)控技術(shù)，當(dāng)二階系統(tǒng)輸入階躍信號時，二階系統(tǒng)對應(yīng)的階躍響應(yīng)為 )(sin(1)(2tAtetvdt ???????????????nd??2?arctg（2）正向減速段 該段采用的是等減速曲線，其運動方程為21tMxS?av?（3）反向運行段 當(dāng)反向行程結(jié)束時，飛鋸小車正好返回到原點。4 氣動式定尺飛鋸機結(jié)構(gòu)方案設(shè)計4.1 氣動式定尺飛鋸機的整體結(jié)構(gòu)方案本次設(shè)計的氣動式定尺飛鋸機主要有飛鋸床身，主傳動系統(tǒng)，行走小車，鋸切系統(tǒng)，夾緊裝置等幾部分組成，其外形如圖 7 所示：圖 7 氣動式定尺飛鋸機總裝圖4.2 導(dǎo)軌的設(shè)計導(dǎo)軌設(shè)計非常簡單，簡單的螺釘固定，起了很大的作用。如圖 8 所示：圖 8 氣動式定尺飛鋸機導(dǎo)軌連接圖4.3 氣動式定尺飛鋸機的行走小車的結(jié)構(gòu)方案氣動式定尺飛鋸機的行走小車的結(jié)構(gòu)形式如圖 9 所示： 圖 9 行走小車結(jié)構(gòu)示意圖氣動式定尺飛鋸機的行走小車的結(jié)構(gòu)方案：用四個支撐輪將行走小車底盤支撐起來，在行走小車底盤下面焊接連接體，在行走小車底盤上面安裝電機，夾緊裝置，鋸切系統(tǒng)，防護罩，管材的支撐輥以及拖鏈的連接板。4.4 氣動式定尺飛鋸機的床身的結(jié)構(gòu)方案氣動式定尺飛鋸床身是焊接的，床身前后兩側(cè)支撐導(dǎo)軌，床身中部安裝主傳動系統(tǒng)。床身外側(cè)焊接有的筋板，頂部安裝有支撐板，床身有吊裝孔孔等。5 氣動式定尺飛鋸機的鋸切系統(tǒng)的設(shè)計與計算5.1 氣動式定尺飛鋸機鋸切系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計鋸切機構(gòu)的基本組成包括：氣缸，用于推動鋸臂作擺切動作；鋸臂，連接氣缸和鋸切主軸；主軸，連接小帶輪和鋸片，用于傳動；鋸臂支座，支撐鋸臂；氣缸支座，支撐氣缸；其他。鋸切方式選用下擺式鋸切方式。5.2 氣動式定尺飛鋸機的鋸切系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案方案一：采用“V”字形擺臂，這種形式可用圖 10 來示意。圖 10 采用“V”字形擺臂鋸切示意圖方案二：采用“一”字形擺臂，，這種形式可用圖 11 來示意 [3]。圖 11 “一”字形擺臂鋸切示意圖5.3 氣動式定尺飛鋸機鋸切系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案的比較優(yōu)化方案一和方案二都采用的是下擺式鋸切方式， “V”字形擺臂在鋸切中更容易實現(xiàn)擺切動作，并且對氣缸推力的要求比較小。最后，我確定使用“V”字形擺臂形式的鋸切方式。6 主要零部件的設(shè)計6.1 電機的選擇根據(jù)電動機的工作環(huán)境、生產(chǎn)機械的負載性質(zhì)選擇電動機類型，接下來選擇電動機額定電壓、額定轉(zhuǎn)速等。確定主要參數(shù)如下：額定功率：15Kw 同步轉(zhuǎn)速：3000r/min滿載時， 額定電流：29.4A 轉(zhuǎn)速：2930 r/min效率：88.2% 功率因數(shù)：0.88重量：125kg [4]6.3 帶傳動設(shè)計V帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計成的帶輪形狀如圖14所示:圖14 V帶輪6.4 主軸的設(shè)計計算設(shè)計軸系結(jié)構(gòu)，確定軸的受力簡圖、彎矩圖、合成彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖和當(dāng)量彎矩圖。確定已知軸材料為 45 鋼調(diào)質(zhì)，并校核軸徑，驗證軸的剛度，并選用適當(dāng)軸承。7 鋸切氣缸的設(shè)計7.1 鋸切氣缸的計算初步選擇氣缸，計算氣缸的拉力，計算氣缸直徑，計算活塞桿等。選用緩沖裝置為用內(nèi)緩沖裝置。7.2 連接與密封（1） 缸筒與缸蓋的連接缸筒與缸蓋的連接型式采用的是拉桿式螺栓連接。（2） 密封我設(shè)計的活塞的密封結(jié)構(gòu)采用的是 O 型密封圈，活塞桿的密封采用的也是 O 型密封圈形式，密封可靠，結(jié)構(gòu)簡單，摩擦阻力小 [5]。8 總結(jié)本篇論文介紹了氣動式定尺飛鋸機及鋸切系統(tǒng)的設(shè)計。包括對飛鋸機總體方案的設(shè)計、確定飛鋸小車的運動、結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計、鋸切系統(tǒng)的設(shè)計計算、主要零部件的設(shè)計及鋸切氣缸的設(shè)計。在鋸切裝置的設(shè)計中，采用“V”字形擺臂，夾緊缸的添加大大的提高了鋸切精度；導(dǎo)軌的設(shè)計非常簡潔、非常實用。本次設(shè)計的飛鋸機雖然在精度上不及電腦據(jù)，但在應(yīng)用上已有很大領(lǐng)域。參 考 文 獻[1] 孫瑞岐，崔蕓．DYJ-97A-89 低噪音滾壓式飛鋸焊管[J]．1999 (9)：38-39．[2] 任翀，郝勇，李艷菲．FJ114 微機控制定尺飛鋸系統(tǒng)定尺精度分析[J]．包頭鋼鐵學(xué)院學(xué)報，2003（3）：63-65．[3] 程武．SM120 ETS- L 型飛鋸機[J]．焊管，1993(6)．[4] 鼓志瑾．電氣傳動與調(diào)速系統(tǒng)[M]．北京：北京理工大學(xué)出版社，1988：20-80．[5] 倪振亞，姚燕順，李林杰，魏雪冬，章鳳翎．新型 PS76-80 飛鋸機[J]． WELDED PIPE AND TUBE，2000(7)：40-43． 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)作 者 : 沈立學(xué) 號：05010224系 　 部 : 機械工程系專 業(yè) : 機械工程及自動化題 目 : 氣動式定尺飛鋸機的結(jié)構(gòu)設(shè)計指導(dǎo)者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))評閱者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))2009 年 6 月畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 （ 論 文 ） 中 文 摘 要本設(shè)計是關(guān)于氣動式定尺飛鋸的結(jié)構(gòu)設(shè)計。氣動式定尺飛鋸機可用于高速跟蹤自動切割鋼管、型材等。具有定尺精度高，設(shè)備可靠性高，結(jié)構(gòu)簡單，易于維修等特點。針對大量中小企業(yè)這一中低端市場， 結(jié)合我國的國情, 選定了“氣動式定尺飛鋸機”做為畢業(yè)設(shè)計的攻關(guān)課題。設(shè)計內(nèi)容包括總體方案制定、飛鋸小車運動設(shè)計、結(jié)構(gòu)方案設(shè)計、導(dǎo)軌的設(shè)計、行走小車的結(jié)構(gòu)方案等。在設(shè)計中結(jié)合我們的專業(yè)知識，在老師的指導(dǎo)下，完成設(shè)計任務(wù)。關(guān)鍵詞 飛鋸 鋸切 飛鋸小車 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 （ 論 文 ） 外 文 摘 要Title The Structural Design of Flying Pneumatic Saw AbstractThe design is on the pneumatic saw Flying the structural design. Flying saw pneumatic high-speed tracking can be used for automatic cutting steel pipes, profiles and so on. Length with high precision, high reliability, simple structure, easy maintenance and so on. This in response to a large number of small and medium-sized low-end markets, combined with Chinese national conditions, selected the "Flying pneumatic saw" as a graduation project of research subjects. Design includes the overall program development, flying sports car saw the design, structure design, rail design, the structure of the program running, such as cars. In the design combined with our expertise, under the guidance of the teacher to complete the design task.Keywords Flying Saw Sawing Flying Saw Trolley