插齿机主插齿机构优化设计与研究

摘要

现代机床正朝着高速度、高精度和高效率的方向发展，插齿机床也不例外，在高速插削下，许多麻烦也相应出现，包括振动、冲击和噪声等等，这些都会影响插齿机床的加工性能。因此，对插齿机床动态性能问题进行研究具有重要意义。
　　本文以YT5140型数控插齿机床为研究对象，在研究了齿轮插削加工原理以及插齿刀附加转动运动规律的基础上，得出了相关理论公式，为从动力学方面对数控插齿机床中的主传动机构进行动态性能分析提供理论基础。
　　现在绝大部分插齿机主插齿机构用的是曲柄滑块机构，滑块来回运动速度变化范围很大，实际加工时，需要增加切入和切出较长一段空切行程，才能获得比较均匀的切齿工作行程切削速度。主插齿机构的动态性能直接关系到插齿机床的高速和高精度等特性能否实现。本文首先建立了主插齿机构的虚拟样机模型，得到主插齿机构的动态仿真结果，仿真结果显示该主插齿机构并不具有急回特性。在比较了曲柄转动导杆－曲柄滑块型六杆机构与曲柄滑块机构的性能特点基础上，本文选用了曲柄转动导杆－曲柄滑块型六杆机构替代传统的主插齿机构来重点研究。
　　同时拿新型机构滑块在加工行程内的瞬时速度对平均速度的均方偏差和工作行程中最大的速度差为目标函数，拿新型机构的各个构件尺寸和固有构件角度差为设计变量，确定必要的约束条件，把机构关系简化为数学方程式，通过一定的优化方法，得到优化结果。用专业建模软件proe建立优化后的曲柄转动导杆－曲柄滑块型六杆机构新机构，导入专业系统动力学软件adams中，输出优化后的新机构运动学参数，与优化前机构的运动学参数作对比研究，验证优化后的效果。从对比结果来看，新机构运动学参数得到很大改善，可改善插齿刀加工过程。
　　有了优化结果，结合插齿机传动箱系统原来结构尺寸和位置要求进行新机构改造设计，改造设计的同时尽量减小机构惯性力，并对让刀机构中的凸轮重新设计。整机的模态分析是非常必要的。利用非线性分析软件abaqus，得到固有频率和振型图，分析振动危险频率，在一定的插削速度下，合理设计传动齿轮的齿数，作为整个设计的一个参考。

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第1章 绪 论

1.1论文研究的目的和意义

1.2插齿机国内外现状

1.3主插齿机构和设计方法的研究状况

1.4本文主要研究工作

第2章 插齿机原理和优化设计理论

2.1数控插齿机工作原理

2.2主插齿机构

2.3 Adams简介

2.4优化设计理论方法

2.5本章小结

第3章 传动箱多体系统运动学建模

3.1概述

3.2 YT5140传动箱系统三维实体建模

3.3传动箱系统运动学建模

3.4 插齿机传动箱系统机构运动学仿真

3.5本章小结

第4章 主传动机构运动分析和优化设计

4.1 概述

4.2设计方案的选择

4.3 曲柄转动导杆－曲柄滑块型六杆机构的运动分析

4.4 主运动机构优化数学模型

4.5模型的优化

4.6几何建模与运动仿真验证

4.7 本章小结

第5章YT5140插齿机改造设计和模态分析

5.1主运动机构的改造设计

5.2让刀机构中共轭凸轮的重新设计

5.3模态分析

5.4本章小结

总结与展望

全文总结

展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢