高精密蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的動(dòng)態(tài)性能研究.pdf

1、隨著我國船舶、機(jī)車、風(fēng)電核電、石油化工、冶金礦山、軍工等行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)高速、精密及低能耗數(shù)控機(jī)床的需求進(jìn)一步加大。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)作為高精密數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，其傳動(dòng)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性、快速性與穩(wěn)定性，對(duì)保證精密數(shù)控機(jī)床的加工能力有著極為重要的作用。然而，由于蝸輪蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)中嚙合齒剛度、接觸摩擦等非線性激勵(lì)源的存在，如何構(gòu)建更加貼近于實(shí)際工況的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)動(dòng)力學(xué)模型，探明不同設(shè)計(jì)參數(shù)條件下回轉(zhuǎn)工作臺(tái)系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)特征，就成為精密數(shù)控

2、機(jī)床設(shè)計(jì)中的熱點(diǎn)和關(guān)鍵問題。故此，本文在前人工作的基礎(chǔ)上，研究精密數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的非線性振動(dòng)行為及其關(guān)鍵技術(shù)，為分析解決實(shí)際蝸輪蝸桿傳動(dòng)系統(tǒng)中出現(xiàn)的眾多動(dòng)力學(xué)行為提供參考,具有重要的理論意義及工程應(yīng)用價(jià)值。
　　根據(jù)精密數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的實(shí)際工作原理，構(gòu)建了工作臺(tái)回轉(zhuǎn)過程的非線性動(dòng)力學(xué)模型，模型中考慮了蝸輪蝸桿驅(qū)動(dòng)過程中嚙合剛度及阻尼的影響。通過對(duì)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)各部件進(jìn)行受力分析，并結(jié)合傳動(dòng)過程中嚙合齒接觸方式及接觸位置的變化特征，給出

3、了蝸輪蝸桿嚙合處時(shí)變嚙合剛度的數(shù)學(xué)描述。
　　確定了關(guān)鍵傳動(dòng)零部件的材料選型、特征尺寸及機(jī)械性能參數(shù)，并通過計(jì)算蝸輪齒與蝸桿齒嚙合過程中應(yīng)力、應(yīng)變特征的變化規(guī)律，獲得了不同嚙合位置的嚙合剛度。以此為基礎(chǔ)，利用第二類指數(shù)逼近方法，分別建立了蝸輪蝸桿傳動(dòng)過程中時(shí)變嚙合剛度及兩嚙合齒間不同滑動(dòng)速度時(shí)摩擦系數(shù)的解析表達(dá)式。
　　采用Newmark-β法給出了回轉(zhuǎn)工作臺(tái)系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)求解的迭代形式，并結(jié)合Newton-Raphson