端铣加工齿轮的运动学仿真及动力学特性的研究

发布时间：2017-05-15 12:17

  本文关键词：端铣加工齿轮的运动学仿真及动力学特性的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：与传统齿轮加工相比,端铣刀的刀轴较短且参与切削的刀齿较多,刀具刚性好,铣削加工较平稳,能够有效提高毛坯的金属去除率。刀轴上多镶嵌硬质合金刀片,切削刃磨损较慢,刀具寿命长,有效提高生产效率。因此,采用端铣刀、球头铣刀等通用铣刀对渐开线齿轮进行端铣加工,能够获得较高的表面质量及生产效率。本文对采用通用铣刀端铣齿轮的加工方法进行了深入的研究,主要研究了渐开线齿轮的运动学仿真及动力学特性,并对其进行振动分析,具有一定现实意义,为开展此项技术的实际应用打下了理论基础。本文基于渐开线齿轮的三维建模,根据大模数齿轮和二级太阳轮的工件材料、刀具材料及加工工艺等参数,对其进行端铣加工的刀具轨迹仿真及机床仿真,并通过建立刀具齿轮的数学模型对其进行运动学仿真及动力学特性的研究。利用CATIA软件的曲面设计功能对大模数齿轮和二级太阳轮进行了三维参数化建模,并基于UG软件对其进行刀具轨迹的仿真及后置处理。利用VERICUT软件进行虚拟仿真,进行渐开线齿轮的加工代码验证和程序优化。通过ADAMS及ANSYS软件建立了刀具齿轮铣削系统的刚柔耦合虚拟样机模型,并基于系统真实的运动情况进行运动学仿真分析。利用ANSYS研究了齿轮的模态振型,得到固有频率及振型,建立了振动系统模型,得到工件在X、Y、Z三方向及空间的频率响应特性。最后,通过在车铣复合加工中心上进行了模拟试验加工,验证了通用铣刀端铣加工大模数齿轮齿廓的可行性,说明齿轮齿廓端铣加工方法的正确性及可实施性。通过运动学仿真和动力学特性的研究,以及模拟试验可知采用通用铣刀端铣加工齿轮的方法具备较好的实用性,突破了传统加工方法的加工模式,有效减少加工时间及加工成本,具有实际创新和现实意义。
【关键词】：端铣 齿轮 运动学 仿真 振动分析
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG611
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 课题研究背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 滚齿加工的国内外研究现状12-13
• 1.2.2 插齿加工的国内研究现状13-14
• 1.2.3 铣齿加工的国内外研究现状14-15
• 1.3 端铣加工齿轮技术15-19
• 1.4 主要研究内容19
• 1.5 本章小结19-20
• 第2章 端铣加工齿轮刀具轨迹生成20-34
• 2.1 CATIA软件介绍20
• 2.2 齿轮的参数化建模20-24
• 2.2.1 齿轮的基本参数21
• 2.2.2 齿轮的三维建模21-24
• 2.3 端铣加工齿轮的仿真研究24-33
• 2.3.1 端铣加工二级太阳轮的工艺参数选择24-27
• 2.3.2 端铣加工大模数齿轮的工艺参数选择27-28
• 2.3.3 端铣加工齿轮加工仿真过程28-32
• 2.3.4 端铣加工齿轮的后置处理32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第3章 基于VERICUT的加工过程仿真和优化34-47
• 3.1 基于VERICUT的加工过程仿真34-41
• 3.1.1 仿真分析35-36
• 3.1.2 仿真过程36-41
• 3.2 基于VERICUT的加工过程优化41-46
• 3.3 本章小结46-47
• 第4章 端铣加工齿轮的动态特性仿真分析47-74
• 4.1 基于虚拟样机技术的运动学仿真分析47-52
• 4.1.1 动力学仿真软件ADAMS47-49
• 4.1.2 仿真分析过程49-52
• 4.2 刚柔耦合样机模型的建立与仿真52-63
• 4.2.1 模态分析52-55
• 4.2.2 模态中性文件的建立55-58
• 4.2.3 仿真与结果分析58-63
• 4.3 振动分析63-72
• 4.3.1 基于ADAMS振动系统模型的建立64-66
• 4.3.2 仿真与结果分析66-72
• 4.4 本章小结72-74
• 第5章 齿轮齿廓的试验验证74-79
• 5.1 试验目的74
• 5.2 试验条件74-76
• 5.2.1 工件材料74-75
• 5.2.2 加工刀具75
• 5.2.3 试验设备75-76
• 5.3 试验结果76-78
• 5.4 本章小结78-79
• 结论79-81
• 参考文献81-86
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果86-87
• 致谢87-88

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本文编号：367760