高速振动刀力学性能分析

摘要

本项目来自于数控皮革切割流水线项目，数控皮革切割流水线主要面向柔性材料制品行业（制鞋、箱包皮具、沙发座椅、服装等），由于人工成本的逐年增加，需要研发一种机床、一种数字化的生产工具，使以上行业能够部分摆脱传统的人工刀模下料的方式，提高生产品质和效率，降低能耗，节约劳动力，节约材料成本，提高产品附加值，最终促进这些传统产业的升级转型。项目应遵循防尘、防震、防噪、防电磁干扰、防潮、模块化、高可靠性、高安全性、易运输、易安装、易维护等设计原则，此项目的核心技术之一即为高速振动刀
　　高速振动刀具有切割精度高、振动速度快、可以快速切割柔性材料，是柔性材料加工发展方向。高速振动刀具在我国的切削精度、振动速度、噪声、可靠性和寿命之间存在着很大差距，没有达到世界先进水平。这主要是由于缺乏对高速振动刀的现代设计和分析的研究。因此，根据技术要求，中国的商业化皮革切割机，以结构优化设计理论、有限元分析和实验验证相结合，其中高速振动刀是从静态到动态的振动特性、其装配工艺和精度分析都需要更加详尽系统的现代化设计，高速振动刀的性能指标和提升产品的竞争力都很重要。理论意义和实际价值也是非常重要的，促进在中国相关领域的发展。首先，在分析振动刀工作原理的基础上，计算出各运动轴的相关参数。结合高速振动刀的设计指标和实际需求，建立了高速振动刀的设计模型。采用有限元的优化设计方法对曲轴、摇杆、滑杆、滑杆关节等结构零件的刚度以及受力和变形情况进行分析。然后，针对高速振动刀所使用的高精度轴承，考虑装配问题，分析装配工艺。通过有限元分析对曲轴、摇杆、滑杆、滑杆关节等结构零件进行了优化，优化了设计使高速振动刀在装配过程中更加容易操作，对各个关节的装配有指导意义。
　　在此基础上，建立高速振动刀的整体有限元模型，在分析了高速振动刀相关零件的受力和变形结果之后，调整设计方案，优化设计。
　　最后利用实验分析对高速振动刀的振动、噪声、寿命进行了分析，并通过实验对比分析了高速振动刀的动态特性，并对其正确性进行了分析，验证了模型的正确性。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1选题背景

1．2选题的意义

1．3国内外研究现状

1．3．1国内研究现状

1．3．2国外研究现状

1．4本文主要研究内容

第2章高速振动刀与有限元分析简介

2．1高速振动刀的总体结构布局及设计指标

2．1．1总体结构布局

2．1．2设计指标

2．2高速振动刀的工作原理

2．3有限元分析简介

2．4本章小结

第3章高速振动刀关重件的设计

3．1高速振动刀关重件的确定

3．2曲轴的动平衡分析

3．2．1平衡方法及相关技术介绍

3．2．2曲轴动挠度分析

3．2．3曲轴结构特点与平衡修正方案

3．3摇杆滑杆机构的力学分析

3．3．1曲柄摇杆机构

3．3．2曲柄滑块机构

3．3．3曲轴摇杆机构的静力学分析

3．3．4计算曲轴滑杆机构的加速度和角加速度

3．3．5机构的动力学分析

3．4本章小结

第4章高速振动刀曲轴摇杆滑杆机构优化设计

4．1曲轴的优化设计

4．1．1材料参数

4．1．2最终设计方案

4．1．3曲轴的受力分析

4．2摇杆的优化设计

4．2．1材料参数

4．2．2摇杆最终设计方案

4．2．3摇杆的受力分析

4．3本章小结

第5章高速振动刀的实验分析

5．1实验样机的设计

5．2实验结果对比分析

5．3本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

个人简历