六轴四联动平面包络环面蜗杆数控磨床的数字化设计与有限元分析

摘要

环面蜗杆传动因其显著的传动优势，在交通、冶金、起重、太阳能等领域得到了广泛的应用。但由于其齿面形状复杂、加工制造困难，导致环面蜗杆传动在工程技术领域的应用受到了很大的制约，针对这一现状，本文对平面包络环面蜗杆生产设备中的精密加工级数控磨床进行数字化设计和有限元分析研究，其主要研究工作与成果如下： 首先，探讨了平面包络环面蜗杆的齿面的成形原理以及平面包络蜗杆的传统加工方法，论证了虚拟插补中心距法加工环面蜗杆的可行性。提出了六轴四联动数控磨床应用于环面蜗杆加工的改进方案，并对该设计方案下的机构运动参数和加工适应性开展分析。 其次，基于虚拟插补中心的加工原理，依据砂轮产形面和蜗杆齿面的加工啮合关系，建立了平面包络环面蜗杆的齿面方程，建立了啮合函数与啮合方程，通过坐标转换，确定了环面蜗杆两侧齿面的数学方程。 第三，运用MATLAB软件，完成了特定算例下平面包络蜗杆的砂轮接触线建模，蜗杆双侧齿面建模，验证了齿面方程的正确性，同时为三维实体数字化建模提供了三维数据。 第四，完成了磨床C轴转台的方案设计和部件选型、B轴的传动方案设计、A轴磨头回转支撑转台的方案设计与部件选型、砂轮SP轴电主轴的部件选型，完成了数控磨床的数控系统、伺服驱动和伺服电机的选型，运用Solidworks三维建模软件，搭建了六轴四联动平面包络环面蜗杆数控磨床的数字化模型。 第五，使用Solidworks软件的Simulation功能对磨头回转支撑转台和A-SP轴连接板进行有限元分析，在分析结果指导下完善了零件结构，确保机床设计方案的可行性与可靠性。 本文从平面包络环面蜗杆加工原理入手，完成了六轴四联动数控磨床的数字化开发，对这种新型磨床的设计、制造具有一定的指导意义。而这种新型数控磨床的成功应用也将对平面包络环面蜗杆传动的推广应用起到一定的作用。

目录

第一个书签之前