一种仿生锯齿形结构制造技术

本发明专利技术公开了一种仿生锯齿形结构，属于农业技术领域，由齿、齿槽及齿背构成，齿由切削部位、拓刃部位、排屑部位和嵌入角构成，具有单齿嵌入深度增加，锯割速度快，锯割更省力，可更好的收集、储存、排放碎削，分级切割仿生设计，在保证齿强度的基础上可提高切割速度、减小切割力，齿槽可以更好的清洁锯路并提高切割效率，齿和齿槽在齿背的支撑及力的传递作用下才可发挥其作用。

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.

【技术实现步骤摘要】
一种仿生锯齿形结构
本专利技术属于农业
，具体涉及一种仿生锯齿形结构。
技术介绍
锯齿形结构具有应用范围广，结构简单，成本低，操作方便，效率高等特点，如今在林业、农业、工业、建筑业、制造业等行业及生活中，处处都可以见到锯齿形结构，具有在生产生活中无可替代的作用。锯齿形结构在林业中的应用较多，伐木用的双人锯、油锯，加工木材的圆盘锯、木锯，修剪树枝的园艺锯，工业中加工金属的钢锯，以及生活中所用到的手板锯、折叠锯，甚至用于截肢的手术锯等都是一种锯齿形结构。近几年，锯齿形结构在农业中的应用越来越多，农业收获机械上的切割刀盘就是一种应用非常广泛的锯齿形结构，它可以切割玉米、甘蔗等农作物的秸秆，锯路细直，且切割速度快，能提高收获机械的作业效率。上述几种锯齿形结构具有效率高，容易操作等特点，但同时存在着排削不净，锯割费力和速度慢等问题。
技术实现思路
锯齿形结构作为生产生活中零件所广泛应用的结构，到如前无法替代，而齿作为其工作时最主要的部位，齿的寿命直接决定了锯齿形结构的使用寿命，当齿的破坏数量太多时该锯齿形结构就不可应用，甚至有些结构单齿破坏后，锯齿结构就失去作用，所以锯齿的研究具有重要的意义。星天牛为一种植食性昆虫，它经常将卵产在木本植物内，孵化后的幼虫会在木材内磕洞，故星天牛又被称作“锯树郎”，它的口器由左右两部分组成，尖状的末端相互捏合，可以钻透坚硬的植株表面，在植株内钻出通道，星天牛口器坚固锋锐的结构、良好的啃噬能力与其独特的外形有关，故本专利技术以星天牛咀嚼式口器作为仿生原型，目的在于增强锯齿形结构的锯割速度，提高其收集、储存和排放碎屑的能力，提高切割速度，减小切割力。本专利技术是由齿、齿槽和齿背构成，齿是由切削部位、拓刃部位、排屑部位和嵌入角组成，其中切削部位只要由主切刃EFH、副切刃e’f’h’和导切刃e”f”h”构成，主切刃EFH、副切刃e’f’h’和导切刃e”f”h”三者之间相互平行；拓刃部位主要由主拓刃Ee’和副拓刃e’e”组成，且主拓刃Ee’和副拓刃e’e”分别是连接主切刃EFH和副切刃e’f’h’，副切刃e’f’h’和导切刃e”f”h”的直线；排屑部位主要由排屑刃EJV和导屑刃e”jv构成，排屑刃EJV和导屑刃e”jv两者平行，嵌入角α为主切刃EFH和排屑刃EJV的夹角。主切刃EFH和排屑刃EJV是仿生天牛口器的轮廓线，其中主切刃EFH是仿生天牛口器的内夹切线，其方程为:y＝3.283x4+0.903x3+1.242x2-2.699x+0.002式中：x的取值范围为-1≤x≤0，y的取值范围为0.002≤y≤6.502排屑刃EJV是仿生天牛口器的外轮廓线，其方程为：y＝-0.3706x6+2.9234x5-7.6333x4+5.7375x3+3.4832x2-0.9719x+0.0146式中：x的取值范围为0≤x≤2.85，y的取值范围为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，其取值范围为50°～55°对天牛口器横截面各角进行研究发现它们分别对木本植物具有夹切、助切和降阻的作用，由主切刃EFH、副切刃e’f’h’和主拓刃Ee’构成第一刃面；副切刃e’f’h’、导切刃e”f”h”和副拓刃e’e”构成第二刃面；排屑刃EJV、导屑刃e”jv、主拓刃Ee’和副拓刃e’e”构成第三刃面；第一刃面、第二刃面和第三刃面依次仿生天牛口器横截面具有夹切、助切和降阻作用的夹角，得到第一刃面与齿面的夹角为45°，第二刃面与齿面4的夹角为30°，第三刃面与齿面的夹角为45°。由主切刃EFH、副切刃e’f’h’和导切刃e”f”h”构成的分级切割部位将传统的一次切割变成二次不同角度的切割，第一刃面的夹角为45°，第二刃面的夹角为30°，这种分级切割，相比于刃面是45°的一次切割具有减小切割阻力、增强切割效果，相比于刃面是30°的一次切割可提高主切刃的强度，延长齿的寿命。由排屑刃EJV和导屑刃e”jv构成的排削部位为第三刃面3，它相比于传统的排削刃面具有更好的降阻能力，可降低排削部位与植物作用的摩擦阻力，同时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’在空间的交点为齿尖E，齿尖作用为“刺入”植株内，然后再利用嵌入角和主拓刃Ee’对“刺入”点进行扩大，增大锯口，本专利技术中主拓刃和副拓刃均为直线，在锯割时与植株直接作用，可增强锯齿结构的锯割效果，且副拓刃在主拓刃之后，可对主拓刃扩大的锯口进行二次扩大，增强切割效果。所述的齿槽Hqv的半径为0.5mm，角度为120°，它位于两齿之间，将齿分开，由切割部位、齿槽和排削部位组成的齿间空隙为碎屑的收集区，可储存锯下的碎屑，并通过锯齿结构整体的旋转或往复运动将其带出，可以更好的清洁锯路和提高切割效率。本专利技术的齿距T为6mm，齿高H为6.5mm。锯齿形结构一般选取高速钢或合金钢等金属材料，先加工出结构的整体模型，然后通过压齿技术在模型上压出齿，最后再进行开刃等就完成了加工；在整个结构上，除齿和齿槽的其它部位就是齿背，它的主要作用是使多个齿连接在一起，同时支撑和传递作用力。本专利技术的有益效果：与传统的锯齿形结构相比，本专利技术在多处应用仿生原理的基础上，具有单齿嵌入深度增加，锯割速度快，可更好的收集、储存、排放碎削，提高作业速度；同时锯齿形结构的切割部位，采用分级切割仿生设计，在保证齿强度的基础上可提高切割速度、减小切割力；排削部位的仿生设计可降低作业时锯齿和植物的摩擦力，使其在锯割时更省力。附图说明图1为仿生锯齿形结构的示意图。图2为仿生锯齿形结构的主视图。图3为锯齿形结构中单齿的主视图。图4为图3中的A—A截面图。图5为锯齿形结构中齿槽的示意图。图6为锯齿形结构中齿槽的放大示意图。图7为锯齿形结构主切刃EFH的坐标示意图。图8为锯齿形结构排屑刃EJV的坐标示意图。图9为仿生锯齿形结构用于圆盘锯的示意图。图10为仿生锯齿形结构用于手工锯的示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术由齿、齿槽和齿背三部分构成；齿是由切削部位、拓刃部位、排屑部位和嵌入角组成，切削部位由主切刃EFH、副切刃e’f’h’和导切刃e”f”h”构成，主切刃EFH、副切刃e’f’h’和导切刃e”f”h”三者之间相互平行；拓刃部位由主拓刃Ee’和副拓刃e’e”组成；排屑部位由排屑刃EJV和导屑刃e”jv构成，排屑刃EJV和导屑刃e”jv两者平行，嵌入角α为主切刃EFH和排屑刃EJV的夹角。所述的主拓刃Ee’是连接主切刃EFH和副切刃e’f’h’的直线，副拓刃e’e”是连接副切刃e’f’h’和导切刃e”f”h”的直线。主切刃EFH是内夹切线，其满足方程:y＝3.283x4+0.903x3+1.242x2-2.699x+0.002式中：x的取值范围为-1≤x≤0，y的取值范围为0.002≤y≤6.502。主切刃EFH在坐标内的曲线如图7所示。排屑刃EJV是外轮廓线，其满足方程：y＝-0.3706x6+2.9234x5-7.6333x4+5.7375x3+3.4832x2-0.9719x+0.0146式中：x的取值范围为0≤x≤2.85，y的取值范围为0.0146≤y≤5.9.排屑刃EJV在坐标内的曲线如图8所示。嵌入角α是具有刺破作用的尖部，其取值范围为50°～55°如图2所示，主切本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生锯齿形结构，其特征在于：包括由齿、齿槽Hqv和齿背；齿是由切削部位、拓刃部位、排屑部位和嵌入角组成，切削部位由主切刃EFH、副切刃e’f’h’和导切刃e”f”h”构成，主切刃EFH、副切刃e’f’h’和导切刃e”f”h”三者之间相互平行；拓刃部位由主拓刃Ee’和副拓刃e’e”组成；排屑部位由排屑刃EJV和导屑刃e”jv构成，排屑刃EJV和导屑刃e”jv两者平行，嵌入角α为主切刃EFH和排屑刃EJV的夹角；所述的主拓刃Ee’是连接主切刃EFH和副切刃e’f’h’的直线，副拓刃e’e”是连接副切刃e’f’h’和导切刃e”f”h”的直线；主切刃EFH是内夹切线，其满足方程:y＝3.283x

【技术特征摘要】
1.一种仿生锯齿形结构，其特征在于：包括由齿、齿槽Hqv和齿背；齿是由切削部位、拓刃部位、排屑部位和嵌入角组成，切削部位由主切刃EFH、副切刃e’f’h’和导切刃e”f”h”构成，主切刃EFH、副切刃e’f’h’和导切刃e”f”h”三者之间相互平行；拓刃部位由主拓刃Ee’和副拓刃e’e”组成；排屑部位由排屑刃EJV和导屑刃e”jv构成，排屑刃EJV和导屑刃e”jv两者平行，嵌入角α为主切刃EFH和排屑刃EJV的夹角；所述的主拓刃Ee’是连接主切刃EFH和副切刃e’f’h’的直线，副拓刃e’e”是连接副切刃e’f’h’和导切刃e”f”h”的直线；主切刃EFH是内夹切线，其满足方程:y＝3.283x4+0.903x3+1.242x2-2.699x+0.002式中：x的取值范围为-1≤x≤0，y的取值范围为0.002≤y≤6.502排屑刃EJV是外轮廓线，其满足方程：y＝-0.3706x6+2.9234x5-7.6333x4+5.7375x3+...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾洪雷，王佳旭，袁洪方，陈玉龙，郭明卓，赵佳乐，郭慧，庄健，齐江涛，丛永健，刘慧力，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22