螺旋锥齿轮虚拟加工及有限元分析

根据传统式机床的结构特征和运动原理,用Catia对螺旋锥齿轮进行虚拟加工,通过和理论模型对比加工精度,证明建模的合理性和精准性。用Hypermesh对齿轮进行网格划分,导入Abaqus中进行有限元分析,提取传动误差曲线和接触线。随着载荷的增大,齿轮的传动误差波动幅值随之减小,但偏离零线的幅度随之增大,表明螺旋锥齿轮在载荷增大的情况下传动更加平稳,传动精度随之降低,这和螺旋锥齿轮动态特性相吻合,表明虚拟加工齿轮的性能良好。当虚拟加工形成的齿轮在有限元分析中的接触性能和传动误差曲线不太理想时,可以根据修正等原理在Catia中调整机床调整参数并重新加工齿轮,在分析中发现重构齿轮的接触性能和传动性能得到提高。在Catia仿真加工时可以人为加入误差,为有限元分析有误差齿轮提供模型,方便人们研究有误差齿轮的动态特性。在齿轮设计阶段采用有限元法研究齿轮的接触性能和传动特性,从而对虚拟加工齿轮的质量进行预知与评价,分析齿轮性能和机床调整参数之间的联系,对螺旋锥齿轮的机床调整参数进行反调起到重要作用。

微小丝杠副传动效率测试系统的研制

由于对丝杠副传动效率进行的研究较少,针对滑动丝副传动效率的测试问题,以微小型的塑料螺母与金属丝杠配合的丝杠副为研究对象,研制了微小丝杠副传动效率测试系统。该测试系统采用螺母旋转、丝杠直线运动的运动方式来测试丝杠副的传动效率;采用扭矩传感器测量了输入端扭矩T,采用力传感器测量了输出端轴向负载力F_(ax);通过设计弹簧负载装置,模拟了被测丝杠副测试过程中的实际负载工况;通过设计专用的丝杠副工装,解决了丝杠副的安装定位问题;通过采用TwinCAT2软件和倍福PLC编程语言开发了运动控制系统和数据采集系统;通过采用C++语言编写了人机交互软件。测试结果表明:传动效率的测试结果最小值>77%,在5500 N的负载下,传动效率可达83.818%;研究结果表明:该测试系统可满足微小丝杠副带载荷的传动误差测试要求。

磨齿机在机检测系统的测头综合预行程误差建模

因为测头预行程误差的存在,现有研究大都考虑单项或双项影响因素进行误差补偿。然而多次的实验统计表明,由于接触式测头的各向异性,导致信号传输迟滞、检测速度、测球半径、测杆长度、测头重力及测球表面测点法矢等因素都会对检测信号的触发时机产生影响,因而存在测头综合预行程误差,故而很难进行精确补偿。借助BP神经网络的高效逼近算法,利于求解输入为多项误差影响因素场合的测量误差输出问题,有效提高在机检测精度。根据自主研发卧式磨齿机L300G在机检测原理,以多项误差影响因素为输入节点,以测头综合预行程误差为输出节点,建立基于BP神经网络的测头综合预行程误差预测模型。完成误差补偿后,开展磨齿机标准样板齿轮在机检测实验。结果表明:误差补偿前后,齿向精度均为4级;误差补偿后,齿形精度提高2个等级,为4级精度,与格里森检测结果相吻合。结果验证了模型的正确性,有望在国产低成本磨齿机的高精度在机检测系统中推广使用。