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高端装备制造产业

需求背景

木材加工机械是用于木材切削、木材刨削和木材拼接的重要设备。虽然目前国内的木材加工机械设备的性能已经完全能够满足使用需要，但还是普遍处于设备能用但是不好用的阶段。因为缺乏相关试验数据和必要的分析能力，我公司目前在售型号设备均存在过于笨重、操作性较差的问题。为提升产品性能和市场竞争力，我公司准备逐步开展木材加工机械的优化升级工作，首先从用于木材切削的刀台部件着手进行。刀台是用于木材切削的机械设备最为重要的部件之一，该部件既要承受来自偏心轮的往复载荷，还要承受切削木材时的载荷，同时要保证变形量不能过大。鉴于目前困难经济形势，此技术项目未列过多研发预算，出于项目保密需求，参与该项目研发人员需驻厂研发。

需解决的主要技术难题

木材加工机械刀台刚强度与轻量化设计需解决以下技术难题：

1.需要确定刀台部件来自与其相连的连杆下部偏心轮的往复载荷的数值，但是目前我公司暂时没有能测量出该数值的相关试验设备；机械设备所切削的木材的力学性能参数无法确定，且目前我公司没有相关数据的测试能力。

2．为了保证切削木材时的切削质量，刀台不能够发生大的变形量，刀台变形量应该控制在1mm以内；同时，刀台应该能够承受共同作用的偏心轮往复载荷与切削木材时载荷，保证刀台结构不发生破坏。

3.目前来看现型号刀台应该存在冗余设计，可进行轻量化的冗余量较大，所以尽量在满足上述要求的情况下对刀台进行轻量化设计。

期望实现的主要技术目标

a.刀台的整体变形量：≤1mm

b.刀台的最大应力：≤200MPa

c.刀台减重：≥10kg

需求解析

解析单位：“科创中国”超级算力应用创新科技服务团（国家超级计算天津中心） 解析时间：2023-11-29

李健增

天河超级计算淮海分中心

常务副主任

综合评价

该需求描述清晰明确，将采用如下技术路线满足该需求：首先建立机械设备的多体仿真模型，提取偏心轮的往复载荷数值和切削木材的载荷数字；然后建立刀台部件的有限元仿真分析模型，将多提仿真中提取得到的载荷值加载到有限元仿真模型中，提取刀台的应力变形情况；根据分析结果对刀台进行尺寸优化，得到满足设计和使用要求的刀台各板材厚度值。

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