小径木双面连续式纵向刨切机的结构设计与力学分析

摘要

随着经济的发展，中国的木材需求量在不断扩大，这导致了人们对木材资源的大量需求与不断减少的林木资源之间的供需矛盾日益尖锐。为了解决这一供需矛盾，人们开始充分利用发展速生树种森林、枝桠材以及采伐剩余物等小径级材。现有新型纤维化单板重组木技术能充分利用小径材，制成的产品其性能可与实木硬木相媲美。要想制备出合格纤维化单板重组木，需要研制出一台能制备合格单板的小径木刨切机。
　　本文根据木工机床的设计要求和刨切机的生产工艺，分析现有刨切机的结构布局和工作原理，对小径木双面连续式纵向刨切机进行了整体设计;分析了小径木双面连续式纵向刨切机的运动过程;分析计算了切削系统的切削力与切削功率，确定了小径木双面连续式纵向刨切机的主要技术参数;分析计算刨切机的理论出材率。
　　本文根据整体设计和机床布局要求对小径木双面连续式纵向刨切机各个零部件进行结构设计，包括切削机构、传动机构、夹紧机构、机架等。应用复合形法对传动结构进行了优化设计。
　　利用有限元分析软件对小径木双面连续式纵向刨切机的主要零部件进行了静力学分析，确定其强度与刚度是否满足要求，确保结构设计的合理性。此外，还对切削系统进行了振动分析，计算得出机床的固有振动频率，避免设计的小径木双面连续式纵向刨切机在工作过程中发生共振现象，影响机床的加工精度。
　　在设计完整机之后，设计了整机的控制系统。根据整机工作要求，选择合理的控制元件，编写控制程序，设计控制界面。
　　小径木双面连续式纵向刨切机的设计与研究为刨切机的设计提供了新思路，也为刨切机行业的发展提供一种有价值的技术支持。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题背景和研究的目的意义

1．2 国内外重组木的发展现状

1．2．1 国外重组木的发展现状

1．2．2 国内重组木的发展现状

1．3 国内外刨切机的发展现状和前景分析

1．3．1 国外刨切机的发展现状

1．3．2 国内刨切机的发展现状

1．3．3 刨切机的前景分析

1．4 论文研究的主要内容

2 小径木双面连续式纵向刨切机的总体设计

2．1 机床布局的要求

2．2 小径木双面连续式纵向刨切机的布局确定与总体设计

2．2．1 加工对象及产品要求分析

2．2．2 机床总体结构布局的确定

2．2．3 现有刨切设备刨切原理与运动分析

2．2．4 小径木双面连续式纵向刨切机工作过程分析

2．2．5 小径木双面连续式纵向刨切机技术参数的确定

2．2．6 木材切削原理与切削力研究

2．3 纵向刨切背面裂隙成因与减小措施

2．4 薄木刨切出材率的理论研究

2．4．1 横截面积的计算

2．4．2 理论出材率的分析计算

2．4．3 结果分析

2．5 本章小结

3 小径木双面连续式纵向刨切机的结构设计

3．1 切削机构的设计

3．1．1 切削机构的结构设计

3．1．2 刀头的结构设计

3．2 传动机构的设计

3．2．1 传动机构整体设计

3．2．2 主轴组件结构设计

3．2．3 基于复合型法的末级齿轮传动优化设计

3．3 上夹紧机构的设计

3．4 机架的结构设计

3．5 本章小结

4 小径木双面连续式纵向刨切机主要零部件有限元分析

4．1 有限元分析法介绍

4．2 小径木双面连续式纵向刨切机关键结构的静力学分析

4．2．1 机床机架的静力学分析

4．2．2 传动主轴的静力学分析

4．2．3 切削刀架的静力学分析

4．3 本章小结

5 小径木双面连续式纵向刨切机切削机构振动特性分析

5．1 固有特性分析理论

5．1．1 切削机构振动模型

5．1．2 切削机构振动动力学分析

5．1．3 模态分析理论

5．2 小径木双面连续式纵向刨切机切削机构模态分析

5．3 小径木双面连续式纵向刨切机切削机构谐响应分析

5．4 本章小结

6 小径木双面连续式纵向刨切机的控制系统设计

6．1 电气控制系统设计的方案及具体要求

6．1．1 PLC控制系统的设计原则

6．1．2 PLC控制系统的设计步骤

6．2 小径木双面连续式纵向刨切机控制系统的需求分析

6．2．1 控制系统功能描述及分析

6．2．2 控制系统资源需求统计

6．2．3 控制系统主要元件初步选型

6．3 控制系统电气原理图设计及硬件选型

6．3．1 控制系统的电气原理图设计

6．3．2 控制系统的硬件选择

6．4 小径木双面连续式纵向刨切机控制系统的软件设计研究

6．4．1 控制系统PLC的I／O端子分配

6．4．2 控制系统PLC程序设计

6．4．3 控制系统控制界面设计

6．5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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