木材刀具切削试验台整体设计论文[带图纸].doc

南京林业大学本科毕业设计题目：木材刀具切削试验台整体设计学院：南方学院专业：机械设计制造及其自动化学号：学生姓名：指导教师：职称：教授二一三年六月南京林业大学本科毕业设计说明书I木材刀具切削试验台整体设计摘要本文主要是进行木材刀具切削实验台的整体设计的构思。我们所设计的木材刀具切削试验台采用驱动链轮轴和进给速度无极调速的运动形式，能测出切向切削力，驱动链轮轴扭矩，链切削速度和进给速度。而大多数国内外切削试验台装置并不能测定以上全部参数，有的参数测定精度也很低。根据目前国内外现有的切削试验台品种规格多，适用于不同的电链锯，且工作时的锯链切削速度高低差异很大，切削功耗相差很大。为能评定锯链切削木材时的切削性能，所设计的试验台，需能模拟锯链的工作状态，反映锯链实际的切削速度和切削效率，因此应具有较宽的切削速度调节范围和进给速度调节范围；同时应具有较大的传递扭矩，可保证大节距高效率的锯链性能测定。本文阐述了木材刀具切削试验台的总体方案设计，构造及功能，驱动链轮轴，导板支撑座等部件的设计，以及木材刀具切削试验台的电控电路设计。关键词：试验台设计切削变频调速南京林业大学本科毕业设计说明书IIWoodcuttercuttingtest-beddesignliteraturereviewasawholeAbstractInthispaper,theideaofawoodcuttercuttingtheoveralldesignoftheexperimentstation.Woodcuttingtooldesignedtestrigshouldbeabletomeasurethetangentialcuttingforce,thedrivechainaxletorque,chaincuttingspeedandfeedrate.Whilemostofthecuttingtestathomeandabroadstationapparatusandcannotbemeasuredalloftheaboveparameters,andsomeparametricmeasurementaccuracyisalsoverylow.Differenceinthelevelofthesawchainwhencuttingspeedandcuttingtestrigvarietiesandspecificationsapplicabletoelectricchainsaws,andwork,cuttingpowerconsumptionisabigdifference.Cuttingperformancewhencuttingwoodsawchaincanbeassessed,theteststanddesign,cansimulatetheworkingconditionofthesawchain,toreflecttheactualcuttingspeedandcuttingefficiencyofthesawchainandthereforeshouldhaveawidecuttingspeedadjustmentrangeandintothe；thesametimeshouldhavealargertransfertorque,canensurethehighefficiencyofthelargepitchsawchainperformancemeasurementtothespeedadjustmentrange.Keyword：Testrigdesigncuttingfrequencycontrol南京林业大学本科毕业设计说明书1目录1.绪论.31.1研究的意义及目的.31.1.1研究的意义.31.21研究的目的.41.2国内外同类研究概况.41.2.1国内研究概况.51.2.2国外研究概况.61.2.3结论.72.木材刀具切削试验台设计的主要内容及要求.93总体方案的确定.103.1木材刀具切削试验台的功能原理.103.2驱动链轮轴转矩转速的测量.103.3切削力的测量.113.4驱动装置的设计.113.5进给装置的设计.123.6电控电路的设计.124木材刀具切削试验台的构造.135木材刀具切削试验台的部件设计.155.1驱动链轮轴的结构设计.155.2导板支撑装置的设计.17南京林业大学本科毕业设计说明书25.3锯链张紧装置的设计.185.4驱动链轮的设计.195.5床身的设计.195.6木材刀具切削试验台的电控电路设计.206.木材刀具切削试验台的总装配图267.测试方案设计278.总结和展望.288.1总结.288.2展望.28致谢.29参考文献.30附录.32南京林业大学本科毕业设计说明书31.绪论根据目前国内外现有的生产锯链品种规格差异，为了提高生产效率以及降低成本，这是研究锯链切削试的主要目的。研究锯链切削性能试验台可测定锯链锯齿上切削力的三个方向分力，即主切削力、进给力和侧向力；进给机构的进给速度；驱动链轮轴的轴功率；锯链的锯切效率。根据锯链切削原理，锯链切削性能试验台可测定锯链锯齿上切削力的三个方向分力，即主切削力、进给力和侧向力；进给机构的进给速度；驱动链轮轴的轴功率；锯链的锯切效率。大量的研究结果表明，切削状态的每个微小变化都能通过切削力的变化反应出来，检测切削力是目前国内外研究与应用最多的检测方法之一。随着切削加工的高速度，高精度，高度自动化，对切削试验台的要求越来越高，所以我们设计出这样的功能兼备的木材刀具试验台迫在眉睫。1.1研究的意义及目的1.1.1研究的意义由于目前国内外鲜有可同时测量三向力的传感器的报道，多是可同时测量二向力的传感器。LQ-18锯链切削性能试验台可测定锯链锯齿上切削力的三个方向分力，即主切削力、进给力和侧向力；进给机构的进给速度；驱动链轮轴的轴功率；锯链的锯切效率,更好的衡量刀具的切削性能。而同时测量三向力还能反应木材或者金属材料的品质，所以研究木材刀具切削试验台就显得尤为重要。1.1.2研究的目的在我国，电链锯的发展都是解放后发展起来的，七十年代先后研制成功的YJ4和GJ85，YH25等三种新型锯，这种小节锯的锯链对钢材的强度很高，制造工业难度较大，对齿型和结构参数的设计也要求很高，虽然已经研究了20多年，南京林业大学本科毕业设计说明书4但是质量仍未过关，国内锯链市场仍被进口货所占领，所以研究锯链是十分必要的。虽然国内一些企业生产的木材刀具切削试验台已经达到国外或超过国外同内产品的标准，但大部分国内生产的木材刀具切削试验台噪声大，安全系数低，效率较低，进锯阻力和外观较差，在竞争中处于劣势，且根据链切削原理，所设计的链切削实验系统应该能测出切向切削力，驱动链轮轴扭矩，链切削速度和进给速度。而大多数国内外切削试验台装置并不能测定以上全部参数，有的参数测定精度也很低。所以研究生产一种结构紧凑，启动容易，操作灵活，锯切效率高，维护简便的木材刀具切削试验台是非常必要的。1.2国内外同类研究概况1.2.1国内研究概况2.1国内研究概况我国自本世纪60年代以来，不断进行木材刀具切削试验台的研究。特别是80年代以来的试验研究成果积累了许多有价值的数据。1964年中国东北林学院研制的T-1型试验台，用电阻应变片（环）和平衡重块测量切向力和法向力。这在当时的国内外已属于比较领先的技术。电阻应变片由敏感栅等构成用于测量应变的元件。由于测力系统中摩擦力的影响，其切向力的测定精度是很低的。1982年南京林学院研制的NL-1型试验台，是利用薄壁圆筒形应变传感器同时测量两向力。南京林业大学本科毕业设计说明书5图1.交叉八角环三向木材切削测力台薄壁圆桶形应变传感器与采用的电阻应变片和平衡重块测力相比，这种测力系统无摩擦力影响，测量更方便。1984年，东北林学院研制了SJM-50型锯链试验台和T-2锯链试验台。T-2试验台采用TP801单反机配以适当的传感系统，放大电路，A/D转换电路和接口电路的结构。由于采用计算机技术，每次实验后可自动打印出锯切参数，但是该试验台采用扇形进锯，锯口长度变化大，对过程数据难以处理。而且用测电功率的方法求切向力，有较大的误差。1992年南京林业大学研制的LQ-11型切削平台使用了交叉八角环测力传感器这一新的技术同时测三向力，同时用扭转传感器和扭矩转速仪测驱动链轮的轴功率，具有较完善的功能，某些方面处于国内外领先水平，但是此试验系统仍用手工处理数据，不仅工作量大，而且使数据的精度受到一定的影响。交叉八角环测力传感器与前面的薄壁圆筒传感器等几种相比，灵敏度要更高，而相互之间的交叉灵敏度要低，并且更方便。2010年上海大学对八角环三向测力的贴片进行了研究，提高贴片面应变均匀度可以降低因贴片位置误差引起的测量误差,是提高八角环测力刀架的测量精度的有效方法。应用对称性原理,在传统八角环测力刀架上下方增设凸起结构南京林业大学本科毕业设计说明书6可以显著地改善应变分布的均匀程度。图2.八角环三向测力传感器2010年南京航空航天大和中国搅拌摩擦焊中心共同研究搅拌摩擦焊用测力八角环。搅拌摩擦焊用八角环是一种测力元件，可看做为一个弹性系统，当受到一定的激励时会引起振动。通过对搅拌摩擦焊用测力八角环的有限元模态分析，得出了该八角环结构的前12阶固有频率和相应振型，为该结构的进一步优化设计和理论分析提供了可靠的依据。八角环的固有频率跟弹