【摘要】：平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副由于其具有多齒線接觸、良好潤滑性等優(yōu)點(diǎn),在機(jī)械、航空、軍事等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。由于其包絡(luò)面的復(fù)雜性,平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副三維模型精度不高,且目前包絡(luò)曲面的精加工通常采用磨削法,而磨削加工的效率較低。因此,如何建立小型平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副的精準(zhǔn)的三維數(shù)字化模型、合理的工藝方案及五軸數(shù)控加工變形控制方法是實(shí)現(xiàn)小型平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副高效高精加工的一項(xiàng)重要課題。為此,本文綜合運(yùn)用多軸數(shù)控加工理論、數(shù)值模擬技術(shù)等理論方法和技術(shù)手段,研究小型平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副五軸數(shù)控加工中齒廓變形規(guī)律,探索了平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副五軸數(shù)控加工工藝參數(shù)優(yōu)化方法。具體研究工作如下:1)三維數(shù)字化模型的建立。通過向量運(yùn)算法,傳遞矩陣、空間嚙合原理和包絡(luò)原理建立了精準(zhǔn)的數(shù)字化CAD模型,為后期的五軸數(shù)控加工打下理論模型基礎(chǔ)。2)小型平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副五軸數(shù)控加工工藝規(guī)劃。通過分析小型平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工方法,建立了五軸數(shù)控加工刀軌規(guī)劃方案,并利用UG8.0軟件CAM模塊對加工刀軌方案進(jìn)行實(shí)例分析,同時通過VERICUT軟件對零件進(jìn)行了加工仿真,以驗(yàn)證刀軌規(guī)劃方案的正確性。3)小型平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副的五軸數(shù)控加工誤差分析以及加工變形預(yù)測研究。通過設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)獲得不同加工工藝參數(shù)條件下,齒廓精加工的銑削力,利用回歸方程建立銑削力預(yù)測模型,并對所建立的銑削力模型進(jìn)行了實(shí)例對比分析;利用ANSYS軟件對小型平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副齒廓的五軸側(cè)銑精加工變形誤差進(jìn)行了預(yù)測分析。4)銑削參數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化。以各銑削參數(shù)為設(shè)計(jì)變量,銑削力和最大材料去除率為優(yōu)化目標(biāo),結(jié)合各參數(shù)的約束范圍,建立了銑削參數(shù)的多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù),并基于粒子群算法對加工過程中銑削參數(shù)優(yōu)化,從而實(shí)現(xiàn)對加工誤差的控制,以達(dá)到小型平面二次環(huán)面蝸桿副的高精、高效加工。綜上,本文的研究為小型平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副五軸數(shù)控高效高精加工提供了有效決方案,并為小型傳動件加工提供科學(xué)依據(jù)。
【圖文】：

第 1 章 緒論 研究背景與意義制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的主體，十八世紀(jì)中葉開啟工業(yè)文明以來，世界強(qiáng)國的興衰民族的奮斗史一再證明，沒有強(qiáng)大的制造業(yè)，就沒有國家和民族的強(qiáng)盛。我國業(yè)化進(jìn)程中，但與先進(jìn)國家相比還有較大差距。制造業(yè)大而不強(qiáng)，自主創(chuàng)新能力核心技術(shù)與高端裝備對外依存度高，以企業(yè)為主體的制造業(yè)創(chuàng)新體系不完善；不高，缺乏世界知名品牌[1]。因此,“高精、高質(zhì)量”的產(chǎn)品急需得到研發(fā)和制造許多重大設(shè)備技術(shù)改造、產(chǎn)品更新的難題中，蝸桿傳動技術(shù)的應(yīng)用發(fā)揮了重要為企業(yè)和國家創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。而在蝸桿傳動技術(shù)中，平面二次包絡(luò)環(huán)起到重中之重的影響，其零件示意圖如圖 1.1 所示。平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副包絡(luò)、工作齒面接觸多、傳動比大、使用壽命長、嚙合狀況更密切等優(yōu)點(diǎn)[3]，載的場合相比一次包絡(luò)蝸桿副優(yōu)勢更大，使用更普及。但是，此傳動副的加工專用機(jī)床加工，通用性不強(qiáng)，，加工效率較低。

圖 2.3 母平面與蝸桿第一次包絡(luò)運(yùn)動示意圖根據(jù)空間向量轉(zhuǎn)換理論可知，將坐標(biāo)系 S0變換到坐標(biāo)系 S1的轉(zhuǎn)換矩陣 T 為：0 00 01 0 00 sin cos0 cos sinT （2.13）將坐標(biāo)系 S1變換到坐標(biāo)系 S2的轉(zhuǎn)換矩陣 T1為：2 2 1 11 2 2 1 1cos sin 0 1 0 0 1 0 0 cos sin 0sin cos 0 0 0 1 0 1 0 sin cos 00 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1T （2.14）坐標(biāo)系 S0中的母平面的法向矢量可以表示為 n 0,0,1 ，把法向矢量 n 轉(zhuǎn)換到坐標(biāo)系 S2中可得： 2 0 0n 0, cos ,sin (2.15)同時在坐標(biāo)系 S的母平面和蝸桿齒面的相對速度 v為：
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG659

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2566169