基于SolidWorks的剥皮削片联合机三维建模及运动仿真

    随着计算机技术的不断发展， 现代机械产品设计已逐步进入三维参数优化设计时代， 在众多优秀的三维设计软件中， 由于具有操作简单、功能强大等特点得到了广泛应用。其内嵌的运动仿真软件Motion可对复杂的机械系统或机构进行模拟装配、干涉分析、机械运动仿真，跟踪零件的运动轨迹，分析零件的速度、加速度、作用力和力矩等，并可以将结果以动画、图形、表格等多种形式输出，以验证机构设计的合理性，提高机械设计效率。

    1 剥皮削片联合机的设计方案

    本研究项目是设计一种剥皮削片联合机， 其可在林区就地将小径材、枝丫材等剥皮后加工成优质木片，而且削好的木片直接装袋打包运至工厂作为人造板或造纸的原材料，可以解决小径材、采伐剩余物等由于收集困难、运输成本高以及加工效率低等问题。

    在对林区小径级间伐材、枝丫材进行充分调研的基础上，确定了剥皮削片联合机主要参数为：加工径级范围40~150mm，设计产能10～13.5m3/8h（小径材平均中径80mm 时），木片长度为12～22mm，能满足造纸或人造板生产要求。

    目前原木的剥皮机械主要有滚筒式剥皮机、铣刀式剥皮机、环式剥皮机和齿辊式剥皮机四种类型。其中环式剥皮机结构简单，操作方便，安全可靠，比较适合于小型剥皮削片联合机。木材削片机械则有盘式削片机和鼓式削片机两种类型，其中盘式削片机切削功率较小，生产出来的木片规格比较整齐；鼓式削片机为下出料方式且切削功率消耗大，不利于木片的收集打包，因此削片机构大多采用盘式削片方式。综合以上分析， 剥皮削片联合机采用环式剥皮和盘式削片相结合的方式。

    2 剥皮削片联合机的三维建模

    具有强大的参数化建模及装配功能，可提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误，提高产品的设计质量。设计中采用自下而上的设计方法，即首先设计好各个零部件， 然后利用装配关系将各个零部件进行装配组合。

    剥皮削片联合机主要由底座、剥皮机构、削片机构和传动系统等组成。

    底座主要由槽钢和钢板焊接而成，采用焊件模块可直接选取内置的国家标准型钢类型， 并快速生成底座三维模型，如图1 所示。

    图 1 剥皮削片联合机底座

    剥皮机构主要由机架、进出料辊、剥皮刀环等组成，如图2 所示。机架采用钢板焊接，通过拉伸、拉伸切除等命令生成，如图3 所示。进出料辊和剥皮刀环为圆柱形，主要用旋转凸台/基体、拉伸、拉伸切除等命令生成，如图4 所示。剥皮刀环主要由定子、转子、剥皮刀以及张力弹簧等组成；定子主要起支撑作用，其内径设计成200mm，能够满足所要求加工径级的原木顺利通过；四把剥皮刀通过螺栓螺母固定在转子上， 转子由电机通过三角皮带传动， 张力弹簧用以调节剥皮刀刀刃压向原木韧皮部的压力，如图5所示。