數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)弧面凸輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)與仿真分析.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用和普及也越來越廣泛，數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)作為數(shù)控機(jī)床的核心功能部件之一，其性能的高低對(duì)數(shù)控機(jī)床的整體加工精度影響較大，改進(jìn)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使其具有重載、高速、高效率、動(dòng)態(tài)性能良好等特點(diǎn)已經(jīng)成為當(dāng)下研究的熱點(diǎn)。因弧面凸輪具有承載能力強(qiáng)，傳動(dòng)精度高等特點(diǎn)受到廣泛應(yīng)用，將弧面凸輪應(yīng)用于數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)傳動(dòng)對(duì)改善和提高轉(zhuǎn)臺(tái)的傳動(dòng)特性具重要的理論研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　本文以數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)作為研究對(duì)象，針對(duì)牧野臥式加

2、工中心的T2型數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，將弧面凸輪應(yīng)用于該型數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)中。首先對(duì)弧面凸輪結(jié)構(gòu)的主要尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后在UG軟件中對(duì)其進(jìn)行三維實(shí)體建模并導(dǎo)入有限元軟件中進(jìn)行靜力分析和模態(tài)分析，最后對(duì)弧面凸輪機(jī)電耦合動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了研究，主要研究內(nèi)容和工作成果如下:
　　(1)根據(jù)弧面凸輪傳動(dòng)特點(diǎn)，采用回轉(zhuǎn)變化張量法對(duì)弧面凸輪的工作廓面矢量方程、空間嚙合方程、壓力角和接觸應(yīng)力等進(jìn)行了推導(dǎo)，并且根據(jù)數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的實(shí)際工作參數(shù)選定傳動(dòng)方案和電機(jī)，然后

3、以推導(dǎo)的壓力角和接觸應(yīng)力為約束設(shè)計(jì)條件，確定了弧面凸輪的主要結(jié)構(gòu)尺寸，同時(shí)結(jié)合推導(dǎo)的壓力角公式，討論分析了結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)對(duì)壓力角的影響，指出了減小壓力角的方法。
　　(2)根據(jù)推導(dǎo)的工作廓面矢量方程和空間嚙合方程，采用UG軟件對(duì)弧面凸輪進(jìn)行了三維實(shí)體建模，同時(shí)為了便于比較，分別給出了圓柱滾子和圓錐滾子兩種弧面凸輪的實(shí)體模型，并通過對(duì)兩種類型弧面凸輪的運(yùn)動(dòng)仿真分析驗(yàn)證了模型建立和裝配的正確性。
　　(3)采用ANSYS Work

4、bench對(duì)圓柱滾子和圓錐滾子兩種類型弧面凸輪進(jìn)行有限元分析，分析在施加相同載荷情況下弧面凸輪的變形、應(yīng)變和應(yīng)力特性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)存在較大應(yīng)力的位置均為凸輪與轉(zhuǎn)動(dòng)盤滾子接觸處，該情況與弧面凸輪實(shí)際工作狀況相符合，驗(yàn)證了弧面凸輪靜力分析的裝配約束和載荷加載的正確性。對(duì)比兩種類型的弧面凸輪靜力特性，結(jié)果表明圓錐型滾子弧面凸輪的最大應(yīng)力值399.21MPa要小于圓柱型滾子弧面凸輪的最大應(yīng)力值425.14MPa，其靜力學(xué)特性要優(yōu)于圓柱型弧面凸輪，承

5、載能力也更強(qiáng)，同時(shí)為了避免共振形成的過大應(yīng)力，對(duì)弧面凸輪進(jìn)行了模態(tài)分析并給出了相應(yīng)的固有頻率和振型。
　　(4)采用聯(lián)合仿真的方法在ADAMS和Matlab/Simulink軟件中對(duì)弧面凸輪的機(jī)電耦合動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究，通過對(duì)弧面凸輪角速度，角加速度和接觸應(yīng)力的仿真曲線分析可以確定弧面凸輪滿足數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)連續(xù)傳動(dòng)的要求，并且轉(zhuǎn)動(dòng)盤運(yùn)動(dòng)規(guī)律與控制要求一致，證明所設(shè)計(jì)的弧面凸輪是可行的。對(duì)比PI控制前后的曲線，結(jié)果表明采用PI控制后的弧面凸