曲轴复合车削机床传动链和换刀装置的设计研究

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1、曲轴复合车削外机圆床（申请工学硕士学位论文）复传合动车链削和的换工刀艺装曲轴复合车削机床传动链规置划的及设和换刀装置的设计研究研计究研究件优化设计培养单位：机电工程学院王云学科专业：机械工程景白研究生：白露雪露雪指导老师：杨光教授武汉理工大武学汉2014年5月理工大学万方数据分类号学校代码10497UDC学号1049721101128学位论文题目曲轴复合车削机床传动链和换刀装置的设计研究英文designresearchontooltransmissionchainandtool题目changedeviceforCrankshaftcomplexturninglat

2、he研究生姓名白露雪姓名杨光职称教授学位硕士指导教师单位名称机电工程学院邮编430070姓名职称副指导教师单位名称邮编申请学位级别硕士学科专业名称机械工程论文提交日期2014年4月论文答辩日期2014年5月学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席郭顺生评阅人王三武黄继雄2014年5月万方数据独创性声明本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究

3、所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）研究生（签名）：导师（签名）：日期：万方数据武汉理工大学硕士学位论文中文摘要曲轴加工复合车削机床（国家发明专利（已公开））是以曲轴主轴颈和连杆颈加工为主的全新曲轴加工机床，利用连杆机构使刀具跟随连杆颈外圆作同步跟随圆周切削运动，实现一次装夹完成主轴颈和连杆颈外圆的车削

4、加工。对其进行设计和研究将有效改善曲轴的加工工艺，降低曲轴制造成本，提高曲轴加工质量和加工效率。该机床的工作原理是刀架跟随连杆颈外圆作同步跟随圆周切削运动，所以对曲轴和刀架（刀具安装在刀架上）的同步精度提出了很高的要求，另外根据该机床的加工工艺，对曲轴半精加工需要三把车刀切削，为实现“一次装夹，完全加工”，设计一套符合该机床的换刀装置是有必要的。本论文完成了以下主要研究工作：（1）完成曲轴和刀架同步误差理论分析。通过坐标系的变换,完成了从理论上证明曲轴和刀架同步精度对复合车削机床加工精度的重要性和敏感性。根据曲轴半精加工的圆度形位公差的精度要求，反推出曲轴和刀架的

5、同步误差范围。（2）计算了现有进给传动系统中齿轮副侧隙的传动误差，得出其误差远远大于半精加工曲轴所要求的圆度形状公差。并指出在刀架重力和切削反力的作用下，齿轮副和花键之间存在侧隙传动误差，会导致曲轴和刀架不同步的问题。（3）完成了对进给传动系统的优化设计。根据以上的理论分析和影响因素，提出了两种提高曲轴和刀架同步精度的方案，一种是缩短进给传动链的方案，同时推导出可变距挂轮传动距离、齿轮尺寸大小和伸张角度之间的关系，并给出计算的具体公式。提出了进给传动链零侧隙传动的设计方案，采用双齿轮柔性零侧隙传动，并给出该传动方法的参数关系和计算公式。另一种是对刀架的动力输入端改

6、进设计，采用摩擦力的方式来抵消刀架重力和切削反力对刀架的作用，消除因刀架重力和切削反力在某阶段对刀架运动件做正功而拉大传动链间隙。（4）设计了一套符合曲轴复合车削机床的换刀装置，并绘制出该换刀装置的总体设计工程图和各零部件的二维工程图，为了尽可能的减轻换刀装置的质量，对箱体进行了拓扑优化，在满足刚度的前提下，尽可能的减少换刀装置箱体的质量，最终设计出一套重复定位精度高、分度精度高且质量轻的换刀装置。关键字：进给传动链，同步误差，齿轮侧隙，换刀装置，拓扑优化I万方数据武汉理工大学硕士学位论文AbstractCrankshaftcomplexturninglathe（

7、Nationalinventionpatenthasbeenopen）processedcrankshaftmainjournalandnewcrankshaftconnectingrodnecknewmachine.Itislikelinkagetomakethetoolfollowinglinkneckforcuttingcylindricalsynchronous,toachieveaclampingandcompletethemainjournalandtheneckofthecylindricalturningprocessing.Thedesignan

8、drese