基于虚拟样机的机床传动系统优化设计

摘要

本文基于虚拟样机软件ADAMS建立了某机床传动系统的扭转振动分析模型,并对该机床传动系统进行了优化设计。本课题的研究内容具有较强的工程背景,研究的成果对机床传动系统的设计和改进具有重要的参考价值。本文主要进行了如下工作:
　　1.选取了一个典型的齿轮副扭转振动模型,通过数学建模和ADAMS仿真两种方式,得出了十分接近的结论,从而验证了一种新型的虚拟仿真齿轮副的有效性。针对某机床传动系统,应用此新型齿轮副模型,建立了完整的传动系统虚拟样机模型,此模型综合考虑了轴的扭转刚度、扭转阻尼,轮齿的啮合刚度、啮合阻尼。
　　2.应用虚拟样机软件ADAMS对传动系统进行了运动学分析,并得出各个传动轴的角速度曲线,从中可以看出各个轴的角速度均有不同程度的波动,且随着传动链的增长,这种波动幅度随之增大。可见轴的扭转弹性以及齿轮的啮合弹性均对传动系统的稳定性产生影响。
　　3.对模型进行了模态分析、受迫振动分析以及谐响应分析,并结合各阶模态的参与因子,得出起作用的主要是系统的前三阶固有频率,这为后面的优化设计提供了目标。
　　4.经过综合比较分析,以各个传动轴的扭转刚度为设计变量,依次研究了它们的变化对前三阶固有频率的影响,结果表明不同轴的扭转刚度发生变化,对前三阶固有频率的影响差别很大,在此基础上对机床传动系统进行了优化。

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第一章 绪论

§1.1 课题的研究背景和意义

§1.2 齿轮系统动力学的研究进展

§1.3 虚拟样机技术

§1.4 ADAMS振动模块

§1.5 基于虚拟样机技术的齿轮传动研究进展

§1.6 本文的主要研究内容

第二章 机床传动系统的建模

§2.1 引言

§2.2 单个齿轮副扭转振动数学模型及其数值解

§2.3 单个齿轮副的ADAMS建模与仿真

§2.4 仿真结果对比

§2.5 YH53200数控机床简介

§2.6 传动系统的三维数字化模型

§2.7 传动系统的ADAMS仿真模型

§2.8 本章小结

第三章 机床传动系统的运动学分析

§3.1 引言

§3.2 各轴转速的理论值

§3.3 各轴转速的仿真曲线

§3.4 理论计算与仿真结果之对比

§3.5 本章小结

第四章 机床传动系统的动力学分析

§4.1 引言

§4.2 建立振动仿真模型

§4.3 模态分析

§4.4 受迫振动分析

§4.5 谐响应分析

§4.6 本章小结

第五章 机床传动系统的优化设计

§5.1 引言

§5.2 基于传动轴扭转刚度的灵敏度分析

§5.3 基于传动系统的优化设计

§5.4 本章小结

第六章 结论与展望

§6.1 结论

§6.2 展望

参考文献

致谢