一種仿生鋸齒形結構制造技術

本發明專利技術公開了一種仿生鋸齒形結構，屬于農業技術領域，由齒、齒槽及齒背構成，齒由切削部位、拓刃部位、排屑部位和嵌入角構成，具有單齒嵌入深度增加，鋸割速度快，鋸割更省力，可更好的收集、儲存、排放碎削，分級切割仿生設計，在保證齒強度的基礎上可提高切割速度、減小切割力，齒槽可以更好的清潔鋸路并提高切割效率，齒和齒槽在齒背的支撐及力的傳遞作用下才可發揮其作用。

A bionic zigzag structure

The invention discloses a bionic zigzag structure, belonging to the technical field of agriculture, consisting of teeth, alveolar and teeth by tooth back, cutting edge, location, extension chip position and embedding angle of single tooth, with embedded depth increases, cutting speed, cutting more labor, collection, storage, discharge the chip can be better, the bionic design grading cut, while ensuring the tooth strength can improve the cutting speed, reduce the cutting force, cogging can better clean kerf and improve the cutting efficiency, transmission function of teeth and tooth sockets in support of tooth back and force it can play its role.

【技術實現步驟摘要】
一種仿生鋸齒形結構
本專利技術屬于農業
，具體涉及一種仿生鋸齒形結構。
技術介紹
鋸齒形結構具有應用范圍廣，結構簡單，成本低，操作方便，效率高等特點，如今在林業、農業、工業、建筑業、制造業等行業及生活中，處處都可以見到鋸齒形結構，具有在生產生活中無可替代的作用。鋸齒形結構在林業中的應用較多，伐木用的雙人鋸、油鋸，加工木材的圓盤鋸、木鋸，修剪樹枝的園藝鋸，工業中加工金屬的鋼鋸，以及生活中所用到的手板鋸、折疊鋸，甚至用于截肢的手術鋸等都是一種鋸齒形結構。近幾年，鋸齒形結構在農業中的應用越來越多，農業收獲機械上的切割刀盤就是一種應用非常廣泛的鋸齒形結構，它可以切割玉米、甘蔗等農作物的秸稈，鋸路細直，且切割速度快，能提高收獲機械的作業效率。上述幾種鋸齒形結構具有效率高，容易操作等特點，但同時存在著排削不凈，鋸割費力和速度慢等問題。
技術實現思路
鋸齒形結構作為生產生活中零件所廣泛應用的結構，到如前無法替代，而齒作為其工作時最主要的部位，齒的壽命直接決定了鋸齒形結構的使用壽命，當齒的破壞數量太多時該鋸齒形結構就不可應用，甚至有些結構單齒破壞后，鋸齒結構就失去作用，所以鋸齒的研究具有重要的意義。星天牛為一種植食性昆蟲，它經常將卵產在木本植物內，孵化后的幼蟲會在木材內磕洞，故星天牛又被稱作“鋸樹郎”，它的口器由左右兩部分組成，尖狀的末端相互捏合，可以鉆透堅硬的植株表面，在植株內鉆出通道，星天牛口器堅固鋒銳的結構、良好的啃噬能力與其獨特的外形有關，故本專利技術以星天牛咀嚼式口器作為仿生原型，目的在于增強鋸齒形結構的鋸割速度，提高其收集、儲存和排放碎屑的能力，提高切割速度，減小切割力。本專利技術是由齒、齒槽和齒背構成，齒是由切削部位、拓刃部位、排屑部位和嵌入角組成，其中切削部位只要由主切刃EFH、副切刃e’f’h’和導切刃e”f”h”構成，主切刃EFH、副切刃e’f’h’和導切刃e”f”h”三者之間相互平行；拓刃部位主要由主拓刃Ee’和副拓刃e’e”組成，且主拓刃Ee’和副拓刃e’e”分別是連接主切刃EFH和副切刃e’f’h’，副切刃e’f’h’和導切刃e”f”h”的直線；排屑部位主要由排屑刃EJV和導屑刃e”jv構成，排屑刃EJV和導屑刃e”jv兩者平行，嵌入角α為主切刃EFH和排屑刃EJV的夾角。主切刃EFH和排屑刃EJV是仿生天牛口器的輪廓線，其中主切刃EFH是仿生天牛口器的內夾切線，其方程為:y＝3.283x4+0.903x3+1.242x2-2.699x+0.002式中：x的取值范圍為-1≤x≤0，y的取值范圍為0.002≤y≤6.502排屑刃EJV是仿生天牛口器的外輪廓線，其方程為：y＝-0.3706x6+2.9234x5-7.6333x4+5.7375x3+3.4832x2-0.9719x+0.0146式中：x的取值范圍為0≤x≤2.85，y的取值范圍為0.0146≤y≤5.9嵌入角α是仿生天牛口器具有刺破作用的尖部，其取值范圍為50°～55°對天牛口器橫截面各角進行研究發現它們分別對木本植物具有夾切、助切和降阻的作用，由主切刃EFH、副切刃e’f’h’和主拓刃Ee’構成第一刃面；副切刃e’f’h’、導切刃e”f”h”和副拓刃e’e”構成第二刃面；排屑刃EJV、導屑刃e”jv、主拓刃Ee’和副拓刃e’e”構成第三刃面；第一刃面、第二刃面和第三刃面依次仿生天牛口器橫截面具有夾切、助切和降阻作用的夾角，得到第一刃面與齒面的夾角為45°，第二刃面與齒面4的夾角為30°，第三刃面與齒面的夾角為45°。由主切刃EFH、副切刃e’f’h’和導切刃e”f”h”構成的分級切割部位將傳統的一次切割變成二次不同角度的切割，第一刃面的夾角為45°，第二刃面的夾角為30°，這種分級切割，相比于刃面是45°的一次切割具有減小切割阻力、增強切割效果，相比于刃面是30°的一次切割可提高主切刃的強度，延長齒的壽命。由排屑刃EJV和導屑刃e”jv構成的排削部位為第三刃面3，它相比于傳統的排削刃面具有更好的降阻能力，可降低排削部位與植物作用的摩擦阻力，同時收集碎屑的效果更好。所述的主切刃EFH、排屑刃EJV和主拓刃Ee’在空間的交點為齒尖E，齒尖作用為“刺入”植株內，然后再利用嵌入角和主拓刃Ee’對“刺入”點進行擴大，增大鋸口，本專利技術中主拓刃和副拓刃均為直線，在鋸割時與植株直接作用，可增強鋸齒結構的鋸割效果，且副拓刃在主拓刃之后，可對主拓刃擴大的鋸口進行二次擴大，增強切割效果。所述的齒槽Hqv的半徑為0.5mm，角度為120°，它位于兩齒之間，將齒分開，由切割部位、齒槽和排削部位組成的齒間空隙為碎屑的收集區，可儲存鋸下的碎屑，并通過鋸齒結構整體的旋轉或往復運動將其帶出，可以更好的清潔鋸路和提高切割效率。本專利技術的齒距T為6mm，齒高H為6.5mm。鋸齒形結構一般選取高速鋼或合金鋼等金屬材料，先加工出結構的整體模型，然后通過壓齒技術在模型上壓出齒，最后再進行開刃等就完成了加工；在整個結構上，除齒和齒槽的其它部位就是齒背，它的主要作用是使多個齒連接在一起，同時支撐和傳遞作用力。本專利技術的有益效果：與傳統的鋸齒形結構相比，本專利技術在多處應用仿生原理的基礎上，具有單齒嵌入深度增加，鋸割速度快，可更好的收集、儲存、排放碎削，提高作業速度；同時鋸齒形結構的切割部位，采用分級切割仿生設計，在保證齒強度的基礎上可提高切割速度、減小切割力；排削部位的仿生設計可降低作業時鋸齒和植物的摩擦力，使其在鋸割時更省力。附圖說明圖1為仿生鋸齒形結構的示意圖。圖2為仿生鋸齒形結構的主視圖。圖3為鋸齒形結構中單齒的主視圖。圖4為圖3中的A—A截面圖。圖5為鋸齒形結構中齒槽的示意圖。圖6為鋸齒形結構中齒槽的放大示意圖。圖7為鋸齒形結構主切刃EFH的坐標示意圖。圖8為鋸齒形結構排屑刃EJV的坐標示意圖。圖9為仿生鋸齒形結構用于圓盤鋸的示意圖。圖10為仿生鋸齒形結構用于手工鋸的示意圖。具體實施方式如圖1所示，本專利技術由齒、齒槽和齒背三部分構成；齒是由切削部位、拓刃部位、排屑部位和嵌入角組成，切削部位由主切刃EFH、副切刃e’f’h’和導切刃e”f”h”構成，主切刃EFH、副切刃e’f’h’和導切刃e”f”h”三者之間相互平行；拓刃部位由主拓刃Ee’和副拓刃e’e”組成；排屑部位由排屑刃EJV和導屑刃e”jv構成，排屑刃EJV和導屑刃e”jv兩者平行，嵌入角α為主切刃EFH和排屑刃EJV的夾角。所述的主拓刃Ee’是連接主切刃EFH和副切刃e’f’h’的直線，副拓刃e’e”是連接副切刃e’f’h’和導切刃e”f”h”的直線。主切刃EFH是內夾切線，其滿足方程:y＝3.283x4+0.903x3+1.242x2-2.699x+0.002式中：x的取值范圍為-1≤x≤0，y的取值范圍為0.002≤y≤6.502。主切刃EFH在坐標內的曲線如圖7所示。排屑刃EJV是外輪廓線，其滿足方程：y＝-0.3706x6+2.9234x5-7.6333x4+5.7375x3+3.4832x2-0.9719x+0.0146式中：x的取值范圍為0≤x≤2.85，y的取值范圍為0.0146≤y≤5.9.排屑刃EJV在坐標內的曲線如圖8所示。嵌入角α是具有刺破作用的尖部，其取值范圍為50°～55°如圖2所示，主切本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種仿生鋸齒形結構，其特征在于：包括由齒、齒槽Hqv和齒背；齒是由切削部位、拓刃部位、排屑部位和嵌入角組成，切削部位由主切刃EFH、副切刃e’f’h’和導切刃e”f”h”構成，主切刃EFH、副切刃e’f’h’和導切刃e”f”h”三者之間相互平行；拓刃部位由主拓刃Ee’和副拓刃e’e”組成；排屑部位由排屑刃EJV和導屑刃e”jv構成，排屑刃EJV和導屑刃e”jv兩者平行，嵌入角α為主切刃EFH和排屑刃EJV的夾角；所述的主拓刃Ee’是連接主切刃EFH和副切刃e’f’h’的直線，副拓刃e’e”是連接副切刃e’f’h’和導切刃e”f”h”的直線；主切刃EFH是內夾切線，其滿足方程:y＝3.283x

【技術特征摘要】
1.一種仿生鋸齒形結構，其特征在于：包括由齒、齒槽Hqv和齒背；齒是由切削部位、拓刃部位、排屑部位和嵌入角組成，切削部位由主切刃EFH、副切刃e’f’h’和導切刃e”f”h”構成，主切刃EFH、副切刃e’f’h’和導切刃e”f”h”三者之間相互平行；拓刃部位由主拓刃Ee’和副拓刃e’e”組成；排屑部位由排屑刃EJV和導屑刃e”jv構成，排屑刃EJV和導屑刃e”jv兩者平行，嵌入角α為主切刃EFH和排屑刃EJV的夾角；所述的主拓刃Ee’是連接主切刃EFH和副切刃e’f’h’的直線，副拓刃e’e”是連接副切刃e’f’h’和導切刃e”f”h”的直線；主切刃EFH是內夾切線，其滿足方程:y＝3.283x4+0.903x3+1.242x2-2.699x+0.002式中：x的取值范圍為-1≤x≤0，y的取值范圍為0.002≤y≤6.502排屑刃EJV是外輪廓線，其滿足方程：y＝-0.3706x6+2.9234x5-7.6333x4+5.7375x3+...

【專利技術屬性】
技術研發人員：賈洪雷，王佳旭，袁洪方，陳玉龍，郭明卓，趙佳樂，郭慧，莊健，齊江濤，叢永健，劉慧力，
申請(專利權)人：吉林大學，
類型：發明
國別省市：吉林,22