高速动力卡盘的力学特性及安全性研究

论文摘要

高速切削加工技术由于其加工效率高,表面质量好,切削力小等优点而被认为是面向二十一世纪的先进加工技术。对于机械加工中占有很高比例的回转体类工件,实现其高速、精密车削的关键技术之一是高速动力卡盘技术。而高速动力卡盘在高转速下的夹紧可靠性、结构安全性是影响其可靠工作的重要问题。本文参考上海机床附件二厂的KEF250型中空楔式高速动力卡盘的工作原理,以及对影响楔式动力卡盘夹紧力的主要因素楔角与摩擦系数进行分析基础上,应用三维软件UG进行了高速动力卡盘的结构设计和装配、干涉检验。在此基础上,重点进行了以下研究:1.分析研究了高速动力卡盘在静态和高转速状态下的力学模型,研究了高速动力卡盘的静态、动态夹紧力及高速条件下卡爪离心力、夹紧力补偿装置等对夹紧力的影响。2.运用有限元分析软件ANSYS对高速动力卡盘盘体在高转速下的应力、应变特性进行了分析研究,研究了盘体结构尺寸及盘体材料对盘体最大应力、应变的影响,探索了高强度轻质材料作为盘体材料的可能性。3.对高速动力卡盘中夹紧力补偿装置的杠杆与盘体的接触力学特性进行了分析研究,并对补偿装置中的主要受力部件-杠杆进行了优化设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.3 国内外高速动力卡盘的研究现状
• 1.3.1 动力卡盘结构研究
• 1.3.2 动力卡盘的材料及热处理
• 1.3.3 国内外动力卡盘理论上的研究
• 1.4 本课题研究的背景和意义
• 1.5 研究的内容
• 第2章 高速动力卡盘的结构设计及夹紧力研究
• 2.1 引言
• 2.2 带离心力补偿的高速动力卡盘工作原理
• 2.3 高速动力卡盘的结构设计及三维建模
• 2.3.1 滑轴的设计
• 2.3.2 滑座的设计
• 2.3.3 杠杆与补偿块的设计
• 2.3.4 盘体和盘体法兰盘的设计
• 2.3.5 卡爪和T 型块的设计
• 2.4 高速动力卡盘的装配
• 2.4.1 高速动力卡盘装配过程
• 2.4.2 装配后操作
• 2.5 高速动力卡盘静态夹紧力及影响因素
• 2.6 高速动力卡盘动态夹紧力及影响因素
• 2.7 高速动力卡盘夹紧机构受力分析
• 2.7.1 预紧状态时夹紧机构的受力分析
• 2.7.2 考虑离心力时夹紧机构的受力分析
• 2.8 本章小结
• 第3章 高速动力卡盘的应力应变特性及影响因素研究
• 3.1 引言
• 3.2 高速动力卡盘盘体的应力应变特性及影响因素
• 3.2.1 高速动力卡盘的力学模型
• 3.2.2 高速动力卡盘盘体内、外径对盘体最大应力、应变的影响
• 3.2.3 盘体材料对盘体应力、应变的影响
• 3.3 高速动力卡盘杠杆与盘体的接触分析
• 3.3.1 杠杆与盘体接触分析的力学模型
• 3.3.2 杠杆与盘体的接触分析
• 3.3.3 杆杠与盘体接触分析的结果
• 3.4 杠杆的优化设计
• 3.4.1 杠杆优化设计的力学模型
• 3.4.2 杠杆的优化设计
• 3.4.3 杠杆的优化设计结果
• 3.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
• 致谢
• 详细摘要