竹材切割机械臂及关键零部件设计仿真

王慧，崔生乐，安洋，杨春梅

竹材切割机械臂及关键零部件设计仿真

王慧，崔生乐，安洋，杨春梅

（东北林业大学，哈尔滨 150040）

针对包装用竹材人造板制造中需要切割竹材的情况，设计一种无刷电机驱动的竹材切割机械臂，并设计其中往复锯的平衡机构，以平衡往复惯性力。对往复锯核心机构零件及内壳体进行强度校核，确保零件薄弱环节满足强度要求。在SolidWorks中建立往复锯机构及其平衡机构，通过Adams仿真验证平衡机构平衡效果。在Ansys软件中，对往复锯核心零件及其平衡机构进行有限元分析，求得其最大主应力以进行强度校核，最后设计完成主材切割机械臂的设计。Adams仿真表明往复锯剩余的往复惯性力极大值为7.564 2 N，平衡率为96.65%。Ansys有限元分析表明，各个零件的最大主应力最大值为70.645 MPa，远小于Q235许用应力值210 MPa。文中设计的竹材切割机械臂中的往复锯，经平衡机构平衡后，剩余往复惯性力较小，其核心机构零件及内壳体满足强度要求，主材切割机械臂设计满足要求。

机械臂；曲柄连杆机构；往复惯性力；强度校核

竹子广泛分布于亚洲等地，其生长周期短，更新周期快。在越来越重视环保的当下，竹子由于其优良的固碳能力及良好的材料性能越来越受到人们的重视。竹材是天然的薄壁中空筒体结构，限制了其使用。竹材人造板是重要的包装用材料，将竹材制成竹材人造板，有利于实现竹制品行业产业化发展。传统竹材人造板的制备有切断、破竹等过程，均需要对竹材进行切割。……