超聲珩齒振動(dòng)系統(tǒng)的快速設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、齒輪及其齒輪產(chǎn)品是機(jī)械工業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)件，絕大部分機(jī)械成套設(shè)備的主要傳動(dòng)部件都是齒輪傳動(dòng)。隨著齒輪裝置向高速化、標(biāo)準(zhǔn)化、小型化方向發(fā)展，對(duì)齒輪的材料和制造技術(shù)提出了更高的要求。而硬齒面齒輪制造技術(shù)日益顯示其重要性。目前，由于傳統(tǒng)的齒輪精加工方法已難以滿足高精度齒輪產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，人們開始把特種加工方法和復(fù)合加工技術(shù)引入到齒輪制造領(lǐng)域。把超聲加工技術(shù)引入到齒輪的硬齒面加工工藝中，既能拓寬超聲波理論的應(yīng)用領(lǐng)域，又能改變目前在齒輪制造業(yè)特種加工

2、方法的應(yīng)用明顯滯后于其它工業(yè)領(lǐng)域的現(xiàn)狀。在超聲加工中，超聲振動(dòng)系統(tǒng)是超聲加工工藝系統(tǒng)的核心，其性能的高低直接影響整個(gè)工藝系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。因此要實(shí)現(xiàn)超聲珩齒，關(guān)鍵是超聲振動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。變幅器是超聲振動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，針對(duì)全諧振設(shè)計(jì)理論的不足，確定了采用非諧振單元變幅器來(lái)設(shè)計(jì)超聲珩齒振動(dòng)系統(tǒng)。本文得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(50975191)支持。
　　 為了減輕設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高超聲珩齒振動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效率，本文利用V

3、isual Basic6.0、MATLABR2011a、SolidWorks2011軟件結(jié)合的手段，對(duì)超聲珩齒振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了快速化設(shè)計(jì)。本文的主要研究工作有:
　　 (1)運(yùn)用VB與MATLAB兩種軟件工具相結(jié)合的手段，研究和開發(fā)了超聲變幅桿參數(shù)計(jì)算軟件;并以SolidWorks為平臺(tái)，利用VB調(diào)用SolidWorks的API函數(shù)通過(guò)參數(shù)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)變幅桿在SolidWorks中自動(dòng)生成三維模型，完成了超聲變幅桿的快速設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)有

4、限元模態(tài)分析和錘擊法模態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比分析，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方法的準(zhǔn)確性。
　　 (2)對(duì)于分度圓直徑小于100mm，厚徑比大于0.3的齒輪，將齒輪簡(jiǎn)化為直徑等于齒輪分度圓直徑的等厚圓柱，根據(jù)復(fù)合變幅桿的設(shè)計(jì)原理，利用縱向振動(dòng)方式設(shè)計(jì)了縱向振動(dòng)變幅器;對(duì)于分度圓直徑大于100mm，且厚徑比小于0.3的齒輪，將其簡(jiǎn)化為中厚圓盤或中厚環(huán)盤，根據(jù)非諧振設(shè)計(jì)理論和Mindlin理論，利用縱彎耦合振動(dòng)方式設(shè)計(jì)了縱彎振動(dòng)變幅器。
　　 (

5、3)分別建立變幅器的的理論分析模型及各自的振動(dòng)頻率方程，然后用工程計(jì)算軟件MATLAB對(duì)頻率方程進(jìn)行編程并求解，進(jìn)而確定滿足諧振頻率和振動(dòng)模態(tài)的變幅器形狀尺寸參數(shù)。利用VB與MATLAB兩種軟件工具相結(jié)合的手段，開發(fā)了一個(gè)變幅器參數(shù)計(jì)算軟件;以SolidWorks為平臺(tái)，利用VB建立人機(jī)交互界面和完成程序編制，調(diào)用SolidWorks的API函數(shù)通過(guò)參數(shù)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)變幅器在SolidWorks中自動(dòng)生成三維模型，完成了變幅器的快速設(shè)計(jì)。通過(guò)