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直驱式数控转台性能分析及结构设计

作 者: 栾强利
导 师: 单东日
学 校: 山东轻工业学院
专 业: 机械电子工程
关键词: 直驱技术 数控转台 有限元分析 接触应力分析 疲劳寿命分析 碰撞分析
分类号: TG659
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


数控转台作为机床生产的重要附件,其性能的优劣会直接影响到机床的整体加工性能。近年来,随着直驱技术的发展,以直驱电机为驱动的直驱式数控转台被广泛的应用于机床制造领域,大大提高了机床的加工效率和精度。在本课题中,设计了一型卧式加工中心中使用的直驱式数控转台,转台内部主要由各种功能管路和机械部件构成。首先,分析了数控转台的内部结构,并根据转台具体实现功能的要求,完成转台内部管路系统的设计和分布。在转台内部的管路设计过程中,运用SimulationX机电仿真软件模拟转台托盘拉紧机构的工作过程并对过程进行仿真计算。根据仿真分析的计算结果——速度变化曲线,指出数控转台在托盘拉紧过程中可能存在的冲击、振动等问题,并提出合理的改进方案。其次,运用有限元理论分析了数控转台内部气密性管路中的压力场分布,保证气密管路在托盘交换过程中保压功能的实现。最后,应用PROE三维设计软件,设计出数控转台内部构件的3D模型,并运用ABAQUS有限元分析软件对转台关键结构进行校核、分析,主要包括:数控转台抱闸机构的接触应力分析,轴承支座的疲劳寿命分析以及转台托盘拉紧机构的碰撞过程分析。根据软件的计算结果,分析部件在工作载荷作用下的变形及应力分布情况,并选用合适的优化设计方案,避免部件在实际工作过程中失效状况的发生。

全文目录


摘要  7-8
ABSTRACT  8-9
第1章 绪论  9-17
  1.1 数控转台国内外发展概况  9-11
  1.2 数控转台研究目的和意义  11-14
  1.3 课题主要研究内容  14-17
第2章 数控转台结构模型及工作原理  17-27
  2.1 数控转台的结构模型  17-22
    2.1.1 数控转台内部机械结构组成  17-20
    2.1.2 无刷直流力矩电机的特点与应用  20-22
  2.2 数控转台的工作原理  22-26
    2.2.1 数控转台托盘放松与夹紧工作原理  22-24
    2.2.2 数控转台抱闸机构工作原理  24-26
  2.3 本章小结  26-27
第3章 数控转台内部流体管路设计  27-41
  3.1 数控转台内部液压管路设计  28-34
    3.1.1 数控转台托盘拉紧机构油路设计  28-32
    3.1.2 转台抱闸油路设计  32-33
    3.1.3 数控转台夹具油路设计  33-34
  3.2 数控转台内部气压管路设计  34-39
    3.2.1 数控转台气密管路设计  34-39
    3.2.2 数控转台防尘管路设计  39
  3.3 本章小结  39-41
第4章 数控转台内部结构设计分析  41-61
  4.1 数控转台抱闸机构设计分析  41-46
    4.1.1 抱闸机构模型的建立  41-43
    4.1.2 机构边界条件及载荷的施加  43-44
    4.1.3 计算结果及分析  44-46
  4.2 数控转台轴承支座结构设计分析  46-52
    4.2.1 支座模型的建立  46-47
    4.2.2 支座边界条件及载荷的施加  47
    4.2.3 计算结果及分析  47-52
  4.3 数控转台拉紧机构设计分析  52-60
    4.3.1 拉紧机构模型的建立  52-53
    4.3.2 机构边界条件及载荷的施加  53-54
    4.3.3 计算结果及分析  54-60
  4.4 本章小结  60-61
第5章 结论与展望  61-63
  5.1 结论  61
  5.2 展望  61-63
参考文献  63-67
致谢  67-69
在学期间主要科研成果  69

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属切削加工及机床 > 程序控制机床、数控机床及其加工
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