基于液压驱动的数控插齿机主轴机械系统设计

论文摘要

课题来源于张家口煤矿机械有限公司,由于公司加工内齿圈用的插齿机精度下降,不能满足产品需要,考虑到产品对插齿机的要求,设计一台数控插齿机,相对于原来使用的插齿机,齿轮加工精度高,质量好,具有良好的经济效益。本文以数控插齿机为研究对象,制订了数控插齿机运动方案,设计了主轴机械系统并进行了仿真,具体研究内容有:根据普通插齿机加工原理与切削运动,设计了数控插齿机运动方案,主要有主运动方案、主轴液压驱动方案、主轴让刀运动方案、展成运动方案和径向切入运动方案,绘制了数控插齿机运动方案图,确定了数控插齿机的运动动力参数,对数控插齿机主轴机械系统中的关键零件—主轴,分析了主轴的受力情况,进行了强度校核和刚度校核。对主轴机械系统进行了三维建模和运动仿真,包括主运动部件和让刀运动部件。首先用PRO/E软件建立主运动部件和让刀运动部件三维模型,进行虚拟装配、干涉校验、运动仿真后导入到ADAMS软件中,建立运动模型(施加运动副和载荷)进行运动仿真,输出插齿刀的速度、位移曲线,分析主运动和让刀运动的协调性,输出主轴受力,为主轴有限元提供条件。对主轴机械系统中的关键零件—主轴进行有限元分析,首先在ANSYS Workbench12.0中添加主轴材料属性,然后在该软件中的DM(Geometry)中建立主轴模型,利用软件中的自动划分网格技术划分网格,并对主轴有限元模型施加载荷和约束,然后求解,根据需要输出主轴的正应力曲线、主轴总变形和主轴在X、Y和Z方向的变形,并用仿真结果对计算结果做了验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 国内外插齿机的生产研究现状
• 1.1.1 国外插齿机现状
• 1.1.2 国内插齿机现状
• 1.2 课题的研究背景和意义
• 1.2.1 课题研究的背景
• 1.2.2 课题研究的意义
• 1.3 课题的研究内容
• 1.4 课题研究的技术路线
• 1.4.1 课题研究的技术路线
• 1.4.2 课题研究的技术手段
• 1.5 本章小结
• 2 数控插齿机运动方案设计与运动参数确定
• 2.1 插齿机的加工原理与切削运动
• 2.1.1 插齿机的加工原理
• 2.1.2 插齿机的切削运动
• 2.2 数控插齿机的运动方案设计
• 2.2.1 插齿机的运动功能分配
• 2.2.2 数控插齿机主运动方案选择与设计
• 2.2.3 数控插齿机主轴液压驱动方案
• 2.2.4 数控插齿机让刀运动方案
• 2.2.5 数控插齿机的展成运动方案与径向切入运动方案
• 2.3 数控插齿机的主要技术指标
• 2.4 数控插齿机动力参数的确定
• 2.4.1 数控插齿机的切削用量
• 2.4.2 数控插齿机切削力与切削功率的确定
• 2.5 主轴机械系统结构设计
• 2.5.1 数控插齿机主运动系统结构设计
• 2.5.2 数控插齿机主轴让刀运动系统结构设计
• 2.5.3 数控插齿机展成运动系统结构设计
• 2.6 数控插齿机主轴校核
• 2.6.1 主轴受力分析
• 2.6.2 主轴强度校核
• 2.6.3 主轴刚度校核
• 2.7 本章小结
• 3 数控插齿机主轴机械系统三维建模与运动仿真
• 3.1 数控插齿机主运动部件三维建模与运动仿真
• 3.1.1 数控插齿机主运动部件三维建模
• 3.1.2 数控插齿机主运动部件运动仿真
• 3.2 数控插齿机让刀运动部件三维建模与运动仿真
• 3.2.1 数控插齿机让刀运动部件三维建模
• 3.2.2 数控插齿机让刀运动部件运动仿真
• 3.3 数控插齿机主轴机械运动运动模型与运动仿真
• 3.3.1 数控插齿机主轴机械系统运动模型
• 3.3.2 数控插齿机主轴运动仿真
• 3.4 本章小结
• 4 数控插齿机主轴有限元分析
• 4.1 数控插齿机主轴材料属性的添加
• 4.2 数控插齿机主轴有限元模型的建立
• 4.3 对数控插齿机主轴有限元模型施加载荷和约束
• 4.4 数控插齿机主轴有限元分析结果查看和数据分析
• 4.5 本章小结
• 5 结论和展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录