磨床自定心中心架设计及其动态性能研究

发布时间：2017-05-02 01:00

  本文关键词：磨床自定心中心架设计及其动态性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在机械加工中,丝杠、螺杆、发动机曲轴、凸轮轴等细长轴的加工是难点,是体现整体加工制造水平的标尺。自定心中心架作为重要辅助支撑装置,对于提高零件加工刚度具有积极意义。自定心中心架在细长轴的精加工中扮演着越来越重要的角色,成为智能制造系统中的关键部件。本课题针对螺纹磨床和外圆磨床在加工细长精密丝杠和螺杆的过程中,用到的自定心中心架设计理论进行系统研究。提出了一种伺服直驱型自定心中心架设计方案,给出了参数化的自定心中心架的机构模型,采用解析法对自定心中心架中各构件的基本尺寸和关键零件进行了初始设计。设计了尖顶夹臂和滚子夹臂所对应的两种平动凸轮廓形,设计了平动凸轮轮廓曲线的解析法计算程序。通过机构的不同参数组合,对自定心中心架的定心精度进行了验证,并对直动臂的结构、平动凸轮的加工方法、驱动形式和行星滚柱丝杠副进行了设计。在MATLAB中仿真了自定心中心架夹持不同半径工件时的不同状态,仿真结果与计算数值的对比结果相吻合。根据自定心中心架所夹持的圆柱形工件半径的不同,构建出几种不同的工作状态。通过对不同工作状态下的自定心中心架的各组件进行受力分析,从静力学角度对参数化机构模型进行了优化,利用ANSYS对自定心中心架的三维模型进行了有限元仿真分析,得到了自定心中心架夹持力的动态变化规律。建立了自定心中心架的运动学、动力学模型,运用ADAMS软件对自定心中心架进行虚拟样机仿真,仿真结果与理论计算结果进行对比,从不同角度验证模型的合理性。
【关键词】：自定心中心架 平动凸轮 凸轮轮廓设计 细长轴加工 虚拟样机
【学位授予单位】：陕西理工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG580.2
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景9-11
• 1.2 课题研究意义11-12
• 1.3 研究现状12-16
• 1.3.1 夹具研究现状12
• 1.3.2 中心架研究现状12-16
• 1.4 本文主要研究内容16
• 1.5 本章小结16-17
• 第2章 磨床自定心中心架机构设计17-37
• 2.1 自定心中心架机构分析17-18
• 2.2 凸轮轮廓曲线的设计18-24
• 2.2.1 凸轮轮廓设计与包络原理18-20
• 2.2.2 凸轮理论廓线设计20-22
• 2.2.3 凸轮实际廓线求解22-24
• 2.2.4 设计算例24
• 2.3 凸轮机构定位精度验证分析24-26
• 2.4 直动臂设计26-27
• 2.5 复位机构设计27-32
• 2.5.1 凸轮槽理论廓线设计28-30
• 2.5.2 凸轮槽实际廓线求解30-32
• 2.5.3 设计算例32
• 2.6 驱动方式32-35
• 2.6.1 驱动方式对比32-33
• 2.6.2 行星滚柱丝杠副33-35
• 2.7 本章小结35-37
• 第3章 自定心中心架静力学计算37-55
• 3.1 未受磨削力作用下中心架的受力分析37-40
• 3.1.1 圆柱工件受力分析37-38
• 3.1.2 平动凸轮受力分析38-39
• 3.1.3 上、下夹臂受力分析39-40
• 3.2 受磨削力作用时中心架的受力分析40-43
• 3.2.1 圆柱工件作为分离体受力分析40-41
• 3.2.2 平动凸轮作为分离体受力分析41-42
• 3.2.3 上、下夹持臂作为分离体受力分析42-43
• 3.3 磨削力的确定43-44
• 3.4 设计参数对夹持力的影响44-48
• 3.5 凸轮机构压力角分析48-49
• 3.6 基于夹持力角度与压力角的机构优化设计49-54
• 3.7 本章小结54-55
• 第4章 自定心中心架有限元分析55-75
• 4.1 不受磨削力工况下中心架有限元分析55-66
• 4.1.1 模型准备55-56
• 4.1.2 材料属性设置56-57
• 4.1.3 定义连接57-58
• 4.1.4 单元类型定义、选择及网格划分58-59
• 4.1.5 有限元结构约束和载荷的施加59
• 4.1.6 仿真结果与后处理59-66
• 4.2 受磨削力工况下自定心中心架有限元分析66-74
• 4.2.1 模型准备66-67
• 4.2.2 定义连接67
• 4.2.3 单元类型定义、选择及网格划分67-68
• 4.2.4 有限元结构约束和载荷的施加68
• 4.2.5 仿真结果与后处理68-74
• 4.3 本章小结74-75
• 第5章 自定心中心架仿真分析与样机制作75-93
• 5.1 未受磨削力工况下的自定心中心架动力学仿真分析75-80
• 5.1.1 模型准备75
• 5.1.2 添加约束75-78
• 5.1.3 求解与后处理78-80
• 5.2 受磨削力工况下的自定心中心架动力学仿真分析80-82
• 5.2.1 求解与后处理81-82
• 5.3 自定心中心架运动学仿真分析82-89
• 5.4 样机试制89-92
• 5.4.1 平动凸轮的试制89-91
• 5.4.2 夹臂试制91-92
• 5.4.3 中心架总装配92
• 5.5 本章小结92-93
• 结论与展望93-95
• 全文总结93-94
• 展望94-95
• 参考文献95-99
• 附录99-106
• 攻读硕士学位期间取得的科研成果106-108
• 致谢108

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本文编号：339942