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随着对齿轮传动高质量的要求,对齿轮机床的性能也提出了更高的要求。为研究、设计和开发高性能的机床,单纯运用传统的物理实验法,费工费时;若采用通常的理论分析法,其过程繁琐复杂,结果不够直观。近年来出现的基于多体系统理论的仿真技术为精确的研究这类复杂系统提供了有效的手段。本论文以YT5140型数控插齿机为对象,以提高机床加工精度、减小机床振动和噪声为目标,基于多体系统理论对数控插齿机传动箱系统进行动力学特性分析。
基于多体系统理论,根据设计建立插齿机主传动系统多体动力学仿真模型,并对样机进行运动学仿真分析,研究了部件的运动规律。在此基础上,进一步分析了结合处轴承静态特性,并根据公式计算出各支承刚度。研究了的影响支承刚度的参数,对参数进行灵敏度分析选择最佳刚度的结构参数,在此前提下通过减小半径间隙h0或增加供油压力米提高轴承刚度,为优化后的改进提供依据。
通过对样机加载并柔性化模拟支承部件,实现了工作过程的动态仿真。通过参数化分析,给出了单个支承刚度变化对插刀跳动影响的关系图及初始值处灵敏度,基于分析结果给出了关注刚度组合变化对目标的影响,优化后端跳由4.1μm降为2.2μm,仅为原米的53.7%。
最后对机床所受不平衡外传力进行研究。通过对主运动机构动力学分析,给出了作用在机身上的支承反力变化规律。对影响不平衡外传力的因素进行研究,给出不同因素与平衡外传力关系。为降低不平衡外传力的影响进行了平衡设计,最终给出行程为60mm、80mm、100mm时的平衡方案,平衡后主传动轴处外传力得到很大改善,该处轴承振动量也相应大幅减小。