內(nèi)齒輪銑齒機的銑削動力頭設(shè)計及性能仿真

1、圖書分類號：密 級：畢業(yè)設(shè)計(論文)內(nèi)齒輪銑齒機的銑削動力頭設(shè)計及性能仿真Internal Gear Milling Tooth Machine Milling Power Head Design and Performance Simulation學(xué)生姓名班 級學(xué)號學(xué)院名稱XXX學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明： 所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。論文作者簽名：

2、 日期：日XXX學(xué)位論文版權(quán)協(xié)議書 本人完全了解XXX關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的學(xué)位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸XXX所擁有。XXX有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。XXX可以公布學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫進行發(fā)布和檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。論文作者簽名： 導(dǎo)師簽名：摘 要齒輪加工機床加工圓柱齒輪，傘齒輪及齒輪零件。齒輪加工機床有許多種規(guī)格和品種。比如直徑極小只有幾毫米的小型機床，還有的直徑長達十幾米。齒輪加工機床在各種機械制

3、造中被廣泛應(yīng)用。如汽車、儀表、拖拉機。機床、工程機械、冶金機械、礦山機械。石油、飛機和航天器等。本文設(shè)計的內(nèi)容較為復(fù)雜，要綜合考慮各個方面。結(jié)合自己所學(xué)的知識，并根據(jù)老師的指導(dǎo)借閱書籍進行研究。充分了解內(nèi)齒輪銑齒機的工作原理，對國內(nèi)外的機床進行分析比較，設(shè)計出符合要求的高質(zhì)量內(nèi)容。對各個零件部分進行仔細(xì)計算并進行分析校核。運用自己掌握的CAD知識對機床各個零件部分進行分析和計算，設(shè)計出符合要求的裝配圖及各個零件的圖。最后根據(jù)自己的計算結(jié)果，運用solidworks軟件對自己所設(shè)計的產(chǎn)品進行三維建模，然后進行有限元分析。關(guān)鍵詞: 動力頭；結(jié)構(gòu)設(shè)計；三維建模；復(fù)雜性AbstractGear cut

4、ting machine tool is the processing of cylindrical gear, bevel gear and other parts tooth ministry of machine tools.Gear-producing a variety of different specifications of other parts of the cutting process, small machine can process a few millimeters in diameter gear, machine tool can process tens

5、of meters of large diameter gear, machine tool production as well as efficient and precise machining of high-precision machine tools . Applications in cars, tractors, machine tools, construction machinery, mining machinery, metallurgical machinery, aerospace and other mechanical manufacturing.Variou

6、s kinds of machinery manufacturing.The design of the gear milling machine milling power head I design the content of this article is the research at home and abroad as well as the principles of the internal gear milling machine tooth development work status of the power head, identify its shortcomin

7、gs and areas for improvement design. According to research results, for the current widely used power head were analyzed and compared, the characteristics of the various structures of the integrated design of the power head configuration program. According to the design of bearings, gears, shafts, b

8、olts, etc. for selection calculations and stress check; Finally, according to the design, solidworks software using three-dimensional software for three-dimensional modeling of the power head, and finally the use of ansys-workbench software for the finite element Analysis.Keywords:Power headthe stru

9、cture design3 d modeling and complexity目錄摘 要IAbstractII第1章 緒論1 1.1論文概述11.2銑齒機國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11.3本文研究內(nèi)容31.4本文研究意義3第2章 銑削動力頭方案設(shè)計及計算42.1 總體方案設(shè)計42.2選擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)型式52.3齒輪傳動的設(shè)計計算82.4 軸的設(shè)計計算112.5 軸承選型計算132.6 本章小結(jié)14第3章 內(nèi)齒輪銑齒機銑削動力頭三維建模153.1 Solidworks三維建模技術(shù)153.2內(nèi)齒輪銑齒機銑削動力頭三維建模153.3內(nèi)齒輪銑齒機銑削動力頭裝配243.4 本章小結(jié)26第4章 動力頭

10、關(guān)鍵部件有限元分析274.1模型導(dǎo)入274.2有限元網(wǎng)格劃分274.3載荷添加294.4齒輪軸應(yīng)力位移分析294.4.1應(yīng)力分析294.4.2位移分析304.5本章小結(jié)31第5章 內(nèi)齒輪銑齒機銑削動力頭ADAMS仿真325.1虛擬樣機技術(shù)325.2 ADAMS軟件概述325.4 內(nèi)齒輪銑齒機銑削動力頭運動仿真365.5 本章小結(jié)37參考文獻38致謝39第1章 緒論 1.1論文概述內(nèi)齒輪銑齒機銑削動力頭通過安裝在改進的上，用來加工一定系列的。而銑削動力頭的作用就是加工齒面，通過數(shù)控回轉(zhuǎn)臺和上下滑動的操作和運動。當(dāng)它根據(jù)指令旋轉(zhuǎn)一周后動力頭的指令要求也就完成了。1.2銑齒機國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

11、古代的齒輪是用手工修銼成形的。十六世紀(jì)四十年代 ，歐洲意大利的一位科學(xué)家在制造鐘表時，切齒裝置被制造成功；在十八世紀(jì)八十年代，法國著名科學(xué)家勒內(nèi)憑借他的天賦和努力，制造出一臺齒輪加工機床。它功能實用，帶有切削齒條和內(nèi)齒輪的附加條件，這給人民的生活和工業(yè)的發(fā)展做出了巨大的貢獻。十九世紀(jì)二十年代前后，英國的著名科學(xué)家懷特制造出第一臺多功能機床 。機器性能的發(fā)展在十九世紀(jì)后半期。銑齒機到了20世紀(jì)開始，汽車行業(yè)迎來了它的高峰期，各式各樣的磨齒機陸續(xù)被制造而出。剃齒機于1930年上下在美國制造而出；隨后的二三十年制成珩齒機。1923年，出現(xiàn)了準(zhǔn)漸開線齒錐齒輪銑齒機。在1956年，又制造出一種功能實用的

12、機器。常用的有銑齒機、剃齒機和滾齒機、插齒機等一些機器。內(nèi)齒輪銑齒機作為機械的一種，它是隨著機械文明的發(fā)展而不斷改進的。在內(nèi)齒輪銑齒機的發(fā)展歷史上，雖然很少看到中國的身影，但是，中國在整個機械文明的發(fā)展史上卻做出了巨大的貢獻。中國機械初步形成和緩慢積累時期，這是中國機械發(fā)展的第一個時期。在這段時間內(nèi)，石材和木料是主要的工具。雖然從現(xiàn)在的目光來看，當(dāng)時的機械水平非常落后，但是沒有前人的努力，也不會有當(dāng)今發(fā)達的機械水平。這一斷時期也出現(xiàn)了不少機械工具，比如斧頭、鉆、刀劍、鋤頭、耕田等。這主要是為農(nóng)業(yè)所制作而成。這都是日常成活中必用的工具，到現(xiàn)在仍被我們所使用。夏商周時期，中國有了精湛的機械加工技術(shù)

13、。在商周和春秋時期，正是青銅器的發(fā)展高峰時期。青銅器的誕生標(biāo)志著一種新的機械制造技術(shù)的誕生。它從低級逐漸走向成熟的過程，正是機械文明從摸索走向成熟的過程。時至今日，當(dāng)我們看到那一件件精美絕倫的青銅器時，我們都不禁對古人偉大的智慧所折服?？偟膩碚f，在這段時期，制造工藝慢慢從石器向銅器和其它機械工藝的改變。它標(biāo)志著中國傳統(tǒng)機械技術(shù)已經(jīng)有了初步的發(fā)展。從春秋戰(zhàn)國時期以后，我國的傳統(tǒng)機械發(fā)展進入了一個新的時期。在這一時期，出現(xiàn)了鐵器。鐵器的誕生表明古代機械在材料的選擇和應(yīng)用方面做出了巨大的突破。鐵器的誕生不僅使用方便，在生產(chǎn)上也提高了效率，大大降低了人力勞動的付出。因為古代農(nóng)業(yè)占據(jù)了人們生活和整個經(jīng)濟

14、的大部分，所以機械產(chǎn)品也大多生產(chǎn)在農(nóng)具方面。到了戰(zhàn)國時期，就出現(xiàn)了柔化處理技術(shù)。到了東漢末期，這一技術(shù)已經(jīng)得到了普及，被廣泛應(yīng)用在各種機械產(chǎn)品中。在動力方面，除了使用金屬作為人們使用的動力，也開始利用水利作為機械原動力。在機構(gòu)原理方面也做出了重大的突破。許多產(chǎn)品出現(xiàn)了齒輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)等復(fù)雜的傳動機構(gòu)。地動儀、水排等機械產(chǎn)品，就是以當(dāng)今的眼光來看，那也是相當(dāng)出色的。在這一時期，因為機械系統(tǒng)的改變也直接影響了生產(chǎn)方式。因為人力有時窮，而大自然的力量是無窮無盡的。用自然力代替人力，這是機械發(fā)展智慧的象征。在動力方面也從人為操作轉(zhuǎn)換到間接操作，大大節(jié)省了人力，提高了效率。到了唐末時期，機械水平有了進

15、一步的完善。如唐代銀盒，制造工藝，說明當(dāng)時的機械加工精度水平很高。在這一快速發(fā)展的機械時代，天文和計時儀器也相繼被發(fā)明而出。水運儀，這一重大的發(fā)明在當(dāng)時全世界都是技術(shù)水平很高的先進發(fā)明。在傳統(tǒng)機械方面，我國在相當(dāng)長的時期內(nèi)都遙遙領(lǐng)先海外國家。但是到了十八十九世紀(jì)，由于當(dāng)時國情社會因素等其它的關(guān)系，我過機械發(fā)展水平就逐漸沒落，慢慢落后與其它一些國家。正所謂此消彼長，在這一時期，資本主義國家因為工業(yè)革命的發(fā)展，機械水平迅速發(fā)展，甩了中國一大截距離。至少領(lǐng)先了中國一百年。到了新中國，中國機械水平快速發(fā)展，部分產(chǎn)品和技術(shù)已經(jīng)達到甚至超越西方國家。但任重而道遠(yuǎn)，我們國家的道路還很漫長。1.3本文研究內(nèi)容

16、。1.4本文研究意義 中國改革開放幾十年來來，我國的經(jīng)濟水平和機械發(fā)展水平都取得了長久的發(fā)展，受到了全世界的關(guān)注。中國的機械產(chǎn)業(yè)雖然起步較晚，但是經(jīng)過國家領(lǐng)導(dǎo)和全國人民的努力，已經(jīng)在整個世界機械行業(yè)有了舉足輕重的地位。但是，雖然我國的發(fā)展成績令全世界都驚嘆，但是相對于一些工業(yè)發(fā)達強國來說，我國的機械水平還存在著明顯的不足。這是因為西方發(fā)展工業(yè)革命的原因。這使得它們的機械水平領(lǐng)先我們國家百年之久。但是國人的智慧和勤勞卻讓這差距在慢慢縮小，這都得歸功與領(lǐng)導(dǎo)們的正確智慧以及我們勤勞的品質(zhì)。 我國現(xiàn)在正處于一個飛速發(fā)展的時期。傳統(tǒng)機床向的發(fā)展過程，正是我們需要注意的重點。市場最重要，我們要做的就是擴大

17、市場。經(jīng)濟性數(shù)控化改造這一領(lǐng)域。無論在發(fā)展前景還是經(jīng)濟市場都有著非常大的施展空間。因為各個國家的國情不一樣，所以機械發(fā)展的方式肯定也不一樣。我過特有的國情制約著機械的發(fā)展。我們要做的就是盡量從公國企向其它形式過渡改變。機電一體化給傳統(tǒng)的機械行業(yè)，生產(chǎn)和管理體制發(fā)生了重大變化，使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，它帶來了驚人的，革命性的變化所帶來的好處。機電一體化不僅是技術(shù)和世界機械工業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)的主要趨勢，是中國機械工業(yè)的必由之路。要求工程師努力掌握機電一體化產(chǎn)品和設(shè)計方法和原則的系統(tǒng)。但作為國家級高新技術(shù)企業(yè)，我們始終是，在開發(fā)和應(yīng)用機電一體化技術(shù)非常重要，還要關(guān)注國外技術(shù)的發(fā)展：自動化水平的提高表現(xiàn)與內(nèi)齒輪銑齒機

18、銑削動力頭的自動化，為機電一體化產(chǎn)品的開發(fā)的宗旨是“應(yīng)用先進的機電一體化技術(shù)，推動機械電子工業(yè)的進步”同時是人工它是從具體的密集化生產(chǎn)型公司解放出來。作為一名普通的機械本科大學(xué)生，雖然我的研究對整個國家的機械發(fā)展來說微不足道，但是我也會用心完成我的機械設(shè)計內(nèi)容，充分了解機械產(chǎn)品，以后為國家機械的發(fā)展做出貢獻。第2章 銑削動力頭方案設(shè)計及計算2.1 總體方案設(shè)計。第5章 內(nèi)齒輪銑齒機銑削動力頭ADAMS仿真5.1虛擬樣機技術(shù)虛擬樣機技術(shù)興起于1980年以后，是有別與其它形式的一種全新的概念。因為其發(fā)展較晚，目前正處于摸索時期，所以現(xiàn)在國內(nèi)還沒有產(chǎn)生唯一的定論。目前我們根據(jù)分類進行如下三個歸納。（

19、1） 設(shè)計工程師利用電腦技能，構(gòu)建一個機械系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型前，通過顯示系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換各種特性，設(shè)計技術(shù)成最好方案形式。（2） 虛擬樣機，這種技術(shù)，外觀是一個計算機模型，能夠反映實際產(chǎn)品性能，包括和動力學(xué)和設(shè)計師參與的計算機上的空間關(guān)系它在機械上合理化，將能夠?qū)ο到y(tǒng)按照仿真體系結(jié)構(gòu)來優(yōu)化系統(tǒng)，運動的模擬和系統(tǒng)動力學(xué)和真實環(huán)境。（3）ADAMS以提供使用軟件的和物理原型設(shè)計，新的模擬技術(shù)構(gòu)建的分析和評價系統(tǒng)中，實體的性能的三維模型和機械模型將有參數(shù)依據(jù)。5.2 ADAMS軟件概述 ADAMS，雖然最初是美國公司研制而出來的，被收購成為MSC MSC ADAMS美國公司，是最有名的虛擬樣機分析軟件。它是通

20、過使用已建立的第一種系統(tǒng)的動力學(xué)的坐標(biāo)的拉格朗日方程的最大組成部分，一個動力學(xué)模型和組件庫的文庫結(jié)合力庫使用 - 代數(shù)方程，解決算法的穩(wěn)定性，該問題對剛性是很有效的，可以對虛擬計算機系統(tǒng)的靜力學(xué)，運動學(xué)和動力學(xué)分析。目前，ADAMS廣泛，汽車，飛機，鐵路，工程機械，通用機械，航空航天，機械，等已在大多領(lǐng)域被使用，生活在世界各階層，已被大多數(shù)制造商采用。核心模塊，擴展模塊，特殊模塊，工具盒，并通過ADAMS軟件的接口模塊5類模塊。另一方面，在應(yīng)用軟件ADAMS虛擬原型分析，還有另一方面，它是，虛擬原型分析工具，其開放的程序結(jié)構(gòu)，多種接口的二次開發(fā)工具虛擬原型的，特別對于一種特殊類型模擬樣機它可以

21、成為行業(yè)的分析平臺。ADAMS機械系統(tǒng)仿真軟件在世界上使用最廣泛，ADAMS用戶時是為了實現(xiàn)復(fù)雜的機械系統(tǒng)設(shè)計動作性能的理解，計算機模擬的虛擬原型構(gòu)造它可用于測試虛擬樣機。5.3 內(nèi)齒輪銑齒機銑削動力頭前處理1）動力頭機構(gòu)三維模型的導(dǎo)入第一個步驟是對三維模型進行仿真。在這之前，還有一個重要的步驟，因為仿真必須得建立在三維圖形的基礎(chǔ)上的，所以得建立動力頭機構(gòu)的立體效果圖。在這之前，因為我已經(jīng)通過Solidworks建立成功，所以接下來就為我節(jié)省了一部分時間。直接將動力頭機構(gòu)的三維模型導(dǎo)入ADAMS軟件。下面我將為我的操作過程進行簡單的描述。首先我將轉(zhuǎn)換模式。因為prt格式在Adams中不能使用，

22、它支持x-t格式。所以我用格式轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，把它轉(zhuǎn)換成可以正常使用的模式。接著打開ADAMS軟件，這時屏幕上會顯示出View界面，將顯示的界面截圖，如下就是所得的圖。圖5-1 ADAMS軟件的界面選擇輸入一個文件。點取文件所存放的位置E盤，然后點擊屏幕上的OK按鈕。這時會跳出一個對話框，按照操作截取屏幕保留，如下圖所示。圖5-2 設(shè)置文件格式1） 選擇文件類型。首先要讀取這個文件存放的位置，并以ADAMS，最后點擊OK即可完成這部分的過程。操作過程如以下截圖所示。圖5-3 設(shè)置導(dǎo)入模型對話框當(dāng)所有過程都完成時，點擊下方OK鍵，如下圖所示。圖5-4 導(dǎo)入模型示意圖至此，這一部分的工作已經(jīng)完美解

23、決，生產(chǎn)文件格式的文件完成。下面就開始進行下一項工作，接著在ADAMS軟件里面對剛完成的。打開相應(yīng)按鈕，對質(zhì)量進行添加并設(shè)置；如下面截圖所示。圖5-4 設(shè)置材料屬性1） 添加，添加，設(shè)置。如下圖所示。圖5-5至此，并設(shè)置好各個。接下來將是最后一個步驟，對所完成的模型進行。5.4 內(nèi)齒輪銑齒機銑削動力頭運動仿真在建立好后，設(shè)計變量的選取不能單一，而是應(yīng)該本著不重復(fù)的原則選取多個。并不是一成不變的，因為選取的設(shè)計值是個變量，在仿真的過程當(dāng)中。在研究中需要考慮的問題有很多，在本設(shè)計中需要考慮的重點則是怎樣變化。因為取值不同，所以需要進行幾次。 試驗設(shè)計（DOE） 綜合分析在好幾個一起產(chǎn)生改動時，每個

24、設(shè)計變量對的影響。試驗設(shè)計的分析過程基本上分為五步，過程如下：一、首先，目的要明確。二、選擇此步驟需要在系統(tǒng)上進行選擇，選擇過后就要開始設(shè)計一種方式來測量。三、，在試驗的過程中通過的變化來觀察對它的影響。四、開始試驗，而且要把各次的加以收錄。五、最后一步是，。本論文的研究對象為動力頭的末端，并對仿真結(jié)果進行運動優(yōu)化分析，首先要做的步驟是要在末端建立marker點。動力頭位移變化曲線如圖5-6所示圖5-6位移變化在0-6s的時間內(nèi)，動力頭相對于全局坐標(biāo)系的位置由0.7175m變化到0.6425mm。速度變化曲線如圖5-7所示。圖5-6 x方向位移變化隨著時間的變化，速度保持在10deg/s，滿足實際工作條件。5.5 本章小結(jié)首先進行了軟件介紹，其次對應(yīng)力疲勞進行計算，并且進行了運動學(xué)仿真分析，最后通過ansys進行拓?fù)鋬?yōu)化分析。參考文