可调曲柄长度圆周平动刀架的研究及精度分析

摘要

曲轴加工刀架系统作为曲轴复合加工车床的关键部分，它的结构性能直接影响着整个车床的加工质量以及精度，所以对曲轴复合加工车床的刀架系统进行综合研究是很有必要的。根据随动车削的原理，为保证刀具能够在被加工曲轴沿回转中心做圆周转动的情况下始终保持与连杆轴颈接触并达到车削外圆的效果，采用了平行四边形的刀架机构。由于存在杆长误差以及相位误差，实际加工装配出来的平行四边形刀架机构不能达到理想的切削状态，因此需要对存在杆长误差和相位误差下的刀架机构进行精度分析，比较在不同的误差条件下刀具所加工出来的效果。
　　 对刀架系统进行结构设计，不仅要考虑如何调节整个刀架系统的高度，如何驱动刀架系统，还要给出刀架平衡方案。从运动学的角度看，刀架的不对称结构以及较大的质量必然导致刀架系统在转动时会产生较大的惯性力，如果不对该惯性力加以平衡，整个车床的加工质量将受到很大影响，因此设计合理的结构平衡惯性力是很有必要的。综合各方面因素，设计出比较切实可行的刀架结构设计方案，由于对称结构的刀架系统要优于非对称结构，所以选定对称结构的刀架为最终方案。总体结构设计完毕，就能够确定下来各个部分的具体尺寸参数，进而可以求得相应的配重情况。
　　 完成了刀架的结构设计后，利用三维软件对刀架进行模型建立。另外，对刀架系统中受力情况最为复杂的连杆部分进行有限元分析，通过ANSYS软件得到连杆的应力应变云图，发现薄弱位置为筋板与轴承孔连接的过渡圆角处，而且筋板本身的应力分布情况不甚理想。据此对连杆结构进行优化，增大过渡圆角处半径，加厚筋板，再次分析发现其力学性能要优于之前的连杆结构。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 国内外相关现状分析

1．3 课题研究内容及方法概述

第二章 刀架运动学分析

2．1 刀架随动车削原理

2．2 平动刀架机构分析

2．2．1 平行四边形机构

2．2．2 带移动副的五杆机构

2．3 平行四杆机构精度误差分析

2．3．1 存在杆长误差时的刀架精度分析

2．3．2 存在相位误差时的刀架精度分析

2．4 本章小结

第三章 刀架结构总体设计

3．1 基本方案的确定

3．1．1 曲柄调整设计

3．1．2 驱动方式的选择

3．1．3 刀架的平衡设计

3．2 前期参数确定

3．2．1 切削力的计算

3．2．2 切削功率的计算

3．2．3 前后曲柄支座受力分析

3．3 刀架结构设计

3．3．1 基本设计准则和要求

3．3．2 机架材料选择

3．3．3 前曲柄结构设计

3．3．4 后曲柄结构设计

3．3．5 中间连杆结构设计

3．3．6 刀架机构总体设计

3．4 动平衡计算

3．5 本章小结

第四章 刀架连杆的有限元分析

4．1 有限元方法与ANSYS概述

4．2 刀架连杆建模

4．3 定义单元属性以及网格划分

4．3．1 单元选取

4．3．2 网格划分

4．4 模型边界条件的确定

4．4．1 载荷分析

4．4．2 边界约束

4．5 结果分析

4．6 连杆结构优化

4．7 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

致谢

参考文献