新型變位機的設(shè)計與研究.pdf

1、重載變位機的設(shè)計與制造對于我國的裝備制造業(yè)尤其是對石油、核電、風(fēng)電等能源設(shè)備及其重要,全面提高重載變位機的設(shè)計、制造能力和技術(shù)水平具有重大的社會意義和經(jīng)濟價值。本文密切結(jié)合國家重大產(chǎn)業(yè)對切削用變位機的迫切需求及其技術(shù)現(xiàn)狀,在國家重大科技專項(2009ZX04002-061)資助下,對該課題的新型變位機進行了比較全面的探索研究工作,以期為提高國內(nèi)的重載變位機設(shè)計與研究做貢獻。本文的設(shè)計研究工作涉及以下幾個方面:(1)改進傳統(tǒng)變位機的翻轉(zhuǎn)系

2、統(tǒng),設(shè)計新的傳動構(gòu)型。通過計算和仿真表明如果利用曲柄搖桿機構(gòu)實現(xiàn)變位機的翻轉(zhuǎn),在相近的條件下相比于比傳統(tǒng)的齒輪傳動系統(tǒng),新型變位機所需主驅(qū)動電機功率更小,其翻轉(zhuǎn)到極限位置時機構(gòu)具有自鎖功能,結(jié)構(gòu)更緊湊,占用空間小。在本變位機的設(shè)計要求下,基于機構(gòu)運動過程中的最小傳動角能達到最大值這個優(yōu)化目標(biāo),對機構(gòu)進行優(yōu)化,優(yōu)化結(jié)果表明對心型曲柄搖桿機構(gòu)能達到最佳的傳動效果,并給出了曲柄搖桿機構(gòu)的各桿件尺寸值。(2)建立了配合切削用變位機的落地式鏜銑床

3、的機床運動學(xué)模型,并且運用桿組法建立了變位機本身的運動學(xué)、動力學(xué)模型。基于虛擬樣機技術(shù),綜合運用Pro/e、ADAMS、ANSYS聯(lián)合對新型變位機進行剛體運動學(xué)、動力學(xué)仿真,同時對變位機機構(gòu)學(xué)性能進行了驗證,為變位機的強度校核、鉸鏈選擇等提供依據(jù)。另外,將變位機中的變形量相對最大的連桿視為柔性體,其余部分視為剛性體,對變位機進行剛?cè)狁詈戏抡?分析柔性連桿對變位機的翻轉(zhuǎn)角度、驅(qū)動力的影響;將變位機剛體運動學(xué)、動力學(xué)仿真結(jié)果和剛?cè)狁詈戏抡娼Y(jié)

4、果進行比較,這對變位機的運動、動力理論分析、桿件疲勞預(yù)測、誤差分析和控制算法建模都有重要的借鑒意義。(3)介紹了模態(tài)分析的理論基礎(chǔ)以及應(yīng)用,運用ANSYS對新型變位機的兩個關(guān)鍵部件:底座和協(xié)調(diào)桿連接座進行模態(tài)分析,得到了固有頻率和各階振型,分析了零件的脆弱位置,并且提出改進意見。(4)變位機作為落地式鏜銑床的重要部件,其可靠性直接影響機床的加工精度。故運用模糊理論建立了新型變位機的翻轉(zhuǎn)軸剛度模糊可靠性數(shù)學(xué)模型和機構(gòu)運動可靠性數(shù)學(xué)模型,分