蝸桿砂輪磨齒機(jī)熱變形分析及建模.pdf

1、蝸桿砂輪磨齒機(jī)是用于齒輪批量加工的精密裝備，隨著我國航空、汽車、能源和軍工等行業(yè)的快速發(fā)展，對精密蝸桿砂輪磨齒機(jī)的需求急劇增長。蝸桿砂輪磨齒機(jī)加工熱誤差是影響齒輪加工精度的一個重要因素，由于成熟的熱誤差建模方法還較為缺乏，導(dǎo)致很難可控地進(jìn)行熱誤差補(bǔ)償。為此，本文基于YW7232蝸桿砂輪磨齒機(jī)進(jìn)行了熱誤差理論模型的研究，以進(jìn)行熱誤差動態(tài)補(bǔ)償，實現(xiàn)齒輪的高精密磨削。本文的主要研究內(nèi)容及方法如下：
　?。?）根據(jù)蝸桿砂輪磨齒機(jī)熱變形機(jī)理

2、及磨削加工參數(shù)，建立了YW7232蝸桿砂輪磨齒機(jī)的三維模型，并通過運(yùn)用NI的專業(yè)分析軟件DIAdem，模擬了蝸桿砂輪磨齒機(jī)主要加工過程，得出蝸桿砂輪磨齒機(jī)溫度場變化規(guī)律，從而簡化了蝸桿砂輪磨齒機(jī)溫度測點的布置。同時，利用材料力學(xué)撓曲線理論及相關(guān)熱力學(xué)理論，分析了YW7232蝸桿砂輪磨齒機(jī)在受熱變形后撓變情況，據(jù)此建立了蝸桿砂輪磨齒機(jī)熱誤差理論模型。
　?。?）結(jié)合溫度場云圖變化規(guī)律，運(yùn)用模糊聚類及相關(guān)性分析等方法，分析出了溫度變化

3、的關(guān)鍵點位置并由此確定測點位置。根據(jù)熱誤差檢測需求，搭建了熱誤差檢測的軟、硬件系統(tǒng)，基于LabVIEW編寫了檢測軟件的人機(jī)交互界面。進(jìn)行了蝸桿砂輪磨齒機(jī)在實際加工中熱誤差的檢測實驗，并進(jìn)行了實測數(shù)據(jù)的篩選分析及溫升曲線圖的繪制，為預(yù)測模型的建立提供了良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
　　（3）運(yùn)用遺傳優(yōu)化算法調(diào)整了傳統(tǒng)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的權(quán)值及閥值的大小。在規(guī)范化處理了原始測量數(shù)據(jù)后，通過運(yùn)用MATLAB中的GOAT工具箱，建立了基于GA-BP神經(jīng)網(wǎng)

4、絡(luò)的蝸桿砂輪磨齒機(jī)熱誤差預(yù)測模型。將實測數(shù)據(jù)代入熱誤差理論模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型，分別得出理論誤差值和預(yù)測誤差值，并利用MATLAB畫出熱誤差值圖。通過對比分析兩個模型的熱誤差值圖，相互驗證了理論模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型的正確性。
　　（4）提出了一種基于虛擬軸的熱誤差補(bǔ)償方法。即在蝸桿砂輪磨齒機(jī)固有軸系的基礎(chǔ)上，增設(shè)一根虛擬軸，再根據(jù)各個軸之間的同步關(guān)系，將主動軸和跟隨軸的熱誤差補(bǔ)償量換算為虛擬軸的等效補(bǔ)償量，最后在刀具磨削沖程樣