本文關(guān)鍵詞：凸輪數(shù)控磨削的速度優(yōu)化

  更多相關(guān)文章： 數(shù)控凸輪磨削 輪廓誤差 速度優(yōu)化 磨削精度 MATLAB仿真

【摘要】：隨著制造工業(yè)的發(fā)展，，凸輪和凸輪軸的在生產(chǎn)數(shù)量和精度上的要求越來越大。在這樣的大環(huán)境下，要求凸輪和凸輪軸的磨削加工過程朝著高精度、高效率、高柔性的方向發(fā)展，直接對凸輪生產(chǎn)工藝水平以及磨削理論的研究提出了更高的要求。本課題首先推導(dǎo)凸輪旋轉(zhuǎn)軸(C軸)與砂輪進(jìn)退軸(X軸)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。結(jié)合實(shí)際的凸輪數(shù)控磨削過程以及凸輪輪廓曲線的特點(diǎn)，得到凸輪磨削過程中磨削速度與精度之間的規(guī)律，即：當(dāng)磨削速度較大時，得到的實(shí)際凸輪輪廓誤差比較大；降低磨削速度時，得到的實(shí)際凸輪輪廓更接近凸輪的理論輪廓。為了解決磨削過程中加工精度與生產(chǎn)效率之間的不平衡問題。提出數(shù)控凸輪磨削速度優(yōu)化的思想：凸輪曲率變化很小的區(qū)域(基圓區(qū))高速磨削；曲率變化大(敏感區(qū))的區(qū)域低速磨削。以此為本課題的研究思想，制定凸輪磨削速度優(yōu)化算法，并在數(shù)控凸輪磨床仿真平臺上進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。其主要研究內(nèi)容如下： 1．推導(dǎo)凸輪旋轉(zhuǎn)位置與砂輪進(jìn)給位置的數(shù)學(xué)模型�；谌龢訔l插值理論，對給定凸輪升程表進(jìn)行光滑處理。根據(jù)不同從動件下凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，通過反轉(zhuǎn)法推導(dǎo)出凸輪輪廓軌跡的數(shù)學(xué)表達(dá)式，建立砂輪位置和旋轉(zhuǎn)位置之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。利用MATLAB工具對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行處理，得到凸輪理論輪廓曲線、砂輪中心點(diǎn)軌跡曲線和控制系統(tǒng)的理論輸入，為下一步制定凸輪磨削速度優(yōu)化算法以及優(yōu)化算法的仿真驗(yàn)證提供有效的數(shù)據(jù)資源。 2．分析磨削速度對輪廓誤差的影響。由于凸輪輪廓型面復(fù)雜性，凸輪和凸輪軸在生產(chǎn)磨削過程中，各磨削點(diǎn)的速度，加速度以及加加速度會出現(xiàn)很大的變化。而工件的實(shí)際輪廓形狀是由機(jī)床中的C軸和X軸相互配合決定的。根據(jù)控制系統(tǒng)跟隨誤差和工件輪廓誤差定義，分析了磨削速度對單軸的跟隨誤差影響，磨削速度和跟隨誤差對工件輪廓誤差的影響，得到的結(jié)論在仿真平臺上進(jìn)行了驗(yàn)證。為制定速度優(yōu)化思想及方案提供理論基礎(chǔ)。 3．速度優(yōu)化方案的制定。通過分析跟隨誤差，磨削速度與輪廓誤差之間的關(guān)系，制定的凸輪磨削的速度優(yōu)化思想：在磨削過程中，控制磨床在凸輪曲率變化很小的部分(基圓區(qū))進(jìn)行高速磨削，提高凸輪磨削的加工效率；曲率變化大(敏感區(qū))的部分降低磨削速度，提高凸輪的磨削質(zhì)量。以此作為的凸輪磨削的優(yōu)化思想，制定直接速度優(yōu)化法、S型加減速控制優(yōu)化及構(gòu)造曲線速度優(yōu)化法。 4．驗(yàn)證三種速度優(yōu)化方法的有效性。對三種速度優(yōu)化方法進(jìn)行MATLAB編程,利用凸輪數(shù)控磨床仿真平臺，加載速度優(yōu)化后的數(shù)據(jù)。通過仿真平臺得到速度優(yōu)化后實(shí)際輪廓誤差，和相同周期的恒角速度磨削得到的輪廓誤差進(jìn)行對比。同時對三種速度優(yōu)化方法進(jìn)行對比分析。 綜上所述，本課題在凸輪磨削過程中兩單軸間的運(yùn)動模型、磨削速度對凸輪輪廓誤差的影響分析、凸輪磨削速度優(yōu)化建模等方面進(jìn)行了相關(guān)研究，并用MATLAB對上述問題進(jìn)行驗(yàn)證。當(dāng)然，還存在一些問題需要深層次的研究，如在速度優(yōu)化的基礎(chǔ)上加入智能控制器進(jìn)行在線補(bǔ)償；能否綜合前一個周期得到數(shù)據(jù)，對下一個周期的指導(dǎo)等。
【關(guān)鍵詞】：數(shù)控凸輪磨削 輪廓誤差 速度優(yōu)化 磨削精度 MATLAB仿真
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG596
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 課題的來源、研究背景及意義12-15
• 1.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及當(dāng)前存在的問題15-20
• 1.2.1 總體研究水平15
• 1.2.2 高速磨削方法的研究15-17
• 1.2.3 提高加工精度方面的研究17-18
• 1.2.4 加工速度優(yōu)化方面的研究18-19
• 1.2.5 目前存在的主要問題19-20
• 1.3 本課題主要內(nèi)容及章節(jié)安排20-22
• 第2章 凸輪旋轉(zhuǎn)軸與砂輪進(jìn)退軸的數(shù)學(xué)模型22-30
• 2.1 引言22
• 2.2 凸輪、凸輪軸及凸輪機(jī)構(gòu)22-23
• 2.3 反轉(zhuǎn)法確定運(yùn)動數(shù)學(xué)模型23-27
• 2.3.1 反轉(zhuǎn)法原理23-24
• 2.3.2 尖頂從動件運(yùn)動數(shù)學(xué)模型24-25
• 2.3.3 滾輪從動件運(yùn)動數(shù)學(xué)模型25
• 2.3.4 平底從動件運(yùn)動數(shù)學(xué)模型25-26
• 2.3.5 凸輪加工通用數(shù)學(xué)模型26-27
• 2.4 凸輪輪廓的計(jì)算27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-30
• 第3章 磨削速度對輪廓誤差的影響30-40
• 3.1 引言30
• 3.2 輪廓誤差定義30-31
• 3.3 跟隨誤差對輪廓精度的影響31-34
• 3.3.1 系統(tǒng)的跟隨誤差的計(jì)算31-33
• 3.3.2 系統(tǒng)跟隨誤差對工件輪廓誤差的影響33-34
• 3.4 速度對加工精度的影響34-38
• 3.4.1 凸輪磨削加工特點(diǎn)35
• 3.4.2 磨削速度對工件輪廓誤差的影響35-38
• 3.5 本章小結(jié)38-40
• 第4章 凸輪磨削的速度優(yōu)化40-54
• 4.1 引言40
• 4.2 速度優(yōu)化的基本思想40-43
• 4.2.1 速度和加速度約束41-43
• 4.2.2 凸輪磨削速度優(yōu)化的研究思路43
• 4.3 直接速度優(yōu)化43-45
• 4.3.1 直接速度優(yōu)化參數(shù)的選擇44-45
• 4.3.2 直接速度優(yōu)化方法的特點(diǎn)45
• 4.4 S 型加減速控制45-47
• 4.4.1 S 型加減速控制參數(shù)的選擇45-47
• 4.4.2 S 型加減速控制的特點(diǎn)47
• 4.5 構(gòu)造速度優(yōu)化曲線47-51
• 4.5.1 多項(xiàng)式構(gòu)造旋轉(zhuǎn)角與時間的曲線48
• 4.5.2 三角函數(shù)構(gòu)造旋轉(zhuǎn)角與時間的曲線48-49
• 4.5.3 構(gòu)造曲線參數(shù)的選擇49-51
• 4.5.4 構(gòu)造曲線優(yōu)化方法的特點(diǎn)51
• 4.6 本章小結(jié)51-54
• 第5章 凸輪磨削速度優(yōu)化仿真驗(yàn)證54-76
• 5.1 引言54
• 5.2 數(shù)控凸輪磨床控制系統(tǒng)仿真平臺54-57
• 5.3 仿真參數(shù)的確定57-59
• 5.4 直接速度優(yōu)化仿真分析59-62
• 5.5 S 型加減速控制仿真分析62-64
• 5.6 構(gòu)造曲線法仿真分析64-71
• 5.6.1 參數(shù)對構(gòu)造曲線的影響64-66
• 5.6.2 基于多項(xiàng)式構(gòu)造運(yùn)動規(guī)律曲線優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)66-69
• 5.6.3 基于三角函數(shù)構(gòu)造運(yùn)動規(guī)律曲線優(yōu)化的實(shí)現(xiàn)69-71
• 5.7 速度優(yōu)化算法的對比分析71-73
• 5.7.1 輪廓誤差大小分析71
• 5.7.2 周期性分析71-73
• 5.7.3 誤差對比分析73
• 5.8 本章小結(jié)73-76
• 第6章 全文總結(jié)76-78
• 6.1 本課題的研究背景及研究目標(biāo)76
• 6.2 本課題的主要研究工作76-77
• 6.3 下一步需研究的問題77-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 作者簡介及在學(xué)期間所取得的科研成果82-84
• 致謝84

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：822739