超聲珩齒振動(dòng)系統(tǒng)的理論設(shè)計(jì)與仿真分析.pdf

1、超聲珩齒技術(shù)是一種新的齒輪精加工方法，它將超聲振動(dòng)切削引入到傳統(tǒng)珩齒加工，形成超聲珩齒復(fù)合加工，用這種方法加工出的齒輪精度高、表面粗糙度低、承載能力強(qiáng)，能夠滿足現(xiàn)代機(jī)械對高精密齒輪各方面的使用要求。實(shí)踐表明，超聲珩齒珩磨效率高、珩輪壽命長，既可以解決傳統(tǒng)珩齒加工效率低、珩輪易堵塞等缺陷，又可以充分發(fā)揮超聲切削的優(yōu)勢，也為齒輪精密加工提供了一個(gè)新的研究方向。
　　 超聲珩齒振動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是超聲珩齒技術(shù)的關(guān)鍵，振動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞直接

2、影響整個(gè)工藝系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。超聲振動(dòng)系統(tǒng)研究的方向是尋求一種最佳的設(shè)計(jì)方法，使整個(gè)系統(tǒng)諧振于一定的工作頻率，保證切削振動(dòng)的幅值，從而達(dá)到復(fù)合加工的目的。本文針對傳統(tǒng)振動(dòng)系統(tǒng)全諧振設(shè)計(jì)理論的不足，通過對各種振動(dòng)理論進(jìn)行研究分析，確定了采用非諧振設(shè)計(jì)理論來設(shè)計(jì)超聲珩齒振動(dòng)系統(tǒng)的變幅器。
　　 本論文得到了國家自然科學(xué)基金“非諧振單元變幅器設(shè)計(jì)理論及其齒輪超聲剃珩齒應(yīng)用(5097519)”的資助，在查閱了大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用非諧振設(shè)

3、計(jì)理論設(shè)計(jì)了兩種類型的變幅器，并通過參數(shù)化建模和有限元分析驗(yàn)證了這種設(shè)計(jì)方法的可行性和可靠性。
　　 論文的主要研究內(nèi)容有:
　　 (l)在了解超聲加工技術(shù)、超聲珩齒工藝系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了目前超聲珩齒振動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的研究現(xiàn)狀，提出了采用非諧振設(shè)計(jì)理論進(jìn)行超聲珩齒振動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
　　 (2)詳細(xì)概括了超聲珩齒振動(dòng)系統(tǒng)非諧振設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)理論，推導(dǎo)了等截面和變截面細(xì)桿縱向振動(dòng)以及薄圓盤彎曲振動(dòng)的頻率方程，并對其

4、進(jìn)行了求解。
　　 (3)根據(jù)非諧振設(shè)計(jì)理論，分別設(shè)計(jì)了圓錐形、帶孔圓錐形和懸鏈形變幅器，建立了變幅器的數(shù)學(xué)模型，分析了變幅桿的縱向振動(dòng)和環(huán)盤的彎曲振動(dòng)的振型和位移分布。根據(jù)相應(yīng)的邊界禍合條件分別建立了頻率方程，通過數(shù)學(xué)軟件MATLAB計(jì)算出變幅器的諧振長度，確定變幅器的尺寸，為下一步的建模和有限元分析提供數(shù)據(jù)。
　　 (4)用Pro/E軟件對變幅器模型進(jìn)行了參數(shù)化建模，通過Pro/E和ANSYS間的通道把模型導(dǎo)入AN5