I南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：木材刀具切削試驗(yàn)臺進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計學(xué)院：南方學(xué)院專業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化學(xué)號：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)臺進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計。木材刀具切削試驗(yàn)臺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定，同時測定鋸鏈鋸齒上切削力的三個方向分離，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。其中本文主要對木材刀具切削試驗(yàn)臺進(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。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，搖動時往前推手輪即可使手輪與軸結(jié)合，不搖時在回位彈簧力作用下自動脫開。溜板箱的快速進(jìn)給傳動由電動機(jī)最終傳至進(jìn)給齒輪軸。安裝在溜板箱右側(cè)的電動機(jī)與軸通過聯(lián)軸器連接，左端固定有主動錐齒輪，被動錐齒輪及小齒輪都固定在短軸上，短軸由兩個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齒輪，滑動齒輪的一端有撥叉槽，撥叉由掛擋手柄操縱以推動滑動齒輪在花鍵軸上滑動，從而使滑動齒輪和進(jìn)給大齒輪實(shí)現(xiàn)嚙合與脫開。當(dāng)滑動齒輪與進(jìn)給大齒輪嚙合時，溜板箱就可由變頻電機(jī)驅(qū)動實(shí)現(xiàn)自動進(jìn)給。關(guān)鍵詞：鋸鏈，切削性能，試驗(yàn)臺，進(jìn)給系統(tǒng)。南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書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)計說明書IV目錄緒論11.1引言11.2國內(nèi)外木材切削試驗(yàn)臺發(fā)展現(xiàn)狀11.2.1國內(nèi)木材切削試驗(yàn)臺現(xiàn)狀11.2.2國外木材切削試驗(yàn)臺現(xiàn)狀31.3本文研究的目的及其展望4第二章試驗(yàn)臺進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計方案確定52.1木材切削試驗(yàn)臺進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計要求及類型52.1.1試驗(yàn)臺進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計要求52.1.2試驗(yàn)臺進(jìn)給機(jī)構(gòu)的類型及比較52.2木材切削試驗(yàn)臺進(jìn)給系統(tǒng)整體設(shè)計方案確定62.2.1試驗(yàn)臺進(jìn)給機(jī)構(gòu)的工作原理62.2.2試驗(yàn)臺進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計與創(chuàng)新6第三章進(jìn)給機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計73.1進(jìn)給結(jié)構(gòu)設(shè)計83.2溜板箱設(shè)計93.3驅(qū)動裝置設(shè)計113.4齒輪傳動副的設(shè)計113.5變頻調(diào)速電動機(jī)的選型163.5.1影響電動機(jī)選擇的因素163.5.2電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇173.6軸的設(shè)計183.7軸承端蓋的設(shè)計203.8滾動軸承的選擇和計算20第四章進(jìn)給速度測試系統(tǒng)設(shè)計224.1測試裝置的設(shè)計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)計說明書1木材刀具切削試驗(yàn)臺進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計緒論1.1引言鋸鏈切削試驗(yàn)臺對傳動裝置有其特殊要求，一是輸出軸轉(zhuǎn)速比較高；二是要求電動機(jī)能在較大范圍內(nèi)進(jìn)行無級調(diào)速，并具有硬的外特性。根據(jù)目前國內(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)臺需要測定鋸鏈鋸齒上切削力的三個方向分力，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)動鏈輪軸的軸功率；鋸鏈的鋸切效率。鋸鏈切削性能試驗(yàn)臺可用來檢驗(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)動鏈輪的高速適應(yīng)能力。木材刀具切削試驗(yàn)臺是在總結(jié)國內(nèi)外同類試驗(yàn)臺的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)代鏈鋸的特點(diǎn)而設(shè)計的。1.2國內(nèi)外木材切削試驗(yàn)臺發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國內(nèi)研究概況我國自本世紀(jì)60年代以來，不斷進(jìn)行木材切削力的測定試驗(yàn)。特別是80年代以來的試驗(yàn)研究成果積累了許多有價值的數(shù)據(jù)。1964年中國東北林學(xué)院研制的T-1型試驗(yàn)臺，用電阻應(yīng)變片（環(huán)）和平衡重塊測量切向力和法向力。這在當(dāng)時的國內(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10都使用了交叉八角環(huán)測力傳感器這一新的技術(shù)。應(yīng)用于LQ-11的三向測力儀可同時測定切向力、法向力和側(cè)向力。側(cè)向力可反映鋸鏈的輕微跑偏,測側(cè)向力可避免跑偏對南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書2切削阻力測定值帶來的嚴(yán)重影響。此試驗(yàn)臺性能良好，試驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確，居國內(nèi)同類型試驗(yàn)臺領(lǐng)先水平。迄今已經(jīng)為全國數(shù)十個鋸鏈生產(chǎn)廠家做過鋸鏈性能測試，并為我校近年研制新型鋸鏈提供了較可靠的測試數(shù)據(jù)。2010年上海大學(xué)對八角環(huán)三向測力的貼片進(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量誤差,是提高八角環(huán)測力刀架的測量精度的有效方法。應(yīng)用對稱性原理,在傳統(tǒng)八角環(huán)測力刀架上下方增設(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攪拌摩擦焊中心共同研究攪拌摩擦焊用測力八角環(huán)12。攪拌摩擦焊用八角環(huán)是一種測力元件，可看做為一個彈性系統(tǒng)，當(dāng)受到一定的激勵時會引起振動。通過對攪拌摩擦焊用測力八角環(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，對彈性元件進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計能提高結(jié)構(gòu)的固有頻率，從而提高測力八角環(huán)的測量精度和工作穩(wěn)定性。近些年，蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校研究了八角環(huán)電阻式車削測力儀在車床三向力靜剛度測定中的應(yīng)用。經(jīng)修復(fù)后的軸瓦在運(yùn)行中情況良好,檢測振動值在允許范圍內(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)計說明書31.2.2國外研究概況近幾十年，國外的國家研制的木材刀具切削試驗(yàn)臺的整體裝置，雖然大體上的原理都是差不多的，但是測量切削力和法向力所用的傳感裝置都是不一樣的。雖然近幾年國外也有利用雙延伸式八角環(huán)制成測力儀測拖拉機(jī)掛鉤處的二向力和用多個單一八角環(huán)組合測磨床工作時單向切削力和扭矩的案例。國外有用多個八角環(huán)按不同布置測定刀具切削金屬材料的三向切削力，但其整體性差，且多個八角環(huán)安裝時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)制成測力儀測拖拉機(jī)掛鉤處的二向力，有用多個單一八角環(huán)組合制成的測磨床工作時單向切削力和扭矩等。國外有些國家用多個八角環(huán)按不同布置測定刀具切削金屬材料的三向切削力，但其整體性差，且多個八角環(huán)安裝時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)制成測力儀測拖拉機(jī)掛鉤處的二向力，有用多個單一八角環(huán)組合制成的測磨床工作時單向切削力和扭矩等。1978年，日本研制的切削試驗(yàn)臺，用桁架式電阻應(yīng)變片測量切向力和法向力。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，更長時間的測量，產(chǎn)品測量結(jié)果更加穩(wěn)定，能提供完善應(yīng)變測量選擇。1985年，德國STIHL公司研制的木材切削試驗(yàn)臺，利用測力電阻應(yīng)變傳感器測量切向力和法向力。九十年代中期，美國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量切削阻力，但是都無法同時測量法向，切向和側(cè)向三個方向的切削阻力。九十年代中期，美國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量切削阻力，但是都無法同時測量法向，切向和側(cè)向三個方向的切削阻力。單一八角環(huán)式測力儀因其整體穩(wěn)定性差不適合很多實(shí)驗(yàn)臺的要求。單向延伸式八角環(huán)測力儀增強(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)計說明書4雙向延伸式八角環(huán)測力儀在任何方向的整體穩(wěn)定性均大大提高，可用于三向力的測量，且相互交叉靈敏度較低，安裝簡單可靠。但由于許多實(shí)驗(yàn)臺針對的切削力較小，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)國內(nèi)外對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定的要求。1.3本文研究的目的及其展望由于目前國內(nèi)外鮮有可同時測量三向力的傳感器的報道，多是可同時測量二向力的傳感器。LQ-18鋸鏈切削性能試驗(yàn)臺可測定鋸鏈鋸齒上切削力的三個方向分力，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。而同時測量三向力還能反應(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，啟動容易，操作靈活，鋸切效率高，維護(hù)簡便的木材刀具切削試驗(yàn)臺是非常必要的。根據(jù)國內(nèi)外對于木材刀具切削試驗(yàn)臺研究發(fā)展概況，綜合我們實(shí)驗(yàn)的目的，確定了我們要設(shè)計的切削試驗(yàn)臺的方案。把握好木材刀具切削試驗(yàn)臺整體設(shè)計，我們需要加寬進(jìn)給速度調(diào)節(jié)范圍，多次研究測試以計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)計的試驗(yàn)臺應(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定。根據(jù)本試驗(yàn)臺的要求，進(jìn)行必要設(shè)計和改進(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)計說明書5第二章試驗(yàn)臺進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計方案確定2.1木材切削試驗(yàn)臺進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計要求及類型2.1.1試驗(yàn)臺進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計要求為適應(yīng)LQ-18型鋸鏈切削性能試驗(yàn)臺木材進(jìn)給速度要求，確定了進(jìn)給系統(tǒng)的進(jìn)給方式，和傳動方案優(yōu)化設(shè)計了進(jìn)給系統(tǒng)床鞍、