數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)臺傳動鏈靜動剛度匹配設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、轉(zhuǎn)臺作為數(shù)控機(jī)床的核心功能部件,其性能直接影響整機(jī)的性能及零件的加工質(zhì)量。本文以轉(zhuǎn)臺典型傳動鏈為研究對象,以提高轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)進(jìn)給靜動態(tài)精度為目標(biāo),系統(tǒng)地研究了轉(zhuǎn)臺傳動鏈扭轉(zhuǎn)靜動剛度的匹配設(shè)計(jì)方法,取得如下成果:
　　構(gòu)建轉(zhuǎn)臺傳動鏈的統(tǒng)一扭轉(zhuǎn)靜剛度模型。在分析傳動鏈各單元剛度的基礎(chǔ)上,根據(jù)傳動鏈的靜力平衡條件,獲得傳動鏈相鄰單元實(shí)際轉(zhuǎn)角關(guān)系的通用模型;結(jié)合扭轉(zhuǎn)靜剛度定義,建立了傳動鏈的靜剛度模型。通過與有限元仿真結(jié)果進(jìn)行比較,驗(yàn)證了模

2、型的正確性。該模型可有效地評價(jià)傳動鏈靜剛度,避免了有限元仿真及實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性。
　　基于靜剛度與各設(shè)計(jì)參數(shù)的映射關(guān)系,利用直接微分法及連續(xù)求導(dǎo)法則,構(gòu)建了靜剛度關(guān)于各參數(shù)的靈敏度解析模型。與差分法進(jìn)行對比,驗(yàn)證了解析模型的正確性;該模型可用于指導(dǎo)傳動鏈剛度薄弱環(huán)節(jié)的參數(shù)修改,避免了利用靜剛度模型的反復(fù)計(jì)算過程,提高了設(shè)計(jì)效率。
　　從正向設(shè)計(jì)的角度出發(fā),提出轉(zhuǎn)臺傳動鏈扭轉(zhuǎn)靜剛度匹配設(shè)計(jì)方案。通過靈敏度分析,得到傳動鏈各環(huán)節(jié)扭轉(zhuǎn)

3、剛度及嚙合剛度對傳動鏈靜剛度的不同影響規(guī)律;基于此,提出首先進(jìn)行傳動比分配,然后進(jìn)行傳動軸扭轉(zhuǎn)剛度校核的匹配設(shè)計(jì)方案;通過設(shè)計(jì)實(shí)例,說明了該匹配方案的有效性。
　　提出傳動鏈動剛度匹配設(shè)計(jì)方案。根據(jù)多自由度系統(tǒng)的模態(tài)坐標(biāo)表達(dá)式,通過靈敏度解析法,指出對各階固有頻率影響最大的環(huán)節(jié)。依據(jù)仿真結(jié)果,提出應(yīng)首先進(jìn)行靜剛度匹配,以獲取傳動軸設(shè)計(jì)參數(shù)的取值域;然后從低速級至高速級,逐級構(gòu)建動剛度與軸參數(shù)的匹配關(guān)系圖表,依次確定各級傳動軸參數(shù)。