本文關(guān)鍵詞：具有急回特性的數(shù)控插齒機(jī)主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與控制研究

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【摘要】：高速度、高精度、高效率以及柔性化成為數(shù)控插齒機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì),但傳統(tǒng)插齒機(jī)通常采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),由于不具有急回特性,插削加工行程和空行程相等,加工效率不高,其次該機(jī)構(gòu)在高速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度不均勻,加工精度較低。針對(duì)加工斜齒輪時(shí)仍然采用螺旋導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)附加轉(zhuǎn)動(dòng),由于螺旋導(dǎo)軌加工工藝復(fù)雜、制造成本高、無(wú)通用性且更換麻煩等影響,導(dǎo)致加工斜齒輪時(shí)效率和加工精度難以滿足要求。因此本文對(duì)插齒機(jī)主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),并提出一種電子螺旋導(dǎo)軌來(lái)替代機(jī)械式螺旋導(dǎo)軌。提出以雙曲柄-曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為插齒機(jī)主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),以各桿長(zhǎng)和安裝角作為設(shè)計(jì)變量,確定了目標(biāo)函數(shù)和約束條件,采用復(fù)合形法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)得到結(jié)果,運(yùn)用Solid Works建立雙曲柄-曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的實(shí)體模型,導(dǎo)入ADAMS進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。通過(guò)對(duì)比優(yōu)化前后的結(jié)果可知優(yōu)化后的主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在工作行程內(nèi)速度更平穩(wěn),結(jié)果表明雙曲柄-曲柄滑塊機(jī)構(gòu)作為主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí),具有變急回特性并且在工作行程內(nèi)速度相對(duì)較平穩(wěn),可改善插齒加工的精度和效率,并可滿足不同齒寬的加工要求。詳細(xì)闡述了電子齒輪箱的原理和特點(diǎn),然后推導(dǎo)了斜齒輪插削加工的數(shù)學(xué)模型。建立了基于電子齒輪箱的螺旋導(dǎo)軌結(jié)構(gòu),通過(guò)調(diào)整數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)可實(shí)現(xiàn)任意螺旋角斜齒輪的插削加工,縮短機(jī)械調(diào)整時(shí)間,提高數(shù)控插齒機(jī)的柔性。本文采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法和虛擬樣機(jī)技術(shù),在物理樣機(jī)制造出來(lái)之前,對(duì)插齒機(jī)主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真,為高性能數(shù)控插齒機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)提供參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)控插齒機(jī) 雙曲柄-曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 優(yōu)化設(shè)計(jì) 變急回特性 運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真 電子齒輪箱
【學(xué)位授予單位】：湖南工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG613
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 論文研究的背景與意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的發(fā)展概況10-15
• 1.2.1 國(guó)外數(shù)控插齒機(jī)的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)數(shù)控插齒機(jī)的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 相關(guān)技術(shù)簡(jiǎn)介13-14
• 1.2.4 電子齒輪箱技術(shù)的發(fā)展14-15
• 1.3 課題來(lái)源及論文主要內(nèi)容15-16
• 1.4 本章小結(jié)16-17
• 第二章 數(shù)控插齒機(jī)主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的的優(yōu)化設(shè)計(jì)17-31
• 2.1 引言17
• 2.2 數(shù)控插齒機(jī)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)分析17-19
• 2.2.1 數(shù)控插齒機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析17-18
• 2.2.2 數(shù)控插齒機(jī)插削加工運(yùn)動(dòng)分析18-19
• 2.3 主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理及運(yùn)動(dòng)分析19-23
• 2.3.1 主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理20-21
• 2.3.2 雙曲柄機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析21-22
• 2.3.3 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析22-23
• 2.4 主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)及數(shù)學(xué)模型的建立23-30
• 2.4.1 確定優(yōu)化設(shè)計(jì)變量23
• 2.4.2 確定目標(biāo)函數(shù)23-24
• 2.4.3 確定約束條件24-26
• 2.4.4 優(yōu)化方法選擇26-30
• 2.4.5 優(yōu)化結(jié)果30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第三章 具有變急回特性主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真研究31-40
• 3.1 引言31
• 3.2 虛擬樣機(jī)技術(shù)及相關(guān)軟件介紹31-33
• 3.2.1 虛擬樣機(jī)技術(shù)31-32
• 3.2.2 ADAMS軟件介紹32-33
• 3.3 主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)急回特性分析33-35
• 3.4 數(shù)控插齒機(jī)主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真35-38
• 3.4.1 數(shù)控插齒機(jī)主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)三維模型建立36
• 3.4.2 主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)變急回特性實(shí)現(xiàn)方法和工作原理36-37
• 3.4.3 添加約束37
• 3.4.4 添加驅(qū)動(dòng)37
• 3.4.5 主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真及結(jié)果分析37-38
• 3.5 本章小結(jié)38-40
• 第四章 基于電子齒輪箱的斜齒插齒機(jī)全數(shù)字化控制研究40-53
• 4.1 引言40
• 4.2 電子齒輪箱技術(shù)40-45
• 4.2.1 電子齒輪箱的特點(diǎn)41
• 4.2.2 電子齒輪箱的原理與結(jié)構(gòu)形式41-42
• 4.2.3 硬件電子齒輪箱的鎖相控制原理42-44
• 4.2.4 軟件電子齒輪箱控制原理44-45
• 4.3 斜齒輪插削加工的關(guān)鍵技術(shù)研究45-47
• 4.3.1 實(shí)現(xiàn)斜齒輪插削加工中附加轉(zhuǎn)動(dòng)的方法45-46
• 4.3.2 基于無(wú)差動(dòng)法實(shí)現(xiàn)斜齒輪插削加工46-47
• 4.4 基于電子齒輪箱的斜齒插齒加工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)47-52
• 4.4.1 數(shù)控插齒機(jī)坐標(biāo)軸分析48
• 4.4.2 插齒加工運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型48-50
• 4.4.3 基于電子齒輪箱的電子螺旋導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)50-51
• 4.4.4 電子螺旋導(dǎo)軌在數(shù)控插齒機(jī)中的應(yīng)用51-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 第五章 總結(jié)和展望53-55
• 5.1 全文總結(jié)53-54
• 5.2 研究展望54-55
• 參考文獻(xiàn)55-59
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要研究成果及參與科研項(xiàng)目59-60
• 致謝60

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