【摘要】：近年來隨著科技的發(fā)展,加工中心在功能、效率、機(jī)械性能等方面都有了很大的提升,制造業(yè)的發(fā)展使得加工中心的需求越來越高。加工中心之中,數(shù)控轉(zhuǎn)臺是重要附件,其性能好壞能夠直接決定加工中心加工質(zhì)量高低及加工性能好壞。新型圓柱凸輪傳動式數(shù)控轉(zhuǎn)臺改變了傳統(tǒng)的傳動方式,具有加工精度高、可承載力大、高輸入轉(zhuǎn)速、高剛度等優(yōu)點(diǎn)。本文將對新型圓柱凸輪傳動式數(shù)控轉(zhuǎn)臺的動靜態(tài)特性分析、諧響應(yīng)分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面進(jìn)行深入研究,在縮短研發(fā)周期和節(jié)約開發(fā)成本的基礎(chǔ)上,使新型圓柱凸輪傳動式數(shù)控轉(zhuǎn)臺在保證具有良好的動靜態(tài)特性的基礎(chǔ)上達(dá)到輕量化設(shè)計(jì)。本文主要研究內(nèi)容如下:(1)新型圓柱凸輪傳動式數(shù)控轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究。對新型圓柱凸輪傳動式數(shù)控轉(zhuǎn)臺的總體設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析,舉例說明轉(zhuǎn)臺所受切削力的計(jì)算方法,針對數(shù)控轉(zhuǎn)臺結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵組成機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究與計(jì)算,利用MATLAB及SolidWorks建模軟件,對新型圓柱凸輪傳動式數(shù)控轉(zhuǎn)臺的各零部件進(jìn)行三維實(shí)體模型的建立及整體裝配。(2)基于有限元法,利用ANSYS Workbench軟件對新型圓柱凸輪傳動式數(shù)控轉(zhuǎn)臺的動靜態(tài)特性展開分析研究。設(shè)定好新型圓柱凸輪傳動式數(shù)控轉(zhuǎn)臺各零部件的材料屬性及其相互之間的接觸特性、邊界條件等,對其進(jìn)行動靜態(tài)特性分析研究,得到新型圓柱凸輪傳動式數(shù)控轉(zhuǎn)臺的動靜態(tài)特性。結(jié)果表明:新型圓柱凸輪傳動式數(shù)控轉(zhuǎn)臺靜剛度滿足設(shè)計(jì)要求且工作過程中不會發(fā)生共振現(xiàn)象。隨后,根據(jù)諧響應(yīng)分析理論,對新型圓柱凸輪傳動式數(shù)控轉(zhuǎn)臺進(jìn)行空載及滿載兩種狀態(tài)下的諧響應(yīng)分析,得出不同方向切削力對數(shù)控轉(zhuǎn)臺切削精度的影響。(3)對新型圓柱凸輪傳動式數(shù)控轉(zhuǎn)臺進(jìn)行了響應(yīng)面模型的建立。介紹了優(yōu)化設(shè)計(jì)的相關(guān)理論知識以及響應(yīng)面理論相關(guān)內(nèi)容,以新型圓柱凸輪傳動式數(shù)控轉(zhuǎn)臺的參數(shù)化模型為基礎(chǔ),結(jié)合其動靜態(tài)分析得到的結(jié)果,確定了設(shè)計(jì)變量,對新型圓柱凸輪傳動式數(shù)控轉(zhuǎn)臺待優(yōu)化模型進(jìn)行試驗(yàn)點(diǎn)及響應(yīng)面模型的建立,并得到了設(shè)計(jì)變量與動靜態(tài)特性的響應(yīng)曲線圖。(4)基于多目標(biāo)優(yōu)化對新型圓柱凸輪傳動式數(shù)控轉(zhuǎn)臺進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。確定了新型圓柱凸輪傳動式數(shù)控轉(zhuǎn)臺的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)及約束條件,并對其進(jìn)行靈敏度分析,得到了設(shè)計(jì)變量對其目標(biāo)函數(shù)及約束條件的靈敏度。對新型圓柱凸輪傳動式數(shù)控轉(zhuǎn)臺進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化,并對優(yōu)化前后模型的動靜態(tài)特性進(jìn)行對比,結(jié)果表明:新型圓柱凸輪傳動式數(shù)控轉(zhuǎn)臺優(yōu)化后的動靜態(tài)特性分別有了不同程度的提高,且整體質(zhì)量有所降低。
【圖文】：

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步，現(xiàn)代加工中心在品種、性能、功能、適用性上都有了很大的發(fā)展，正因如此，在機(jī)械加工行業(yè)中，現(xiàn)代加工中心逐漸取代了傳統(tǒng)加工方式，成為主要的加工設(shè)備[1,2]。隨著機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，，加工中心需要加工的零件也越來越復(fù)雜，目前越來越多的加工中心能夠快速準(zhǔn)確的加工復(fù)雜的零部件，這樣便能大幅提高生產(chǎn)效率，尤其是一些對零件表面要求苛刻的領(lǐng)域，可以做到傳統(tǒng)工藝難以完成的零件加工[3]。數(shù)控轉(zhuǎn)臺是一臺加工中心或數(shù)控機(jī)床的重要附件，可以說，加工中心的整體加工性能是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，與數(shù)控轉(zhuǎn)臺的性能好壞有著直接的關(guān)系[4]。目前市場上一些數(shù)控轉(zhuǎn)臺內(nèi)部傳動機(jī)構(gòu)的剛性差，使用后摩擦磨損較嚴(yán)重，從而導(dǎo)致數(shù)控轉(zhuǎn)臺的加工精度、分度精度、承載能力等等方面e笮閱懿⒉煥硐耄溝悶淥詰募庸ぶ行奈薹ù锏繳杓圃て詰男閱躘5,6]。因此，設(shè)計(jì)出加工精度高、輕量化、承載力大、結(jié)構(gòu)剛度高等擁有良好性能的數(shù)控轉(zhuǎn)臺至關(guān)重要，不僅能夠提高轉(zhuǎn)臺自身的工作效率還能夠提高加工中心的整體性能[7,8]。下圖 1-1、1-2 分別為常見的可傾式數(shù)控轉(zhuǎn)臺及立式數(shù)控轉(zhuǎn)臺實(shí)物圖[9]。

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技進(jìn)步，現(xiàn)代加工中心在品種、性能、功能、適用性上都有了很大的發(fā)展，正因如此，在機(jī)械加工行業(yè)中，現(xiàn)代加工中心逐漸取代了傳統(tǒng)加工方式，成為主要的加工設(shè)備[1,2]。隨著機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展，加工中心需要加工的零件也越來越復(fù)雜，目前越來越多的加工中心能夠快速準(zhǔn)確的加工復(fù)雜的零部件，這樣便能大幅提高生產(chǎn)效率，尤其是一些對零件表面要求苛刻的領(lǐng)域，可以做到傳統(tǒng)工藝難以完成的零件加工[3]。數(shù)控轉(zhuǎn)臺是一臺加工中心或數(shù)控機(jī)床的重要附件，可以說，加工中心的整體加工性能是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，與數(shù)控轉(zhuǎn)臺的性能好壞有著直接的關(guān)系[4]。目前市場上一些數(shù)控轉(zhuǎn)臺內(nèi)部傳動機(jī)構(gòu)的剛性差，使用后摩擦磨損較嚴(yán)重，從而導(dǎo)致數(shù)控轉(zhuǎn)臺的加工精度、分度精度、承載能力等等方面e笮閱懿⒉煥硐�，蕼蠍灉O詰募庸ぶ行奈薹ù锏繳杓圃て詰男閱躘5,6]。因此，設(shè)計(jì)出加工精度高、輕量化、承載力大、結(jié)構(gòu)剛度高等擁有良好性能的數(shù)控轉(zhuǎn)臺至關(guān)重要，不僅能夠提高轉(zhuǎn)臺自身的工作效率還能夠提高加工中心的整體性能[7,8]。下圖 1-1、1-2 分別為常見的可傾式數(shù)控轉(zhuǎn)臺及立式數(shù)控轉(zhuǎn)臺實(shí)物圖[9]。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG659

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本文編號：2622971