摘要：沙柳作为我国西北地区主要防风固沙树种,其机械化平茬更新对生态环境保护和社会经济发展具有重要意义。为解决沙柳平茬过程中锯片易磨损、动力消耗大和茬口烧伤撕裂等问题,基于外部形态仿生技术设计了一种新型仿生圆锯片。通过分析河狸上门齿的生物学特性,确定将其作为仿生设计的理想对象,采用图像处理技术提取了河狸上门齿的精确轮廓曲线,并进行了定量分析,在此基础上,基于有限元法构建了沙柳平茬的仿真模型。仿真结果表明,与折背齿锯片相比,仿生圆锯片平均切向力降低14.28%、平均径向力降低22%、轴向力作用时间缩短且切削动能降低21.43%。通过锯切试验对比验证了仿生圆锯片能够提升切削性能。仿河狸上门齿圆锯片可以改善锯齿受力状态,减少沙柳对锯齿的压力并提高能效,为改善沙柳平茬圆锯片切削性能提供了新的设计思路,能够提高沙柳平茬的工作效率,对生态环境保护具有积极意义。

摘要：刀具作为切削加工的基础工具,如何提高它的性能是当前研究的热点。仿生学研究表明帽贝的牙齿具有优良的力学性能,这为刀具的优化设计提供了依据。运用仿生学原理,通过生物解剖的方法制备了帽贝的单颗牙齿,利用数据分析软件提取牙齿内外轮廓曲线,得出其拟合多项式,并以多项式曲线的曲率为基础,对牙齿轮廓特征进行了分析,最后依据该多项式设计出了仿生刀具模型。对刀具前角、进给量、切削速度设计了正交试验,通过有限元软件进行二维正交切削仿真,并运用极差分析法探讨这3个因素对切削力的影响。以切削力最小为设计目标,在试验参数范围内进给量为0.1 mm/r,前角为5°,切削速度为150 m/min是最优组合,同时与普通刀具仿真结果进行对比,发现仿生刀具有省力的优势。

摘要：滚齿是重要的齿轮加工工艺之一,其加工成形过程复杂,并且涉及较多切削参数。为了量化切削参数对滚切力的影响,研究了一种基于三维几何仿真的滚齿切削力预测方法。根据滚刀和工件的几何参数以及切削参数确定加工过程中滚刀和工件的相对位置和运动关系,在CAD环境中实现滚齿运动过程的三维仿真,并得到未变形切屑的三维模型;根据选定的切削力模型,利用未变形切屑模型的截面尺寸计算单个切削刃的瞬时切削力,得到滚齿的整体受力过程;定量分析了不同切削参数对滚齿切削力的影响。该预测模型有助于滚齿加工工艺过程的优化设计,以提升加工质量和效率,降低加工成本。