双铣头数控螺杆铣床径向进给系统动力学分析与研究

发布时间：2017-10-11 22:26

  本文关键词：双铣头数控螺杆铣床径向进给系统动力学分析与研究

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【摘要】：双铣头数控螺杆铣床是一种新开发的螺杆加工设备,采用双铣头同时加工,加工长度为3.6m螺杆的时间由原18小时缩短为10小时,缩短了生产周期,大大提高了生产效率。课题在总结和分析双铣头数控铣床结构设计的基础上,针对铣床加工精度需要提高的问题,选择径向进给系统为研究对象,对径向进给系统主传动机构进行运动学分析,建立径向进给系统动力学模型,并利用ADAMS软件进行仿真分析,最终通过现场测试实验和数据分析验证理论分析方案的正确性,为提高铣床加工精度提供改进依据。论文主要研究内容包括:首先,分析国内外机床动力学发展现况;针对被加工螺杆相对径向进给方向存在加工误差问题,研究双铣头数控铣床结构设计方案、加工工艺和误差情况,确定铣床径向进给系统为研究对象,选择ADAMS软件为动力学分析平台。其次,实际测绘径向进给系统结构尺寸数据;了解双铣头数控螺杆铣床径向进给系统机构技术参数,建立Pro/E三维模型;根据螺杆加工工艺和实际工况对径向进给系统进行简化受力分析。第三,对齿轮传动机构和丝杠传动机构进行运动学分析,根据实际情况分析机构参数误差对机构传动的误差传递函数;以Hertz接触理论和动摩擦理论为基础,依据拉格朗日方程建立径向进给系统动力学模型;分析滑块安装螺栓拧紧力矩大小对系统输入扭矩和动力学特性的影响,最终得到系统更优阻尼特性和加工稳定性。第四,将径向进给系统Pro/E三维模型导入ADAMS仿真软件中,通过ADAMS软件对径向进给系统进行运动学和动力学仿真分析,分析获取径向进给系统运动学和动力学模型参数曲线。第五,选择径向进给系统齿轮传动机构输出角度、丝杠传动机构径向位移量和系统径向加速度三个参数进行现场测试实验。根据系统结构特点和实验参数,合理设计实验方案和选择实验参数测点;编写LabVIEW数据采集程序;通过工控机与数据采集卡以及各传感器的连接,实现了角度、位移和加速度信号数据的采集与保存。第六,实验数据处理与分析。将角度数据和位移数据与理论值对比,直观分析齿轮传动机构和丝杠传动机构传动误差情况;利用MATLAB对加速度数据进行频域积分,得到系统位移信号曲线,通过分析系统位移波动量变化情况反映系统加工稳定性,分析结果表明系统位移波动量随滑块安装螺栓拧紧力矩的减小呈现先减小后增大趋势,与仿真分析结果趋势一致。课题分析结果对铣床径向进给系统加工精度的提高和铣床整体加工精度提高具有重要参考价值。
【关键词】：数控螺杆铣床 动力学 ADAMS 动态测试 数据处理
【学位授予单位】：五邑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG547
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题概述11-12
• 1.1.1 课题研究背景与基础11
• 1.1.2 课题研究目标与意义11-12
• 1.2 机床动力学研究现状12-14
• 1.3 研究的技术路线和关键技术14-15
• 1.3.1 研究的技术路线14
• 1.3.2 研究的关键技术14-15
• 1.4 章节安排15-17
• 第二章 双铣头数控螺杆铣床径向进给系统结构及受力分析17-33
• 2.1 双铣头数据螺杆铣床简介17-21
• 2.1.1 螺杆功能及参数说明17-18
• 2.1.2 双铣头数控螺杆铣床结构简介18-20
• 2.1.3 双铣头数控螺杆铣床加工工艺及工况20-21
• 2.2 双铣头数据螺杆铣床径向进给系统21-27
• 2.2.1 径向进给系统运动链21-22
• 2.2.2 径向进给系统运动副及相关参数22-25
• 2.2.3 径向进给系统三维建模25-27
• 2.3 双铣头数控螺杆铣床径向进给系统受力分析27-32
• 2.3.1 切削力27-29
• 2.3.2 各部分质量29
• 2.3.3 主要机构受力分析29-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第三章 双铣头数控螺杆铣床径向进给系统动力学特性分析33-46
• 3.1 径向进给系统运动学分析33-39
• 3.1.1 误差传递函数33-34
• 3.1.2 齿轮传动机构运动学分析34-37
• 3.1.3 丝杠传动机构运动学分析37-39
• 3.2 径向进给系统动力学分析39-45
• 3.2.1 拉格朗日动力学方程39
• 3.2.2 径向进给系统激振力分析39-42
• 3.2.3 径向进给系统子结构划分42-43
• 3.2.4 径向进给系统动力学模型43-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 双铣头数控螺杆铣床径向进给系统仿真分析46-57
• 4.1 ADAMS简介46-47
• 4.2 径向进给系统ADAMS仿真分析47-56
• 4.2.1 径向进给系统ADAMS模型47
• 4.2.2 齿轮传动机构运动学仿真分析47-49
• 4.2.3 丝杠传动机构运动学仿真分析49-51
• 4.2.4 径向进给系统动力学仿真分析51-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第五章 双铣头数控螺杆铣床径向进给系统动态测试实验57-75
• 5.1 测试实验方案与步骤57-59
• 5.2 测试实验对象及参数59-60
• 5.3 测试实验仪器选用与标定60-68
• 5.3.1 角度传感器60-64
• 5.3.2 电涡流位移传感器64-66
• 5.3.3 加速度传感器66-67
• 5.3.4 数据采集卡67-68
• 5.4 LabVIEW数据采集程序68-71
• 5.5 测试实验测点布置和仪器连接71-74
• 5.6 本章小结74-75
• 第六章 数据处理与分析75-84
• 6.1 数据处理方法75
• 6.2 实验数据分析75-83
• 6.2.1 角度数据分析76-77
• 6.2.2 位移数据分析77-79
• 6.2.3 加速度数据分析79-83
• 6.3 本章小结83-84
• 结论与展望84-86
• 1 结论84-85
• 2 展望85-86
• 参考文献86-90
• 致谢90-91
• 读学位期间发表的学术论文91-92
• 附录 192-94

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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本文编号：1015109