大規(guī)格成形磨齒機(jī)誤差映射規(guī)律及部分誤差產(chǎn)生機(jī)理研究.pdf

1、直徑3米以上大規(guī)格高精度齒輪是大型艦船、大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī)和重載工程機(jī)械等高端裝備上的關(guān)鍵核心基礎(chǔ)件，其精度的高低直接影響了我國高端裝備的服役性能和核心競爭力。然而，由于作為加工大規(guī)格齒輪專用數(shù)控磨齒機(jī)的精度演變及控制機(jī)理的理論表述不深入、定量化程度低，只能沿用傳統(tǒng)的安全系數(shù)或經(jīng)驗(yàn)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，嚴(yán)重限制了其加工完成的齒輪等基礎(chǔ)元件傳動精度、負(fù)載能力和使用壽命等性能的提高。雖然在2014年我國首次研制了直徑3米大規(guī)格數(shù)控成形磨齒機(jī)，但由于大

2、規(guī)格磨齒機(jī)精度的演變機(jī)理并未完全揭示，且沒有支持開展該共性基礎(chǔ)理論研究，因此上述大規(guī)格磨齒機(jī)的加工精度及精度穩(wěn)定性與國際同類機(jī)床相比差距仍十分明顯，遠(yuǎn)不能滿足重點(diǎn)行業(yè)的齒輪加工要求。因而，開展大規(guī)格數(shù)控磨齒機(jī)精度演變本質(zhì)規(guī)律的理解和探索具有十分重要的意義。
　　本文主要研究了大規(guī)格數(shù)控磨齒機(jī)的多源誤差對齒輪誤差的定量映射機(jī)制和成形磨齒機(jī)機(jī)床的多源誤差產(chǎn)生的機(jī)理這兩大問題。本文的主要研究內(nèi)容如下：
　　大規(guī)格成形磨齒機(jī)加工系統(tǒng)

3、誤差對齒輪精度的定量映射規(guī)律。通過對齒輪成形磨削原理的分析，給出了由齒輪參數(shù)和加工參數(shù)求解砂輪廓形的計(jì)算方法；建立了包含裝配誤差、運(yùn)動誤差和主軸伺服誤差的大規(guī)格成形磨齒機(jī)誤差模型和齒輪誤差計(jì)算方法模型；最后，針對齒輪磨削實(shí)例，使用上述模型在MATLAB中計(jì)算出了機(jī)床誤差對齒輪誤差的定量映射規(guī)律。
　　大規(guī)格數(shù)控成形磨齒機(jī)在靜力作用下變形誤差和機(jī)床的模態(tài)變形。分析了大規(guī)格磨齒機(jī)特殊結(jié)構(gòu)，使用專業(yè)三維建模軟件Solidworks和有限

4、元分析軟件ANSYS workbench對大規(guī)格成形磨齒機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模、整機(jī)結(jié)構(gòu)的靜力分析和模態(tài)分析。得到了機(jī)床在重力和模態(tài)作用下的變形量，為提高機(jī)床的動/靜剛度和優(yōu)化機(jī)床結(jié)構(gòu)提供了依據(jù)。
　　大規(guī)格成形磨齒機(jī)電主軸熱致變形的影響。通過理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合方法研究不同轉(zhuǎn)速下電主軸熱變形的變化，通過研究各溫度測點(diǎn)同主軸熱伸長量的多元關(guān)系從而建立電主軸的熱誤差模型，探究了不同工況下主軸熱變形的變化。實(shí)驗(yàn)表明，該模型具有預(yù)測不同轉(zhuǎn)速下電