Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Оценка и оптимизация динамических характеристик зубофрезерного станка с целью повышения точности нарезаемых колес

Диссертация: Оценка и оптимизация динамических характеристик зубофрезерного станка с целью повышения точности нарезаемых колес
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

По результатам оптимизации динамических характеристик цепи согласования зубофрезерного станка можно отметить, что улучшение динамического поведения системы достигается при снижении собственных частот группы привода, увеличении собственных частот группы шпинделя, снижении моментов инерции зубчатых колес цепи согласования. На крутильные колебания инструмента под действием кинематических возмущений… Читать ещё >

Оценка и оптимизация динамических характеристик зубофрезерного станка с целью повышения точности нарезаемых колес (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • Разделы
  • ГЛАВА. ! .АНАЛИЗ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ПОГРЕШНОСТЕЙ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ КИНЕМАТИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ НА ПАРАМЕТРЫ ТОЧНОСТИ ИЗДЕЛИЯ
    • 1. 1. Оценка кинематической точности Цёпей деления эубофрезерных станков
    • 1. 2. Перенос погрешности обката зубофрезерного станка на профиль нарезаемого колеся 2?
    • 1. 3. Вопросы динамики отдельных зубчатых пере
    • 1. 4. Динамические процессы в приводах металлорежущих станков
      • 1. 4. 1. Общие вопросы динамики приводов станков
      • 1. 4. 2. Динамические процессы в кинематических цепях зубообрабатывающих стан
    • 1. 5. Построение математических моделей динами
    • 1. 6. Цели и задачи исследования
  • ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ЦЕПИ ДЕЛЕНИЯ ЗУБОФРЕЗЕРНОГО СТАНКА НА ПОКАЗАТЕЛИ ТОЧНОСТИ НАРЕЗАЕ
    • 2. 1. Динамическое проявление кинематических погрешностей зубчатых колес в цепи деле
    • 2. 2. Моделирование динамической системы цепи согласования движений зубофрезерного
      • 2. 2. 1. Общие положения
      • 2. 2. 2. Моделирование характеристик динамической системы цепи деления.
      • 2. 2. 3. Моделирование возмущающих воздейст
    • 2. 3. Определение избыточных перемещений инструмента и заготовки
    • 2. 4. Методика оценки циклической погрешности обката нарезаемого колеса на зубофрезер
    • 2. ¦ 5 ¦ д^ы 11 о зг’лс! с
  • ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЦИКЛИЧЕСКОЙ ПОГРЕШНОСТИ ОБКАТА ЗУБ0ФРЕЗЕРН0Г0 СТАНКА МОДЕЛИ 5 КЗ X 0 ^^
    • 3. 1. Составление расчетной схемы цепи согласо И Я О 7 3 1*1 «М"М"М<*""Н*М*М"***М<�М*»<*«**М*и*М«Н«М*М*«*««*«««>М"М<�"
    • 3. 2. Оценка циклической погрешности обката зу-бофрезерного станка 5К
      • 3. 2. 1. Оценка переносной составляющей
      • 3. 2. 2. Оценка относительной составляющей
    • 3. 3. Анализ результатов динамического расчета
    • 3. 4. Экспериментальное исследование циклической погрешности обката зубофрезерного станка 5К
      • 3. 4. 1. Подготовка и проведение натурного
      • 3. 4. 2. Анализ результатов эксперимента
    • 3. 5. Выводы по главе 3
  • ГЛАВА 4. ОПТИМИЗАЦИЯ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ЦЕПИ СОГЛАСОВАНИЯ ЗУБОФРЕЗЕРНОГО СТАНКА
    • 4. 1. Выбор объекта оптимизации
    • 4. 2. Порядок проведения оптимизации.112″
    • 4. 3. Анализ оптимальных вариантов динамических характеристик цепи согласования
    • 4. 4. Влияние расположения маховика на динамическое поведение системы цепи согласова
    • 4. 5. Выводы по главе 4

Качество исполнения зубчатых передач оказывает значительное влияние на качество и надежность работы узлов машин. С повышением рабочих скоростей машин предъявляются повышенные требования к плавности работы зубчатых передач. Этот показатель может быть улучшен как конструктивными, так и технологическими методами, касающимися как отдельных звеньев зубчатой передачи, так и всего узла машины. К числу технологических методов относится совершенствование зуборезного оборудования, в частности обеспечение точности выполнения закона согласования формообразующих движений. Эта задача предполагает, прежде всего, на этапе проектирования нового станка получение прогнозных оценок его кинематической точности. Традиционные методики оценки, как правило, не учитывают динамические явления во всем приводе, вследствие чего в ряде случаев наблюдается существенное рассогласование между расчетными и фактическими параметрами точности изделия. Исходя из этого, возникает необходимость создания, во-первых, математической модели цепи согласования движений зубообрабаты-вающего станка, которая позволяла бы производить расчет его кинематической точности с учетом динамических явлений в кинематических цепях, и, во-вторых, модели оптимизации параметров этой цепи.

В данной работе проведено исследование вопросов кинематической точности зуборезного оборудования на примере зубофрезерного станка. Это связано с тем, что в этик станках движение обката является главным движением формообразования, характеризующимся более высокими скоростями. Вследствие этого динамические факторы при работе кинематических цепей проявляются более интенсивно по сравнению с другими станками.

Данная работа содержит комплекс моделей, необходимых для оценки кинематической точности станка и оптимизации его динамических характеристик с целью повышения указанной точности.

В рамках диссертации были сделаны сообщения на научно — технических конференциях «Молодая наука — новому тысячелетию» (г. Набережные Челны, апрель 1996 г.), II Республиканской научной конференции молодых ученых и специалистов (г. Казань, июнь 1996 г.), «Управление качеством финишных методов обработки (г. Пермь, ноябрь 1996 г.), «Механика машиностроения» (г. Набережные Челны, июнь 1997 г.).

Результаты работы были заслушаны и одобрены на заседаниях кафедр «Станки» МГТУ «Станкин» (г. Москва, 1996, 1999 г.), «Технология машиностроения, производство, менеджмент и бизнес» Камского политехнического института (г. Набережные Челны, 1999 г.).

Результаты работы были использованы при выполнении госбюджетной научно — исследовательской работы (отчет № 01.9.08.3 901, декабрь 1998 г.) и применяются в учебном процессе кафедрой «Технология машиностроения, производство, менеджмент и бизнес» Камского политехнического института.

Работа выполнялась с 1995 по 1999 гг. под руководством доктора технических наук, профессора Хомякова Вадима Сергеевича на кафедре «Станки» Московского Государственного Технологического Университета «СТАН-КИН».

Помощь при выполнении диссертационной работы оказывали к.т.н. доцент Ведерников Ю. А., к.т.н. доцент Сморкалов Н. В.,. к.т.н. доцент Чемборисов H.A., к.т.н. доцент Коровин Ю. В. При проведении натурного эксперимента оказали содействие начальник цехазапасных частей ПФ «КамАЗинструментспецмаш» Макаров В. В. и з’убо-шлифовщик Галимов И. Г. Автор приносит им свою глубокую благодарность.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ.

1. Установлено, что избыточное перемещение выходного эвена цепи деления при действии погрешности в отдельной зубчатой передаче является векторной суммой двух перемещений: 1) переносного, в котором выходное звено участвует вместе с ведомым колесом передачи, как если бы связи в кинематической цепи были абсолютно жесткими- 2) относительного, являющегося вынужденным крутильным колебанием, при действии динамических нагрузок во всех звеньях кинематической цепи от ведомого колеса передачи до выходного звена. Избыточное угловое перемещение накладывается на равномерное вращение.

2. Вследствие того, что величина рассогласования, переходящая в погрешность профиля зуба, зависит от частоты первичной погрешности, то при расчете высокочастотных составляющих ошибки обката, можно не принимать во внимание погрешности звеньев с частотой за 1 оборот заготовки, большей граничной частоты, определяемой по формуле (2.35).

3. Разработанная матрица жесткости конечного элемента «зубчатое зацепление» облегчает моделирование приводов машин при учете перемещений по всем б степеням свободы.

4. Установлено, что конечно-элементная модель цепи согласования формообразующих движений должна содержать, помимо цепи деления, ветвь привода с электродвигателем и ременной передачей", а. также базовые узлы, непосредственно несущие заготовку и инструмент.

5. При расчете циклической погрешности обката станка 5К310 установлено, что наибольшие относительные смещения выходных звеньев цепи согласования получаются от зубчатых колес ветви фрезы и привода, а также от переменных составляющих сил резания. Наибольшее влияние на повышение относительной составляющей погрешности рассогласования имеют резонансные режимы, в том числе резонансы со звеньями несущей системы станка. В ветви заготовки (от гитары деления до заготовки) динамическое действие погрешностей зубчатых передач незначительно. Результаты расчетов хорошо согласуются с экспериментальными данными.

6. По результатам оптимизации динамических характеристик цепи согласования зубофрезерного станка можно отметить, что улучшение динамического поведения системы достигается при снижении собственных частот группы привода, увеличении собственных частот группы шпинделя, снижении моментов инерции зубчатых колес цепи согласования. На крутильные колебания инструмента под действием кинематических возмущений сильное влияние оказывает расположение маховика в ветви фрезы. Наиболее оптимальным вариантом является установка маховика на втором валу суппорта. На прецизионных станках можно порекомендовать установку маховика на вертикальном валу с соответствующей отстройкой от резонансов.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Х.Абрамов Б. М. Колебания прямозубых зубчатых колес. М.1969.
  2. Э.Л. и др.Возбуждение колебаний в зубчатых передачах. В сборнике «Динамические процессы в механизмах с зубчатыми передачами». М.:Наука.197 6.
  3. Э.Л. и др. Оценка демпфирования колебаний в зубчатых передачах. В сборнике «Вибрации механизмов с зубчатыми передачами». М. 1978.
  4. В.В. Составление уравнения для исследования крутильно поперечных колебаний зубчатых передач. Станкостроение Литвы. № 1. 1969.
  5. Э.Башкиров В. Н. Исследование динамики процесса резания при эубофреэеровании цилиндрических зубчатых колес крупномодульными червячными фрезами. Диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва. 1984.
  6. В.А., Попов Е. П. Теория систем автоматического регулирования.М.: Наука.1968.902с.
  7. И.А. и др. Расчет на прочность деталей машин. М.: Машиностроение. 1993. 640 с.
  8. Н.Г., Провоторова Е. А., Сергеев В. И. Основы теории точности механизмов.
  9. .В. Колебания. М.1954.
  10. В.В. Основы конструирования станков. М.: Станкин. 1992. 520 с.
  11. В.В., Налетов С. П. Тяжелые зубообрабатываю-щие станки. М.: Машиностроение. 1976.
  12. Г. Н. Автоматизация проектирования металлорежущих станков. М.:Машиностроение.1987.280с.
  13. В.Л., Кочура А. Е., Мартыненко А. М. Динамические расчеты приводов машин. Л.:. Машиностроение, 1971. 352 с.
  14. В.Л., Кочура А. Е., Федотов А.И.,-Колебательные системы машинных агрегатов. Издательство Ленинградского университета, 1979. 256 с.
  15. В.Л., Вербовой П. Ф., Кочура А. Е., Куценков Математическое обеспечение автоматизированных расчетов по динамике упругого электромеханического привода. Киев: 1990. 55с.
  16. Вейц В-.JI., Гидаспов И. А., Царев Г. В. Динамика приводов с замкнутыми кинематическими цепями. Саранск: издательство Мордовского университета. 1991. 180 с.
  17. А.Л. Расчет на АВМ и экспериментальное исследование динамической точности делительных цепей зубофрезерных станков средних размеров. Диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва. 1974.
  18. В.В. Матрично-геометрические методы в механике с приложениями к задачам робототехники. 1988 .
  19. А.Л. Динамика зубчатых передач металлорежущих станков. М. 1975.
  20. И.И. Колебания машин с механизмами циклового действия. М.: 1990.
  21. Ф.Р. Теория матриц. М.: ГИТТЛ, 1954.
  22. М.Д., Гринкевич В. К. Динамические нагрузки 'в передачах с косозубыми колесами.М.1961.
  23. М.Д. Методы и средства повышения допускаемых нагрузок путем снижения динамических усилий и интенсивности вибрации. В сб. «Вопросы геометрии и динамики зубчатых передач». М. 1961.
  24. В.А. Повышение точности зубонарезания путем автоматического регулирования циклической погрешности. Диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата технических наук. Владивосток.1984.
  25. Детали и механизмы металлорежущих станков. Под «ред.' Д. Н. Решетова. Т. 1, 2 .М. Машиностроение. 1972.
  26. Динамические процессы в механизмах. с зубчатыми передачами. М.: Наука. 1976.
  27. С.А. и др. Методы автоматизированного исследования вибраций машин. 1987.
  28. М.И. Влияние сил резания на кинематическую -точность зубофрезерного станка. Диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата технических наук. Одесса. 1970.
  29. В.П. Экспериментальное исследование кинематических погрешностей, действующих в цепях зубообраба-тывающих станков. //"Станки и инструмент».1957, № 11.
  30. И.И. Жесткость, зубчатых передач. Киев: Техника, 1967. 259 с.
  31. Зубчатые передачи. Справочник. Под общ. ред. Е. Г. Гинзбурга. JI. Машиностроение. 1980. 416 с.
  32. H.A. Исследование зубчатых передач. 1941.
  33. H.A. Точность в машиностроении и ее законы. М.: Машгиз.1950.
  34. Н.И. Влияние жесткости зубофрезерного станка на точность нарезания прямозубых колес. Труды Ленинградского Т И, вып.28, 1954,100 с.
  35. М.З. Динамика машин. Л.: Машиностроение. 1989. 263 с.
  36. М.Г., Кутин A.A. и др. Моделирование точности при проектировании технологических машин. М.: МГТУ «Станкин». 1997. 104 с.
  37. М.Д. Оценка проявления кинематической погрешности безлюфтовых зубчатых передач в эксплуатационных условиях и изыскание способов его уменьшения. Диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва. 1990.
  38. В.А. Динамика станков. М.: Машиностроение. 1967. 352 с.
  39. C.B. Метод конечных элементов в задачах динамики механизмов и приводов. СПб.: Политехника, 1991. 224 с.
  40. A.A. Создание конкурентоспосбных станков. М.: «Станкин». 1996. 202 с.
  41. В.А. Точность кинематических цепей приборов. J1.: Машиностроение. 1980. 221 с.
  42. A.B. Основы расчета точности кинематических цепей металлорежущих станков. М.: Машиностроение. 1966. 211 с.
  43. А.И. Математическое моделирование в исследованиях и проектировании станков. М.: Машиностроение. 19 781 184 с.
  44. А.И., Великовский А. Л., Вейтлин Л. П. Аналоговая вычислительная иехника в расчетах приводов станков. М.: «Машиностроение».1971.
  45. Левина З.М., Решетов Д. Н. .Контактная жесткость машин. М.: Машиностроение, 1971. 264 с.
  46. Г. А. Исследование связи между вибрацией и шумом турбинных редукторов и погрешностями зацепления. В кн. Вибрация и шум зубчатых передач. М.:1961.
  47. Г. А., Швецова Г. Д. Циклическая погрешность зубофрезёрования и выбор числа зубьев делительных колес прецизионных зубофрезерных станков. «Передовойнаучно-технический и производственный опыт», тема 10, № М-59−263/42. М.:ЦИТЭИН.195 9.
  48. Ф.Л. Теория зубчатых зацеплений.М.: Наука. 1968. 584 с.
  49. М.Б. Общая длина контактных линий при зацеплении косозубых колес. Сборник работ центрального бюро редукторостроения. М.-Л.: «Машгиз». 1940.№ 1.
  50. А.Г. О различных способах расчета точности кинематических цепей. // «Станки и инструмент». 1976, № 12.
  51. C.B. Численный анализ процесса зацепления делительной червячной пары. Диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва. 1973.
  52. A.B. Исследование погрешности при зубо-шлифовании методом обкатки. Диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва. 1963.
  53. Металлорежущие станки. По ред. В. Э. Пуша. М. Машиностроение. 1985. 576 с.
  54. О.П. Динамика электромеханического привода металлорежущих станков. М.: Машиностроение. 1989. 224 с.
  55. H.A. Имитационные модели металлорежущих станков. Ташкент. «Фан». 1980. 120 с.
  56. С.П. Математическая модель динамической системы станочного привода с планетарным механизмом. В сборнике «Управление качеством финишных методовобработки. Сборник научных трудов». Пермь, 1996, с.181−184.
  57. Ю.С., Пожалостин A.A., Статников Р. В., Фролова O.A. Многокритериальное моделирование и анализ. // «Проблемы машиностроения и надежности машин». 1996, № 1.
  58. А.И. Точность и оптимизация кинематических цепей станков. М.:Машиностроение. 1983.
  59. Е.Д. Вопросы крутильной жесткости и динамики цепей обкатки станков для обработки конических зубчатых колес. Диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва. 1979.188 с.
  60. Проектирование металлорежущих станков и станочных систем. Справочник. Под общ. ред. A.C. Проникова. М.: Изд. МГТУ им. Н. Э. Баумана. 1994.
  61. Расчет червичных делительных пар с применением ЭВМ. Методические рекомендации.М.:ВНИИТЭМР, 1988.130с.
  62. Д.Н., Портман В. Т. Точность металлорежущих станков. М.: Машиностроение. 1986. 336 с.
  63. Е.И. Динамика привода станков. М.: Машиностроение. 1966.
  64. А.И. Повышение кинематической точности тяжелых зубофрезерных станков. Диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва. 1984.
  65. Справочник по геометрическому расчету эвольвентных зубчатых и червячных передач. Под ред." И.А. Болотов-ского. М.:Машгиз. 1963. 472 с.
  66. Н.К. Проблемные вопросы конструкций современных эубофрезерных станков. Витебское СКВ ЗШиЗС. 1972.
  67. .А. Точность и контроль зубчатых колёс. М.: Машиностроение, 1972. 368 с.
  68. . А. Основные вопросы точности изготовления зубчатых колес. Диссертационная работа на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва, 1952.
  69. В.П. Расчеты крутильных колебаний силовых установок. М. 1953.
  70. С.П. и др. Колебания в инженерном деле. 1985.
  71. И.Ф. Влияние кинематической погрешности зубчатых передач цепей деления эубофрезерных станков на точность их работы. Диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва. 198 4. 146 с.
  72. A.M. Технологическая точность зуборезных станков и способы ее повышения. М. 1957.
  73. М.С. Исследование колебаний несущей системы эубофрезерных станков и разработка мероприятий по повышению их динамического качества. Диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва. 1977.
  74. В.П. Жесткость зуборезных станков. М. ¡-¡-Машиностроение. 1969. 120 с.
  75. Дж., Малькольм М., Маулер К. Машинные методы математических вычислений. М.:Мир, 1980. 280с.
  76. Н.Ф., Демин А. И. Геометрическая точность станков для обработки конических зубчатых колес.// «Станки и инструмент». 1957, № 9.
  77. B.C., Давыдов H.H. Автоматизированное проектирование компоновок металлообрабатывающих станков.// «Станки и инструмент». 1989.№ 5, с.4−7.
  78. B.C., Досько С. И. Об учете демпфирования при динамических расчетах станков. «Станки и инструменты». № 11,1990. 4 6 с.
  79. B.C., Досько С. И., Лю Цзои. Идентификация упругих систем станков на основе модального анализа. «Станки и инструменты». № 7,1988. 11−14 с.
  80. B.C., Никитин С. П., Лурье А. И. Влияние структуры привода главного движения на его динамические характеристики. «СТИН», № 2. 1997.
  81. P.M. Влияние динамических характеристик цепи обката зубофрезерного станка на точность зубо-нарезания. В сборнике «Молодая наука новому тысячелетию. Часть 1». Набережные Челны.1996 г, с. 105.
  82. P.M. Моделирование цепи обката зубофрезерного станка с учетом динамических процессов. В сборнике «Управление качеством финишных методов обработки. Сборник научных трудов». Пермь, 1996, с. 189−190.
  83. P.M. Применение модального анализа к определению кинематической погрешности цепи обката зу-бофреэерного станка. В сборнике «Механика машиностроения. Тезисы докладов Международной научно-технической конференции».Набережные Челны, 1997, с. 120.
  84. Цепи кинематические. Методы расчета точности. ГОСТ 21 098 75.
  85. Л.Д. Передача зацеплением.Зубчатые и червячные. М.: Машиностроение, 1969. 486 с.
  86. А. Р. Влияние геометрических погрешностей прямозубого колеса на его кинематические погрешности. «СТЙН» № 11, 1996.
  87. Г. Д. Оценка кинематической точности цепи деления зубофрезерных станков. // «Станки и инструмент». 1980, № 11.
  88. М.П. Исследование точности и разработка узлов главного движения и деления станков для обработки конических зубчатых колес. Диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва. 1975.
  89. Opitz Н. Invesnigations on hobbing machines and methods of increasing their production accuracy. Ad-vaned Machine Tool Design. Pergamon Press. 1964.
  90. Eerret Y., Sabot Y. Dynamics of gears. A method for the computation of vibration specters. «8 World Congress Of the Theory Of Machines and Mechanismes». Prag. Aug. 26−31,1991.
  91. Tanaka S., Yamada T., Hattori N., Ogata K. Influence of patch errors on surface failure of spur gears. // Proc. Int. Conf. Motion and Power Transmissions. Hiroshima. Nov. 23−26. 1991.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!