数控转台中不同滚子类型弧面凸轮机构的静、动态特性仿真分析研究

摘要

数控转台作为数控机床的关键功能部件之一,在许多数控机床尤其是多轴加工中心中不可或缺。目前,绝大部分数控转台的核心传动部件均采用蜗轮蜗杆机构,但蜗轮蜗杆机构传动磨损大、承载能力差、定位精度不高,极大影响了数控转台的定位精度,加工效率和使用寿命。因此,研制高精大扭矩数控转台对新型传动机构的应用需求显得尤为迫切。弧面凸轮机构作为一种新型传动机构,具有结构紧凑、承载能力强、使用寿命长、易于维护等许多优越于蜗轮蜗杆机构的特点,已引起国内外高度关注。由于弧面凸轮机构具有不同滚子类型,如何选取合理滚子类型以获得最佳的传动特性成为新型数控转台研制开发中的一项重要课题。因此,迫切需要深入研究数控转台中不同滚子类型弧面凸轮机构的静、动态特性。本文运用弧面凸轮机构空间啮合理论、静力学分析、模态分析和瞬态动力学分析等理论和方法,利用UG及其Open Grip二次开发工具、有限元分析软件ANSYS Workbench揭示圆柱、圆锥、球锥和鼓型四种不同滚子类型弧面凸轮机构的静、动态特性的规律,具体研究工作如下:
　　1)通过分析弧面凸轮机构的空间啮合原理,推导圆柱、圆锥、球锥和鼓型四种不同滚子类型弧面凸轮机构的工作廓面方程;基于UG及其Open Grip二次开发工具对四种不同滚子类型弧面凸轮机构进行三维实体建模、虚拟装配和运动仿真,以验证建模和装配的正确。
　　2)利用ANSYS Workbench软件的静力学分析模块对四种不同滚子类型弧面凸轮机构在相同外载作用下进行静力学分析,得到弧面凸轮及从动盘的位移云图、应变云图和应力云图,并对结果进行对比分析。
　　3)利用ANSYS Workbench软件的模态分析模块对四种不同滚子类型弧面凸轮机构进行模态分析,得到弧面凸轮及从动盘的固有频率和振型,并对结果进行对比分析。
　　4)利用ANSYS Workbench软件的瞬态动力学模块对四种不同滚子类型弧面凸轮机构进行瞬态动力学分析,得到弧面凸轮机构受到的最大应力、应变曲线、及接触压力曲线,并对结果进行对比分析。
　　综上,本文的研究为新型数控转台研制采用合适滚子类型弧面凸轮机构提供了科学理论依据,为提升我国数控转台产品质量具有积极促进作用。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

主要符号对照表

第1章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状综述

1.3 研究目标及内容

1.4 小结

第2章 不同滚子类型弧面凸轮廓面方程推导

2.1 引言

2.2 弧面凸轮机构概述

2.3 四种滚子类型弧面凸轮工作廓面方程推导

2.4 压力角的计算

2.5 弧面凸轮机构主要尺寸的确定

2.6 小结

第3章 不同滚子类型弧面凸轮机构三维实体建模

3.1 引言

3.2 UG/Open Grip简介

3.3 四种滚子类型弧面凸轮机构三维实体建模

3.4 小结

第4章 不同滚子类型弧面凸轮机构静力学分析

4.1 引言

4.2 ANSYS Workbench简介

4.3 静力学分析概述

4.4 基于ANSYS Workbench对弧面凸轮机构静力分析

4.5 小结

第5章 不同滚子类型弧面凸轮机构模态分析

5.1 引言

5.2 模态分析概述

5.3 ANSYS Workbench 模态分析流程

5.4 四种滚子类型弧面凸轮机构的模态分析

5.5 小结

第6章 不同滚子类型弧面凸轮机构瞬态动力学分析

6.1 引言

6.2 瞬态动力学分析概述

6.3 ANSYS Workbench中接触处理方法

6.4 ANSYS Workbench 瞬态动力学分析流程

6.5 四种滚子类型弧面凸轮机构瞬态动力学分析

6.6 小结

结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及研究成果

学术论文:

参与项目：