基于摩擦特性的榫接合节点抗拔力研究

通过创新的测量方法对椭圆榫接合节点的摩擦特性进行了研究,基于合理的条件假设,建立了椭圆榫接合节点抗拔力的数学模型,并通过椭圆榫接合T形构件的抗拔力试验对模型计算结果进行了检验。研究结果表明,基于本研究所采用的加工方式,木材在平面接触状态下,接触面纹理角度、接触面积以及接触压力对木材与木材间的摩擦系数无明显影响。各接触面粗糙度测量结果表明,横纹不同纹理角度和顺纹不同纹理角度下的粗糙度基本相等。通过创新的试验方法对不同纹理角度的椭圆榫接合节点摩擦系数进行测量,其结果与平面接触状态下的测量结果基本一致,平均摩擦系数约为0.54。试验验证阶段对采用椭圆榫接合的T形构件抗拔力进行了测量,得到抗拔力平均值为3 192.5 N,标准差为398 N,而通过本研究建立的数学模型计算所得的榫接合节点抗拔力为2 928.08 N。数学模型计算结果与试验结果的最大值及最小值的误差均在标准差范围内。因此,本研究所建立的力学模型可用于实木椭圆榫接合节点抗拔力的估算,并为榫接合节点在胶合状态下的力学特性研究,以及实木榫接合家具结构设计提供依据。     

基于ABAQUS的圆锯片切削竹筒仿真试验研究

为降低伐竹机械工作过程中所受切削力，寻找最优切削参数组合，基于ABAQUS对圆锯片结构进行约束模态分析，对切削竹筒过程进行仿真模拟。通过单因素试验研究了圆锯片转速Vc、进给速度Vf、切削倾角θ和齿数Z对峰值切削力的影响，并以上述4个因素为影响因素，峰值切削力为评价指标进行正交试验以获得优化参数组合。结果表明：峰值切削力随着转速、进给速度和切削倾角的增加先减小后增大，随着齿数的增加而减小。当圆锯片转速为3 000 r/min、进给速度为0.2 m/s、倾斜角度为10°、齿数为40 T时，可在一定程度上降低圆锯片所受切削力，并且切削断面平整。研究结论可为伐竹机械的设计提供参考。     

椭圆榫T型构件接合强度影响因素研究

以北美鹅掌楸为基材,探究椭圆榫T型构件接合强度的影响因素。采用单因素试验探究涂胶量、陈放天数对椭圆榫抗拔强度的影响;采用正交试验探究榫眼深度、长度和宽度三个因素对椭圆榫抗弯强度的影响。结果表明:涂胶量对椭圆榫T型构件抗拔强度的影响非常显著,陈放天数的影响比较显著。榫眼宽度是影响椭圆榫T型构件抗弯强度的主要因素,榫眼深度和长度次之,而深度的影响大于长度。     

实木地板榫槽铣削力的试验分析

【目的】以实验为基础,研究实木地板榫槽铣削加工中切削参数对切削力的影响,为不同切削工艺下加工参数的优化以及设置提供参考依据,达到提高加工质量、延长刀具寿命并用以指导生产的目的。【方法】以山毛榉材地板为试验材料,运用木材切削机理对切削速度、进给速度及切削宽度3个参数进行单因素试验,并采集切削过程中随着切削参数变化产生的切削力值,揭示在顺铣和逆铣方式下不同切削参数对实木地板榫槽铣削力的影响规律。【结果】在不同铣削方式下,随着切削速度的增大,XYZ方向的切削力总体呈降低趋势;随着进给速度和切削宽度的增大呈现升高的趋势,顺铣加工时XYZ 3个方向的铣削力变化相比逆铣加工的波动趋势小,稳定性要好。通过对铣削力回归模型进行方差分析,可知R2(Fdown)=0.9490,R2(Fup)=0.8516,均接近1,回归效果显著,验证了铣削力模型的合理性。【结论】通过对比相同切削参数在不同工艺条件下产生的切削力变化,可知顺铣加工稳定性高于逆铣加工。     

Ⅰ-214杨木材抗劈力株内变异研究

对人工林I-214杨木不同高度、不同方向心边材的径、弦面抗劈力进行了研究.结果表明:I-214杨径面抗劈力和弦面抗劈力平均值分别为9.2 N/mm和11.9 N/mm,且I-214杨抗劈力南向略大于北向,边材大于心材,弦面大于径面.I-214杨径面和弦面抗劈力随高度增加而逐渐降低,最后趋于稳定,且方差分析表明.不同高度径、弦面抗劈力在0.05水平差异呈显著性.     

基于DMAIC的板式定制家具封边工序胶贴质量提升研究北大核心

基于DMAIC模型改善板式定制家具封边工序涂胶压贴质量,对板件封边进行剥离力检测。通过单因子与响应面试验及回归分析方法,检验了调机项目与剥离力的相关性,求证最佳调机参数组合方式。结果表明:合格封边剥离力范围为68~75 N,除进给速度外,涂胶量、涂胶温度、压带轮压距均与剥离力显著相关。当涂胶温度控制在173~190℃,压带轮压距控制在15~35 mm时,剥离力可达70 N以上。在进给速度为30 m/min、中水平涂胶量、涂胶温度为181.6℃、压带轮压距为25.9 mm时,可获得最优剥离力理论值72.8 N。在该参数条件下结合其他改进措施,过程能力指数Cp值由改善前的0.32提升至1.06,剥离力稳定在合格范围内。     

响应面法优化山杏仁蛋白提取工艺研究

用单因素和响应面分析法确定山杏仁蛋白的提取工艺,首先通过单因素试验选取影响因素与水平,然后在单因素试验的基础上采用四因素三水平的响应面分析法,依据回归分析确定较优提取工艺条件。试验结果表明：山杏仁蛋白的等电点为4.1;其较优工艺条件为：pH 9.0,液料比为14 mL/g,提取温度37℃,提取时间60min。采用该工艺条件,山杏仁蛋白的提取率达到92.35%。     

重组竹家具椭圆榫接合性能研究

通过试验探讨重组竹家具椭圆榫接合性能的影响因素,研究榫头宽度方向与厚度方向的配合尺寸对抗拉强度的影响,以及榫头宽度对椭圆榫抗弯矩强度的影响,得出重组竹椭圆榫接合强度的变化规律;并通过比较表明,重组竹椭圆榫的抗弯矩强度要远高于普通实木椭圆榫。     

自动化多方位控制带锯机设计与试验

为解决目前带锯机机床振动严重、自动化程度低等问题,基于SOLIDWORKS软件建立自动化多方位控制带锯机的三维模型,将机架模型导入ANSYS Workbench进行静力学和模态分析;以出材率、锯面粗糙度为试验指标,上下带锯轮中心距、带锯轮转速和滑车进给速度为试验因素,开展3因素3水平正交试验,验证仿真准确性和实际作业可靠性。结果表明,机架最大位移值为0.103 mm,最大应力为14.989 MPa,低于Q235结构钢许用应力;机架前12阶固有频率（49.26～210.46 Hz）与激励频率（11.70～15.00 Hz）不在同一范围,无共振。最优组合为上下带锯轮中心距为1 550 mm、带锯轮转速为900 r/min、滑车进给速度为12 m/min。该组合出材率为76.84%,粗糙度为5.76μm。     

大果紫檀红木铣削加工特性研究

用3种不同的刀具分别对大果紫檀红木进行铣削加工,研究在不同的切削深度(a_p)、不同转速(n)和不同进给速度(v_w)下铣削力的特点,并观察这3种不同加工参数下、不同刀具铣削后大果紫檀红木切屑的形貌。实验结果表明:大果紫檀红木在3种刀具的铣削过程中,随着切削深度、进给速度的增加,刀具在X、Y、Z方向的力不断增加;随着转速的增加,X、Y、Z方向的力不断减小。因此为了提高大果紫檀红木的加工效率,应在增大切削深度与进给速度的情况下,同时提高转速来降低铣削过程的铣削力。研究铣削后大果紫檀红木的切屑形貌,发现切屑形貌主要受切削深度的影响,同时还与刀具的齿数有关,但受刀具材质的影响较小。     

木结构构件钻削功率的影响因素

影响木构件钻削功率的因素较多,各因素对其影响程度有待比较。针对上述问题,基于刀具设计理论推导单位体积切削功公式,结合实际生产的需要,试验采用3种密度的木质材料、3种主轴转速、3种进给速度、3种刀具直径和2种结构的刀具,基于高精度功率分析仪测得不同组合下钻削加工的实时功率曲线,并将实时功率曲线与单位体积切削功结合后得到各影响因素对钻削功率的影响规律。结果表明,单位体积切削功与各影响因素之间关系趋势明显,可用于切削参数的选择。采用正交试验法,用单位体积切削功与实时功率曲线的最大值去评定各个影响因素的重要程度。分析结果表明,用切削时的最大功率值评定各个影响因素的重要程度依次为主轴转速刀具直径材料种类刀具结构进给速度,贡献率分别为37.92%,30.01%,20.03%,1.70%,0.13%;而用单位体积切削功评定时,依次为材料种类主轴转速刀具直径进给速度刀具结构,贡献率分别为54.16%,13.75%,12.15%,5.09%,4.57%。最后,讨论了钻削质量与功率的关系,基本试验现象是单位体积切削功越大,试样的灼烧缺陷越严重。在相同加工参数下,密度越大的材料灼烧缺陷越严重;刀具种类对功率的影响程度较小,但试样的切削质量受刀具结构影响较大。     

螺旋铣削浸渍纸层压木质地板的表面粗糙度

采用正交试验研究螺旋角、进给速度和铣削深度对浸渍纸层压木质地板(强化木地板)表面粗糙度的影响。结果表明:地板表面粗糙度随着螺旋角的增大呈减小趋势,随着进给速度和铣削深度的增大呈增大趋势;各因素对地板表面粗糙度影响的顺序为:螺旋角铣削深度进给速度。综合考虑实际生产效率和切削质量,建议浸渍纸层压木质地板螺旋铣削的铣削参数为:螺旋角70°、进给速度60 m/min、铣削深度0.4 mm。     

梓木家具圆榫接合抗拉强度影响因素试验研究

以湖南所产的梓木和氯丁乙烯橡胶乳胶液加工而成的圆榫接合节点为试验基材,通过节点抗拉试验研究木圆榫直径、木圆榫插入深度、木圆榫与榫孔的配合参数、两圆榫中心距对梓木家具木圆榫接合强度的影响。结果表明:木圆榫直径、木圆榫插入深度、和木圆榫与榫孔配合参数、两圆榫中心距4个因子对木圆榫接合强度均影响显著;综合考虑得出当梓木家具木圆榫接合采用木圆榫直径10mm,木圆榫插入深度为20mm,木圆榫与榫孔的配合的过盈量为0.2mm、两圆榫中心距为32mm时,节点接合强度最高。     

响应面法优化羟基香茅醛1,2-丙二醇缩醛的合成

通过单因素试验,确定对目标产物产率影响最显著的3个因素分别为羟基香茅醛与1,2-丙二醇物质的量比、反应温度和反应时间。根据Central Composite Design试验设计原理,采用3因素3水平的响应面法,以目标产物产率为响应值,分析各个因素的显著性和交互作用,结果表明最佳合成条件为羟基香茅醛与1,2-丙二醇物质的量比为1∶3.5,反应温度为38℃,反应时间4.4 h,羟基香茅醛与甲苯物质的量比1∶2~1∶2.5,此条件下目标产物产率为89.76%。     

磨削参数对木材砂带磨削能耗的影响

磨削加工是木质材料加工中非常重要的环节,直接影响产品加工精度和表面质量。目前关于木材磨削加工的理论研究不足,磨削工艺参数和动力配置不合理,导致磨削加工能耗较高。采用5因素5水平正交试验,考察了磨削深度(T_s)、砂带磨料粒度(G)、砂带速度(V)和进给速度(U) 4个磨削参数,以及磨削方向与木材纹理的夹角(λ)对砂带磨削杨木和红松时的空转功率(P_i)、有功功率(P_a)、磨削功率(P_s)、磨削力做功功率(P_sf)及功率利用率(μ)的影响。采用BP(back propagation)神经网络系统建立木质材料砂带磨削P_sf和μ的仿真模型,最后用功率利用率的直观分析法对磨削工艺参数进行优化。结果表明:磨削参数对Psf的影响顺序为U>T_s>V>G,且都为高度显著影响因素;对μ的影响顺序为T_s>G>V>U,T_s为高度显著影响因素,G和V为显著影响因素。最佳功率利用率(高磨削效率)的磨削方案为:磨削深度0.1 mm,砂带速度10.74 m/s,进给速度5.16 m/min,磨料粒度60目,杨木横纹磨削,红松斜纹磨削。平均功率利用率45%,最大功率利用率78%,最小功率利用率21%。     

在实木家具结构中圆棒榫的强度分析

分析圆棒榫在实木家具结构中的主要力学指标,通过圆棒榫的抗拔力、抗弯强度与抗剪强度等指标的计算与比较,总结圆棒榫在实际应用中应注意的主要问题,以期对相关的设计与生产提供参考依据.     

影响锯链切削功率与锯木生产率的主要因素

锯木生产率和锯切功率是决定动力链锯效能的主要指标，它们受很多因素的影响，但其主要影响因素为屑片厚度、进给力、锯口长度和切削速度．１进给力与功率、生产事的关系 一般来说，切削力和锯木功率随进给力的增大而增加，成正比例关系．当进给力达到某一值时，这一增长的趋势将有所降低．锯木生产率也同进给力成正比例关系，但其增长的趋势在进给力达到某一定值后急骤减慢．当进给力超过一定值时，尽管锯木功率和切削力继续增加，但生产率却变化不大。造成这种情况的原因是由于在进给力加大的同时，屑片厚度也逐渐增加。当进给力超过定值…     

基于ABAQUS不同节点的木构架分析北大核心

为了解木结构建筑不同节点形式抗震性能与受力特性,通过ABAQUS有限元软件建立了透榫和燕尾榫两种榫卯节点,柱脚节点分别为柱脚固接、柱脚带销节点(管脚榫)以及柱脚平置浮搁的木构架模型。在不同单柱轴力的情况下对其进行低周往复荷载模拟,研究木构架循环受力过程的柱脚应力分布特征以及抗震性能,探讨不同轴力、不同柱脚节点、不同榫卯节点对木构架的影响,并基于骨架曲线提出了柱脚平置浮搁木构架的水平荷载-水平位移简化双折线模型。结果表明:在往复荷载下,当柱脚节点为管脚榫和柱脚平置浮搁时,木构架会类似于摇摆柱,表现为柱脚翘起,反复抬升。相对于柱脚固接与透榫木构架,管脚榫、柱脚平置浮搁与燕尾榫木构架的滞回曲线更加饱满,耗能能力更强。柱脚固接木构架有更强的刚度与水平承载力。随着轴力的上升,木构架的刚度与水平承载力也随之上升。研究成果可为传统木结构建筑的保护与状态评估提供基础。     

基于三维表面形貌测定法的水切割木竹材工艺参数优化

为优化木竹材超高压水射流切割加工工艺参数,以红橡木和竹地板为对象,采用正交试验法,研究磨料流速、切割压力、进给速度、靶距对水射流加工试件表面粗糙度的影响,探索优化工艺参数。利用扫描探针式三维表面形貌测定法测量试件切割面的表面粗糙度值,分析三维表面形貌图。结果表明:红橡木磨料射流的试验影响因素排序为CADB;竹地板磨料射流的试验影响因素排序为BCAD。红橡木和竹地板优化工艺参数为:进给速度为250 mm/s,磨料流速为35 kg/h,靶距3 mm,切割压力为310 MPa。在此加工工艺条件下切割材料表面粗糙度相对较小,加工所得材料品质较好。     

传统木结构穿销式榫卯节点抗震性能分析

为研究不同穿销类型榫卯节点的抗震性能,考察了榫高、榫厚、柱径对节点力学性能的影响,采用有限元软件建模对榫卯节点进行拟静力分析,得到3类试件的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力等抗震指标。结果表明：3类穿销榫卯的滞回曲线均呈现明显的Z型,捏缩效应较明显,3类试件的承载力相差不大;榫高、榫厚、柱径对榫卯节点的承载能力有显著影响,节点承载能力随榫厚、柱径增大而增大,随榫高的增大先增大后减小;根据穿销榫卯的骨架曲线建立了节点的弯矩-转角双折线模型,探讨了榫高、榫厚、柱径对模型参数的影响。在木结构设计中,应综合考虑榫卯尺寸变化对节点力学性能的影响。