目前我国建筑单位面积能耗是发达国家的2至3倍，建筑能耗占能源消费总量的27.45%。玻璃门窗产生的热损失占建筑总能耗的50%，被称为“热洞”。中空玻璃具有隔热、隔音、防结露等优点，是一种高性价比的建筑节能材料，具有广阔的市场前景。玻璃磨边是中空玻璃生产过程中的一道重要工序，可以消除原片玻璃切割后玻璃边缘存在的微观裂纹、应力集中等缺陷，提高钢化工序的成品率，避免对操作人员及设备造成伤害。立式玻璃磨边机具有占地面积小、调整简单、自动识别玻璃长宽尺寸等优点，适合多品种、多规格尺寸玻璃的批量加工。目前国内立式玻璃磨边机市场被韩国明日之星、瑞士百超等国外公司所垄断。自主研发的立式玻璃磨边机存在砂轮堵转、砂轮架振动较大及启动慢等问题，主要原因是对磨削力、砂轮架动力学分析、传动系统快速响应特性等关键力学问题的研究不足。因此，上述关键力学问题的研究和突破，对大型立式玻璃磨边机的国产化、替代进口及设备的合理使用，具有重要的理论意义和实际应用价值。磨削力是磨削过程的重要参数。本文针对立式磨边机砂轮悬臂安装、空间狭小、工作环境恶劣等特点，创造性地设计了一种以阶梯轴套为弹性元件的应变式磨削测力装置，并对磨削力进行正交实验研究，建立了磨削力预测模型，其预测精度与实际测量值的平均误差小于5%。实验数据的极差分析和方差分析表明：砂轮线速度vc、进给速度vf和倒角大小c等磨削工艺参数对磨削力影响的主次关系为：c最大、vf次之、vc最小；切向磨削力和径向磨削力均随c和vf的增加而增加，切向磨削力随vc的增加而减小，vc对径向磨削力没有显著影响。动态磨削力信号的平稳性、周期性及频谱分析表明：玻璃磨边磨削力信号是一种具有宽平稳性的周期振动信号，其特征频率为砂轮的旋转频率。研究结果为玻璃磨边磨削控制方案设计和磨削工艺参数优化奠定了理论基础，解决了砂轮堵转问题。砂轮与砂轮架的振动直接影响磨边质量。论文针对砂轮架的结构特点，建立了1DOF和2DOF两种动力学模型，对周期激振力作用下砂轮架和砂轮的振动特性和规律进行理论分析。1DOF模型分析结果表明：砂轮架的振动响应过程包括瞬态响应和稳态响应两部分，增大系统的轴向刚度，可提高系统的固有频率，从而缩短瞬态响应过程、减小稳态振动的振幅；增加阻尼比ξ，可减小稳态振动振幅。2DOF模型分析结果表明：砂轮架与砂轮的振动与系统的质量比μ、固有频率比α和阻尼比ξ等参数有关，导出了合理μ、α、ξ值的算式，使砂轮与砂轮架在共振时具有相同且较小的动力放大因子，成功地解决了立式玻璃磨边机的动力学设计问题。固有频率和主振型是系统的固有属性，由系统的结构本身所决定，与外载荷无关。本文采用基于ANSYS的参数化设计语言APDL，建立了考虑运动结合面动态特性的砂轮架参数化有限元分析模型，分析了砂轮架的前四阶固有频率和振型，与实验模态分析结果相比，该模型的平均计算误差小于23%。通过APDL程序批量计算，分析了丝杠直径、滑块安装板厚度、丝杠轴承及丝杠螺母结合面刚度、砂轮架位置等参数对系统固有频率的影响规律，为结构动态特性改进及设备的合理使用提供了科学依据。改进设计后，砂轮架的各阶固有频率提高10%以上，改善了其动态特性，提高了抗振能力。为满足砂轮架的快速响应特性要求，本文以砂轮架的启动加速度最大为目标，建立了基于惯量匹配、速度匹配、转矩匹配等约束条件的砂轮架升降传动系统传动比优化设计数学模型，采用内点惩罚函数法求传动比的最优解，并将优化结果用于第二代立式磨边机，测试数据表明启动加速度提高了22.95%，额定进给速度提高了77.78%。根据上述研究成果开发的第2代立式磨边机，已有2家国内用户正式投产使用，一年多的生产实践证明设备使用情况良好。