带锯床锯切过程的力学建模_梁利华.pdf

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1、第４１卷第４期浙江工业大学学报Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．４２０１３年８月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＺＨＥＪＩＡＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡｕｇ．２０１３带锯床锯切过程的力学建模梁利华，韩斌，陈栋栋，郑暾（浙江工业大学机械工程学院，浙江杭州３１００３２）摘要：针对带锯床锯切过程的力学问题，通过静力平衡方程和微段受力分析，提出了一种新的带锯床锯切过程力学模型，建立了初始预紧力与临界工作状态、初始预紧力与正常工作状态下各力学参量的关系．基于实验数据，验证了力学模型的正确性，研究了锯切过程中各力学参量的相互关

2、系及影响因素．研究表明，带锯床锯切系统在锯切过程中，初始预紧力决定了带锯条的临界锯切力；正常工作过程中，带锯条紧边段拉力和松边段拉力的比值随锯切力的变化而变化；锯切过程的力学模型及相关结果为带锯床的结构设计提供了重要的理论基础．关键词：带锯床；力学建模；张紧力；锯切抗力中图分类号：ＴＨ１２２文献标志码：Ａ文章编号：１００６－４３０３（２０１３）０４－０３７５－０５ＭｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｆｏｒｃｕｔｔｉｎｇｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｂａｎｄｓａｗｉｎｇｍａｃｈｉｎｅＬＩＡＮＧＬｉ－ｈｕａ，ＨＡＮＢｉｎ

3、，ＣＨＥＮＤｏｎｇ－ｄｏｎｇ，ＺＨＥＮＧＴｕｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００３２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｓａｗｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｂａｎｄｓａｗｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ，ａｎｅｗｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｓａｗｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂｙｔｈｅｓｔａｔｉｃｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕ

4、ｍｅｑｕａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｍｉｃｒｏ－ｓｅｇｍｅｎｔｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｉｎｉｔｉａｌｐｒｅｔｅｎｓｉｏｎａｎｄｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｓａｗｉｎｇｓｔａｇｅａｎｄｔｈｅｒｅａｌｓａｗｉｎｇｓｔａｇｅｗａｓａｌｓｏｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆｓａｗｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐａｎｄｉｎｆｌｕｅｎｃｅ

5、ｆａｃｔｏｒｓｏｆｅａｃｈｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｉｎｓａｗｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｓａｗｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｆｏｒｃｅｉｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｐｒｅｔｅｎｓｉｏｎ．Ｔｈｅｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｔｉｇｈｔｅｄｇｅｓｅｇｍｅｎｔｔｅｎｓｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｓｌａｃｋｓｉｄｅｔｅｎｓｉｏｎｖａｒｉｅｓｗｉｔｈｔｈｅｓａｗｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｆｏｒｃｅ．Ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄ

6、ｅｌｏｆｔｈｅｓａｗｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｉｔｓｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｉｄｅａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｄｅｓｉｇｎｏｆｂａｎｄｓａｗｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂａｎｄｓａｗｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｅｌｉｎｇ；ｔｅｎｓｉｏｎ；ｓａｗｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｆｏｒｃｅ金属切削带锯床是一种通过主动锯轮驱动带锯带锯床锯切过程中的各力学参量及相互影响关条进行切削工件的机床．锯切系统是带锯床的关键系是带锯床结

7、构设计和可靠性分析的基础．国内外模块，为了保证带锯条在锯切过程中不打滑，正常工主要针对带锯条的锯切机理、锯切力测试以及带锯［１－４］作前都需要对带锯条进行预紧．锯切时，电机通过主条的疲劳寿命进行了研究；到目前为止，对于锯动锯轮驱动带锯条旋转，从而对工件进行锯切．通切过程的力学模型研究并不完善．王正等利用频谱常，锯切力沿着锯切方向和进给方向的分量分别称分析法实测了木工带锯条在静、动态下的固有频率，为锯切抗力Ｆｘ和进给抗力Ｆｚ．据此得出了带锯条动态张紧力的计算公式，但该方收稿日期：２０１２－０６－１８作者简介：

8、梁利华（１９７３—），男，浙江温岭人，教授，博士，研究方向为计算固体力学和机械设计及理论，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉａｎｇｌｉｈｕａ＠ｚｊｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ．·３７６·浙江工业大学学报第４１卷［５］法在实际设计中很难应用．始预紧力的影响，也没有将锯切系统作为一个整体对其工作过程的力学模型进行分析．１锯切过程的力学建模研究现状因此，研究带锯床锯切过程的力学模型和各参量之间的相互关系是非常必要的．金属切削带锯床的结构如图１所