电动往复锯
2.2. 电动往复锯原理介绍分析
电动往复锯通过马达驱动减速机输出动力，带动曲柄进行圆周运动，曲柄圆周运动带动连杆，连杆连接往复杆在直线轴承的限制作用下进行直线运动往复运动，前端的锯片锁定在往复杆上，从而跟随往复杆进行往复运动，对产品进行切割。
2.3 电动往复锯总体设计
往复锯的总体设计以市面上往复锯尺寸为原型，按照比例1:1进行设计，通过solidworks 进行结构设计，其设计外形以及大致结构如下
1. 壳体 2.曲柄 3.曲柄轴 4.连杆 5.往复杆（滑块） 6. 锯片 7.直线轴承 8.连杆轴 9.小齿轮 10. 电机 11.大齿轮
总体设计
2D 图
2.4 电动往复锯3D 设计模型
总体方案
3D
马达外形3D
小齿轮
3D
大齿轮3D
曲柄
3D
连杆
3D
往复杆3D
直线轴承
3D
曲柄轴3D
锯片
3D
3电动往复锯力学分析建模
3.1 运动结构力学分析
此电锯选用额定转速为18000RPM 的电机，减速机减速比为10，输出转矩额定状态为40mN.m ，小齿轮齿数为15，大齿轮齿数为30，其传动比为1/2，曲柄的长度为30mm ，连杆的长度为100mm 。电动往复锯通过电机减速机组合输出动力，驱动小齿轮进行旋转，带动大齿轮运动，再通过曲柄滑块机构原理，进行往复运动，同时在直线轴承的限制下，保证往复杆只能进行前后的直线运动，同时往复杆带动与之连接的锯片进行往复运动，实现切割产品。
3.2 数学模型建立
1、对心曲柄滑块机构运动分析
根据机械原理第七版教材对曲柄连杆机构建立以下模型
由图可得任意时刻滑块运行距离：
S =R +L -R cos α-L cos β=R (1-cos α) +L (1-cos β)
且
L sin β=R sin α
所以
sin β=R
L sin α=λsin α
(R =λ) L
所以
cos β=-sin 2β=-λ2sin 2α
≈1-122
2
λsin α
(因1
4
λ4sin 4α几乎为零，可带入-λ2sin 2α内，分解为且
sin 2α=1
2(1-cos 2α)
所以
cos β=1-1
4λ2(1-cos 2α)
所以有滑块运行距离：
S =R (1-cos α) +L 1
4λ2(1-cos 2α)
=R ⎡⎢L 1⎤
⎣(1-cos α) +R λ4λ(1-cos 2α) ⎥
⎦=R ⎡⎢1⎤
⎣(1-cos α) +4λ(1-cos 2α) ⎥
⎦ 滑块速度V 为：
(1-1
2λ2sin 2α) 2)
V =
⎡ ⎤
= ⋅ = ω R ⎢sin α + λ ⋅ α 2 sin 2 ⎥ dt d α dt 4 ⎣ ⎦
⎡ ⎤ ⎡ ⎤
= ω R ⎢sin α + λ α = ω ω + ω sin 2 ⎥ R ⎢sin sin 2 t ⎥ t
2 2 L ⎣ ⎦ ⎣ ⎦
滑块加速度为：
a =
dV dV d αR =⋅=ω2R (cosα+λcos 2α) =ω2R (cosωt +cos ωt ) dt d αdt L
2. 计算
将实际数值带入公式
其中曲柄长度R=30mm,连杆长度L=100mm, 1. 由数学分析可知，当 =0 度时，
S 的数值最大为2R=60mm，因此该往复机构的行程为60mm
2. 因为电机转速为20000，，齿轮减速比为2，所以曲柄的转速为18000/（10x2）=9000RPM，因此ω=150 rad/s
V=150x30x10-3x（sin15t+0.5x0.3 sin15t）=4.5sin15t+0.675sin30t 经计算当15t=90度时，V 有其最大值为4.5，因此速度V=4.5m/s。 3. 将数值带入加速度公式得到 a=150x150x30x10-3x(cos15t+0.3cos30t)
经分析，当15t=0度时，a 有其最大值，a=150x150x10-3x1=775m/s2 由于曲柄连杆机构的往复速率较为频繁，因此摩擦也较为频繁，同时受力也较大，因此选用不锈钢SUS304，将其材料特性输入solidworks ，计算出往复杆的质量
由图可以看出，往复杆的质量为0.130千克
因此，往复杆最大的受力为F=M*a=0.13x775=100.75N