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

1、直徑3米以上大規(guī)格高精度齒輪是大型艦船、大功率風力發(fā)電機和重載工程機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)控磨齒機的精度演變及控制機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)驗方法進行設(shè)計，嚴重限制了其加工完成的齒輪等基礎(chǔ)元件傳動精度、負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，但由于大

2、規(guī)格磨齒機精度的演變機理并未完全揭示，且沒有支持開展該共性基礎(chǔ)理論研究，因此上述大規(guī)格磨齒機的加工精度及精度穩(wěn)定性與國際同類機床相比差距仍十分明顯，遠不能滿足重點行業(yè)的齒輪加工要求。因而，開展大規(guī)格數(shù)控磨齒機精度演變本質(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)控磨齒機的多源誤差對齒輪誤差的定量映射機制和成形磨齒機機床的多源誤差產(chǎn)生的機理這兩大問題。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)求解砂輪廓形的計算方法；建立了包含裝配誤差、運動誤差和主軸伺服誤差的大規(guī)格成形磨齒機誤差模型和齒輪誤差計算方法模型；最后，針對齒輪磨削實例，使用上述模型在MATLAB中計算出了機床誤差對齒輪誤差的定量映射規(guī)律。
　　大規(guī)格數(shù)控成形磨齒機在靜力作用下變形誤差和機床的模態(tài)變形。分析了大規(guī)格磨齒機特殊結(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)格成形磨齒機結(jié)構(gòu)進行三維建模、整機結(jié)構(gòu)的靜力分析和模態(tài)分析。得到了機床在重力和模態(tài)作用下的變形量，為提高機床的動/靜剛度和優(yōu)化機床結(jié)構(gòu)提供了依據(jù)。
　　大規(guī)格成形磨齒機電主軸熱致變形的影響。通過理論與實驗相結(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。實驗表明，該模型具有預測不同轉(zhuǎn)速下電