插齿机主插齿机构优化设计与研究

发布时间：2017-07-08 16:29

  本文关键词：插齿机主插齿机构优化设计与研究

  更多相关文章： 插齿机床 主插齿机构 优化设计 急回特性 模态分析

【摘要】：现代机床正朝着高速度、高精度和高效率的方向发展,插齿机床也不例外,在高速插削下,许多麻烦也相应出现,包括振动、冲击和噪声等等,这些都会影响插齿机床的加工性能。因此,对插齿机床动态性能问题进行研究具有重要意义。本文以YT5140型数控插齿机床为研究对象,在研究了齿轮插削加工原理以及插齿刀附加转动运动规律的基础上,得出了相关理论公式,为从动力学方面对数控插齿机床中的主传动机构进行动态性能分析提供理论基础。现在绝大部分插齿机主插齿机构用的是曲柄滑块机构,滑块来回运动速度变化范围很大,实际加工时,需要增加切入和切出较长一段空切行程,才能获得比较均匀的切齿工作行程切削速度。主插齿机构的动态性能直接关系到插齿机床的高速和高精度等特性能否实现。本文首先建立了主插齿机构的虚拟样机模型,得到主插齿机构的动态仿真结果,仿真结果显示该主插齿机构并不具有急回特性。在比较了曲柄转动导杆-曲柄滑块型六杆机构与曲柄滑块机构的性能特点基础上,本文选用了曲柄转动导杆-曲柄滑块型六杆机构替代传统的主插齿机构来重点研究。同时拿新型机构滑块在加工行程内的瞬时速度对平均速度的均方偏差和工作行程中最大的速度差为目标函数,拿新型机构的各个构件尺寸和固有构件角度差为设计变量,确定必要的约束条件,把机构关系简化为数学方程式,通过一定的优化方法,得到优化结果。用专业建模软件proe建立优化后的曲柄转动导杆-曲柄滑块型六杆机构新机构,导入专业系统动力学软件adams中,输出优化后的新机构运动学参数,与优化前机构的运动学参数作对比研究,验证优化后的效果。从对比结果来看,新机构运动学参数得到很大改善,可改善插齿刀加工过程。有了优化结果,结合插齿机传动箱系统原来结构尺寸和位置要求进行新机构改造设计,改造设计的同时尽量减小机构惯性力,并对让刀机构中的凸轮重新设计。整机的模态分析是非常必要的。利用非线性分析软件abaqus,得到固有频率和振型图,分析振动危险频率,在一定的插削速度下,合理设计传动齿轮的齿数,作为整个设计的一个参考。
【关键词】：插齿机床 主插齿机构 优化设计 急回特性 模态分析
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG613
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-20
• 1.1 论文研究的目的和意义14-15
• 1.2 插齿机国内外现状15-17
• 1.3 主插齿机构和设计方法的研究状况17-19
• 1.4 本文主要研究工作19-20
• 第2章 插齿机原理和优化设计理论20-28
• 2.1 数控插齿机工作原理20-24
• 2.1.1 插齿加工原理20
• 2.1.2 数控插齿机运动分析20-21
• 2.1.3 传动误差21-24
• 2.2 主插齿机构24
• 2.3 Adams简介24-25
• 2.4 优化设计理论方法25-27
• 2.4.1 传统优化设计理论方法25-26
• 2.4.2 现代优化设计理论方法26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 传动箱多体系统运动学建模28-35
• 3.1 概述28
• 3.2 YT5140传动箱系统三维实体建模28-30
• 3.2.1 Adams软件多体系统动力学简介28-29
• 3.2.2 传动箱系统模型的建立29-30
• 3.3 传动箱系统运动学建模30-32
• 3.3.1 建立约束副30-31
• 3.3.2 定义驱动31-32
• 3.4 插齿机传动箱系统机构运动学仿真32-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第4章 主传动机构运动分析和优化设计35-52
• 4.1 概述35
• 4.2 设计方案的选择35-39
• 4.2.1 设计要求35-36
• 4.2.2 设计方案的选择36
• 4.2.3 工作原理36-39
• 4.3 曲柄转动导杆－曲柄滑块型六杆机构的运动分析39-41
• 4.3.1 建立运动学方程式39-40
• 4.3.2 求解θ_2、ω_2、ε_240
• 4.3.3 求解滑块E的位移S_E，速度v_E，，加速度a_E40-41
• 4.4 主运动机构优化数学模型41-44
• 4.4.1 主运动机构设计变量的确定41
• 4.4.2 运动机构目标函数的建立41-42
• 4.4.3 约束条件42-43
• 4.4.4 初始条件的确定43-44
• 4.5 模型的优化44-47
• 4.5.1 遗传算法介绍44-45
• 4.5.2 曲柄转动导杆—曲柄滑块机构优化过程45-47
• 4.6 几何建模与运动仿真验证47-51
• 4.6.1 几何建模47-48
• 4.6.2 运动仿真验证48-51
• 4.7 本章小结51-52
• 第5章 YT5140插齿机改造设计和模态分析52-64
• 5.1 主运动机构的改造设计52-54
• 5.1.1 设计难点52
• 5.1.2 设计流程52-53
• 5.1.3 曲柄转动导杆－曲柄滑块型六杆机构的设计53-54
• 5.2 让刀机构中共轭凸轮的重新设计54-55
• 5.2.1 共轭凸轮在让刀机构中的应用54-55
• 5.2.2 主副凸轮的重新设计55
• 5.3 模态分析55-62
• 5.3.1 模态分析理论基础56-57
• 5.3.2 刀架体模态分析求解57-60
• 5.3.3 整机模态分析求解60-62
• 5.4 本章小结62-64
• 总结与展望64-66
• 全文总结64-65
• 展望65-66
• 参考文献66-69
• 附录69-72
• 攻读硕士学位期间所发表的论文72-74
• 致谢74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵韩;吴其林;黄康;邱明明;刘鹏;;国内齿轮研究现状及问题研究[J];机械工程学报;2013年19期

2 徐廷华;;浓郁老树从清末萌发——南京第二机床厂的前事今生[J];钟山风雨;2012年06期

3 苗君明;;基于EXCEL的插齿机主传动双曲柄滑块机构运动仿真[J];价值工程;2012年33期

4 赵国宝;朱杰江;杨骁;;基于改进序列线性规划法的空间桁架结构优化设计[J];四川建筑科学研究;2012年01期

5 高江红;;考虑输入轴角速度波动时凸轮机构动力学研究[J];机械传动;2011年11期

6 戎保;芮筱亭;王国平;杨富锋;;多体系统动力学研究进展[J];振动与冲击;2011年07期

7 马云;;CCMT2010制齿装备创新成果精粹[J];世界制造技术与装备市场;2010年05期

8 欧长劲;姚斌;田国华;;摆动滚子从动件共轭凸轮的参数化设计[J];轻工机械;2010年03期

9 王红利;钟晓玲;;从CCMT2010看数控齿轮加工机床的快速发展[J];世界制造技术与装备市场;2010年03期

10 陈锋;赵彦珍;马西奎;;基于设计变量重构的干式空心电抗器优化设计方法[J];中国电机工程学报;2009年21期

中国博士学位论文全文数据库 前4条

1 王连生;发动机与变速箱耦合系统非线性动力学及NVH性能研究[D];浙江大学;2014年

2 张军辉;面向轴向柱塞泵降噪的配流盘及配流方法研究[D];浙江大学;2013年

3 段sコ

本文编号：535397