伺服转塔刀架传动系统设计及疲劳寿命分析

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1、隶劫大·坚硕士学位论文万方数据伺服转塔刀架传动系统设计及疲劳寿命分析研究生姓名：拯焦皇导师姓名：必万方数据DESIGNANDR虹IGUELIFEANALYSISOFSERVOTURRETTRANSMISSIONSYSTEMAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYYANGJianingSupervisedbyProf．CHENNanSchoolofMechanicalEngineeringSoutheastUniversityMay2014万方

2、数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个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，除了文中特另1]Jjn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，也不包含为获得东南大学或其它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。研究生签名：拖五圭i日期：丝!垒!笠：2星东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的

3、内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：。：援么薹孽导师签名：期：万方数据摘要伺服转塔刀架传动系统设计及疲劳寿命分析伺服转塔刀架是数控机床的核心功能部件，其能否可靠运行在很大程度上影响着机床的综合性能。实现工位转换是伺服刀架的基本功能，由刀架传动系统执行完成。伺服刀架传动系统主要由伺服电机、齿轮系以及刀盘组成。电机动力通过三级减速齿轮系传递至刀盘，最终实现工位转换。工位转换这一功

4、能可靠性的保障，依赖于刀架传动系统满足预定的疲劳寿命。要完成传动系统的疲劳寿命设计，需要具有针对该系统的快速开发工具以及合理的可靠性分析方法。本文从齿轮系快速设计、伺服电机动力学匹配设计、齿轮啮合力学分析和齿轮疲劳寿命分析等方面进行研究，主要内容包括：1)提出针对伺服刀架齿轮齿数分配和位置布置的设计方法，使用Matlab编程语言及优化工具箱实现其设计步骤，并通过MatlabGUI实现其可视化操作；2)在ADAMS中建立传动系统的多体动力学模型，通过控制规划伺服电机运动模式，实现传动系统的虚拟转位仿真，得到伺服电机在不同运行模式和不同负载条件下的转矩输出，并找到

5、满足转位时间要求、符合电机输出能力的电机设置参数：3)运用齿轮啮合理论，分析某个轮齿从进入啮合到退出啮合的转位角度和转位时间，并在ABAQUS中建立三维有限元齿轮模型，以某个轮齿为目标，分析其在双齿．单齿．双齿过程中的接触合力、齿面接触应力、齿根弯曲应力的变化趋势，从而为进一步进行齿轮疲劳寿命分析提供了依据；4)结合齿轮有限元分析结果和疲劳寿命理论，完成目标齿轮的疲劳寿命可靠性分析。关键词：伺服刀架；传动系统；可靠性设计；疲劳寿命分析万方数据DesignandFatigueLifeAnalysisofServoTurretTransmissionSystemA

6、bstractTheservoturretiSthekeycomponentinthecomputernumericalcontrol(CNC)machinetoolsanditsreliabilityaffectstheoverallperformanceoftheCNCmachinetools．TheindexingactioniSthefundamentalfunctionofservoturretanditiSfulfilledbytheturret’Stransmissionsystem．Thetransmissionsystemofservotur

7、retiScomprisedofservomotor,gearsystemandcuttingdisc．ThepowertransmitsfromelectricmotortOcuttingdisc，bypassingthegearmechanism，whichfinallyrealizestheindexingaction．ThereliabilityoftheindexingactioniSdeterminedbyturrettransmissionsystemhavingtheexpectedfatiguelife．Inordertoaccomplish

8、thefatigueli佗design