木材刀具切削試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)論文[帶圖紙].doc

I南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：木材刀具切削試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)院：南方學(xué)院專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：職稱：教授二一三年五月二十八日南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書II摘要本文主要是進(jìn)行木材刀具切削實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。木材刀具切削試驗(yàn)臺(tái)能模擬鋸鏈的工作狀態(tài)，有較寬的切削速度調(diào)節(jié)范圍和進(jìn)給速度調(diào)節(jié)范圍。同時(shí)具有較大的傳遞扭矩，可以保證大節(jié)距高效率的鋸鏈性能測(cè)定，同時(shí)測(cè)定鋸鏈鋸齒上切削力的三個(gè)方向分離，即主切削力，進(jìn)給力和側(cè)向力，進(jìn)給機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度，驅(qū)動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速，軸公路，鋸鏈的鋸切效率。其中本文主要對(duì)木材刀具切削試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的方案、進(jìn)給機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。其手搖進(jìn)給系統(tǒng)與一般車床相似，由手輪、手輪軸、手輪軸齒輪、進(jìn)給齒輪及進(jìn)給齒輪軸組成。手輪空套在手輪軸上，搖動(dòng)時(shí)往前推手輪即可使手輪與軸結(jié)合，不搖時(shí)在回位彈簧力作用下自動(dòng)脫開。溜板箱的快速進(jìn)給傳動(dòng)由電動(dòng)機(jī)最終傳至進(jìn)給齒輪軸。安裝在溜板箱右側(cè)的電動(dòng)機(jī)與軸通過聯(lián)軸器連接，左端固定有主動(dòng)錐齒輪，被動(dòng)錐齒輪及小齒輪都固定在短軸上，短軸由兩個(gè)球軸承支承在殼體壁上。小齒輪與中間大齒輪嚙合，中間大齒輪固定在花鍵軸上，另外花鍵軸上還空套著滑動(dòng)齒輪，滑動(dòng)齒輪的一端有撥叉槽，撥叉由掛擋手柄操縱以推動(dòng)滑動(dòng)齒輪在花鍵軸上滑動(dòng)，從而使滑動(dòng)齒輪和進(jìn)給大齒輪實(shí)現(xiàn)嚙合與脫開。當(dāng)滑動(dòng)齒輪與進(jìn)給大齒輪嚙合時(shí)，溜板箱就可由變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)給。關(guān)鍵詞：鋸鏈，切削性能，試驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)給系統(tǒng)。南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書IIIAbstractWoodcuttercuttingtest-bedfeedmechanismdesignZhangQiyuann090301128(CollegeofsoutheNanjingForestryUniversity,Nanjing,210037)Abstract：Thisarticlemainlyiscarriesonthewoodcuttingtoolcuttingexperimentdesignoffeedsystem.Woodcuttercuttingbenchcansimulatetheworkingstateofthesawchain,hasawidespeedregulationrangeandcuttingfeedspeedadjustingrange.Havelargetransmissiontorque,atthesametimecanensurethehighefficiencyofcoarsepitchdeterminationofsawchainperformance,atthesametimesawchainsawcuttingforceofthethreedirections,namelythemaincuttingforceandfeedforceandlateralforce.Feedspeedofcanfeedmechanism,thedrivesprocketrotationspeed,torqueshaftroad,thecuttingefficiencyofthesawchain.Amongthemthispapercuttingtest-bedforwoodcuttingtoolsolutionsofcanfeedmechanism,thestructureofthefeedmechanismhascarriedonthedetaileddesign.Itshandfeedingsystemsimilartothegenerallathe,handbyhandwheel,shaft,gearshaftgearandfeedcomposition.Handsrestedinhandontheshaft,pushforwardwheelwhenyoushakehandwheelandtheshaft,donotshakethereturnspringforceundertheactionofautomaticrelease.Slipboardboxfastfeeddrivebythemotortofeedgearshaftend.Installedintheslipboardboxontherightsideofthemotorshaftthroughashaftcoupling,theleftfixedactivebevelgear,passivespiralbevelgearandsmallgearisfixedontheshortshaft,shortaxisbytwoballbearingsontheshellwall.Betweenpinionandgearmeshing,themiddlewheelfixedonthesplineshaft,splineshaftinalsoanemptysetofslidinggear,slidinggearforkslotatoneend,forkwasmonopolizedbythegearlevertopromotetheslidesontheslidinggearinsplineshaft,sothattheslidinggearandfeedbiggearmeshingwiththerelease.Whentheslidinggearandfeedbiggearmeshing,theslipboardboxcanbedrivenbyfrequencyconversionmotortorealizeautomaticfeed.Keyword：sawchain，cuttingperformance，lest-bed，feedingsystem南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書IV目錄緒論11.1引言11.2國(guó)內(nèi)外木材切削試驗(yàn)臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀11.2.1國(guó)內(nèi)木材切削試驗(yàn)臺(tái)現(xiàn)狀11.2.2國(guó)外木材切削試驗(yàn)臺(tái)現(xiàn)狀31.3本文研究的目的及其展望4第二章試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案確定52.1木材切削試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及類型52.1.1試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求52.1.2試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的類型及比較52.2木材切削試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)給系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案確定62.2.1試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的工作原理62.2.2試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新6第三章進(jìn)給機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)73.1進(jìn)給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)83.2溜板箱設(shè)計(jì)93.3驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)113.4齒輪傳動(dòng)副的設(shè)計(jì)113.5變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)的選型163.5.1影響電動(dòng)機(jī)選擇的因素163.5.2電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇173.6軸的設(shè)計(jì)183.7軸承端蓋的設(shè)計(jì)203.8滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算20第四章進(jìn)給速度測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)224.1測(cè)試裝置的設(shè)計(jì)22第五章實(shí)驗(yàn)及總結(jié)23致謝24參考文獻(xiàn)25附錄南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書1木材刀具切削試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)緒論1.1引言鋸鏈切削試驗(yàn)臺(tái)對(duì)傳動(dòng)裝置有其特殊要求，一是輸出軸轉(zhuǎn)速比較高；二是要求電動(dòng)機(jī)能在較大范圍內(nèi)進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，并具有硬的外特性。根據(jù)目前國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的生產(chǎn)鋸鏈品種規(guī)格差異，為了提高生產(chǎn)效率以及降低成本，這是研究鋸鏈切削試的主要目的。研制鋸鏈切削性能試驗(yàn)臺(tái)需要測(cè)定鋸鏈鋸齒上切削力的三個(gè)方向分力，即主切削力、進(jìn)給力和側(cè)向力；進(jìn)給機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度；驅(qū)動(dòng)鏈輪軸的軸功率；鋸鏈的鋸切效率。鋸鏈切削性能試驗(yàn)臺(tái)可用來檢驗(yàn)鋸鏈的鋒利性，進(jìn)鋸的輕便性鋸鏈運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性和鋸切效率的高低，也可用于檢驗(yàn)鋸鏈導(dǎo)板和驅(qū)動(dòng)鏈輪的高速適應(yīng)能力。木材刀具切削試驗(yàn)臺(tái)是在總結(jié)國(guó)內(nèi)外同類試驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)代鏈鋸的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。1.2國(guó)內(nèi)外木材切削試驗(yàn)臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國(guó)內(nèi)研究概況我國(guó)自本世紀(jì)60年代以來，不斷進(jìn)行木材切削力的測(cè)定試驗(yàn)。特別是80年代以來的試驗(yàn)研究成果積累了許多有價(jià)值的數(shù)據(jù)。1964年中國(guó)東北林學(xué)院研制的T-1型試驗(yàn)臺(tái)，用電阻應(yīng)變片（環(huán)）和平衡重塊測(cè)量切向力和法向力。這在當(dāng)時(shí)的國(guó)內(nèi)外已屬于比較領(lǐng)先的技術(shù)。1992年南京林業(yè)大學(xué)研制的LQ-119以及后來的LQ-18型切削平臺(tái)10都使用了交叉八角環(huán)測(cè)力傳感器這一新的技術(shù)。應(yīng)用于LQ-11的三向測(cè)力儀可同時(shí)測(cè)定切向力、法向力和側(cè)向力。側(cè)向力可反映鋸鏈的輕微跑偏,測(cè)側(cè)向力可避免跑偏對(duì)南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書2切削阻力測(cè)定值帶來的嚴(yán)重影響。此試驗(yàn)臺(tái)性能良好，試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，居國(guó)內(nèi)同類型試驗(yàn)臺(tái)領(lǐng)先水平。迄今已經(jīng)為全國(guó)數(shù)十個(gè)鋸鏈生產(chǎn)廠家做過鋸鏈性能測(cè)試，并為我校近年研制新型鋸鏈提供了較可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)。2010年上海大學(xué)對(duì)八角環(huán)三向測(cè)力的貼片進(jìn)行了研究11，提高貼片面應(yīng)變均勻度可以降低因貼片位置誤差引起的測(cè)量誤差,是提高八角環(huán)測(cè)力刀架的測(cè)量精度的有效方法。應(yīng)用對(duì)稱性原理,在傳統(tǒng)八角環(huán)測(cè)力刀架上下方增設(shè)凸起結(jié)構(gòu)可以顯著地改善應(yīng)變分布的2010年南京航空航天大和中國(guó)攪拌摩擦焊中心共同研究攪拌摩擦焊用測(cè)力八角環(huán)12。攪拌摩擦焊用八角環(huán)是一種測(cè)力元件，可看做為一個(gè)彈性系統(tǒng)，當(dāng)受到一定的激勵(lì)時(shí)會(huì)引起振動(dòng)。通過對(duì)攪拌摩擦焊用測(cè)力八角環(huán)的有限元模態(tài)分析，得出了該八角環(huán)結(jié)構(gòu)的前12階固有頻率和相應(yīng)振型，為該結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)和理論分析提供了可靠的依據(jù)。八角環(huán)的固有頻率跟彈性元件的結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此，對(duì)彈性元件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)能提高結(jié)構(gòu)的固有頻率，從而提高測(cè)力八角環(huán)的測(cè)量精度和工作穩(wěn)定性。近些年，蘭州工業(yè)高等?？茖W(xué)校研究了八角環(huán)電阻式車削測(cè)力儀在車床三向力靜剛度測(cè)定中的應(yīng)用。經(jīng)修復(fù)后的軸瓦在運(yùn)行中情況良好,檢測(cè)振動(dòng)值在允許范圍內(nèi),且只花費(fèi)幾百元的人工費(fèi),給工廠節(jié)約開支。對(duì)于剖分式軸瓦磨損較小的使用此法修理比較科學(xué)、經(jīng)濟(jì)。若該處理方法能夠得到推廣,將延長(zhǎng)一批同類型軸承的使用壽命,給企業(yè)帶來更好的經(jīng)濟(jì)效益。南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書31.2.2國(guó)外研究概況近幾十年，國(guó)外的國(guó)家研制的木材刀具切削試驗(yàn)臺(tái)的整體裝置，雖然大體上的原理都是差不多的，但是測(cè)量切削力和法向力所用的傳感裝置都是不一樣的。雖然近幾年國(guó)外也有利用雙延伸式八角環(huán)制成測(cè)力儀測(cè)拖拉機(jī)掛鉤處的二向力和用多個(gè)單一八角環(huán)組合測(cè)磨床工作時(shí)單向切削力和扭矩的案例。國(guó)外有用多個(gè)八角環(huán)按不同布置測(cè)定刀具切削金屬材料的三向切削力，但其整體性差，且多個(gè)八角環(huán)安裝時(shí)相互之間的位置公差要求相當(dāng)高。還有用雙延伸式八角環(huán)制成測(cè)力儀測(cè)拖拉機(jī)掛鉤處的二向力，有用多個(gè)單一八角環(huán)組合制成的測(cè)磨床工作時(shí)單向切削力和扭矩等。國(guó)外有些國(guó)家用多個(gè)八角環(huán)按不同布置測(cè)定刀具切削金屬材料的三向切削力，但其整體性差，且多個(gè)八角環(huán)安裝時(shí)相互之間的位置公差要求相當(dāng)高。還有用雙延伸式八角環(huán)制成測(cè)力儀測(cè)拖拉機(jī)掛鉤處的二向力，有用多個(gè)單一八角環(huán)組合制成的測(cè)磨床工作時(shí)單向切削力和扭矩等。1978年，日本研制的切削試驗(yàn)臺(tái)，用桁架式電阻應(yīng)變片測(cè)量切向力和法向力。桁架式電阻應(yīng)變片與薄壁圓筒型應(yīng)變片相比較，產(chǎn)品穩(wěn)定更好，更長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量，產(chǎn)品測(cè)量結(jié)果更加穩(wěn)定，能提供完善應(yīng)變測(cè)量選擇。1985年，德國(guó)STIHL公司研制的木材切削試驗(yàn)臺(tái)，利用測(cè)力電阻應(yīng)變傳感器測(cè)量切向力和法向力。九十年代中期，美國(guó)McCULLOCH公司，澳大利亞林產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)室，芬蘭農(nóng)業(yè)工程研究所都使用自己的方法測(cè)量切削阻力，但是都無法同時(shí)測(cè)量法向，切向和側(cè)向三個(gè)方向的切削阻力。九十年代中期，美國(guó)McCULLOCH公司，澳大利亞林產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)室，芬蘭農(nóng)業(yè)工程研究所都使用自己的方法測(cè)量切削阻力，但是都無法同時(shí)測(cè)量法向，切向和側(cè)向三個(gè)方向的切削阻力。單一八角環(huán)式測(cè)力儀因其整體穩(wěn)定性差不適合很多實(shí)驗(yàn)臺(tái)的要求。單向延伸式八角環(huán)測(cè)力儀增強(qiáng)了x方向的穩(wěn)定性，而沿垂直于xy平面方向上的穩(wěn)定性還很差，因此不能直接應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)。南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書4雙向延伸式八角環(huán)測(cè)力儀在任何方向的整體穩(wěn)定性均大大提高，可用于三向力的測(cè)量，且相互交叉靈敏度較低，安裝簡(jiǎn)單可靠。但由于許多實(shí)驗(yàn)臺(tái)針對(duì)的切削力較小，靈敏度要求較高，因此必然使得耳環(huán)部位的尺寸較小，且加工精度要求較高，因此制造成本較高。根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)于單向延伸式八角環(huán)、組合式八角環(huán)及雙向延伸式八角環(huán)測(cè)力儀的研究表明，雙向延伸式四耳環(huán)八角環(huán)性能最優(yōu)，完全符合木材三向切削力測(cè)定的要求。1.3本文研究的目的及其展望由于目前國(guó)內(nèi)外鮮有可同時(shí)測(cè)量三向力的傳感器的報(bào)道，多是可同時(shí)測(cè)量二向力的傳感器。LQ-18鋸鏈切削性能試驗(yàn)臺(tái)可測(cè)定鋸鏈鋸齒上切削力的三個(gè)方向分力，即主切削力、進(jìn)給力和側(cè)向力；進(jìn)給機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度；驅(qū)動(dòng)鏈輪軸的軸功率；鋸鏈的鋸切效率,更好的衡量刀具的切削性能。而同時(shí)測(cè)量三向力還能反應(yīng)木材或者金屬材料的品質(zhì)，所以研究生產(chǎn)一種結(jié)構(gòu)緊湊，啟動(dòng)容易，操作靈活，鋸切效率高，維護(hù)簡(jiǎn)便的木材刀具切削試驗(yàn)臺(tái)是非常必要的。根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)于木材刀具切削試驗(yàn)臺(tái)研究發(fā)展概況，綜合我們實(shí)驗(yàn)的目的，確定了我們要設(shè)計(jì)的切削試驗(yàn)臺(tái)的方案。把握好木材刀具切削試驗(yàn)臺(tái)整體設(shè)計(jì)，我們需要加寬進(jìn)給速度調(diào)節(jié)范圍，多次研究測(cè)試以計(jì)算出的更精確地速度達(dá)到更好的切削效果，降低切削過程中的功耗。所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)具有較大的傳遞扭矩，可保證大節(jié)距高效率的鋸鏈性能測(cè)定。根據(jù)本試驗(yàn)臺(tái)的要求，進(jìn)行必要設(shè)計(jì)和改進(jìn)，既保證了功能，又縮短了研制周期。南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書5第二章試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案確定2.1木材切削試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及類型2.1.1試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求為適應(yīng)LQ-18型鋸鏈切削性能試驗(yàn)臺(tái)木材進(jìn)給速度要求，確定了進(jìn)給系統(tǒng)的進(jìn)給方式，和傳動(dòng)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)了進(jìn)給系統(tǒng)床鞍、