凸轮轴高速磨削表面波纹度的理论与实验研究

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1、密级：非密中图分类号：TG580硕士学位论文凸轮轴高速磨削表面波纹度的理论与实验研究研究生：佘帅龙导师：邓朝晖学科：机械工程研究方向：高效精密智能制造2018年6月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterTheoreticalandexperimentalstudyonsurfacewavinessofhighspeedgrindingofcamshaftCandidate：SheShuailongSupervisorandRank：DengZhaohuiProfessor凸

2、轮轴高速磨削表面波纹度的理论与实验研究学位类型学术型学位作者姓名佘帅龙作者学号15010301008学科（专业学位类别)机械工程研究方向（专业领域)高效精密智能制造导师姓名及职称邓朝晖教授实践导师姓名及职称所在学院机电工程学院论文提交日期2018年6月摘要随着我国汽车工业的不断转型升级，如何提高凸轮轴这类汽车关键零部件的加工质量及加工工艺是目前亟待解决的关键问题之一。而凸轮轴的运动性能及复杂的工作环境，对凸轮轴的轮廓形状提出了更为严苛的加工制造要求。但是凸轮轴属于典型的细长杆件，磨削加工性较差，其复杂的凸轮

3、轮廓型线给凸轮轴的高速磨削加工过程带来了新的挑战，使得凸轮轴高速磨削过程中工件加工表面易产生波纹。因此，本文以凸轮轴高速磨削加工表面波纹度为研究对象，通过分析凸轮轴高速磨削过程中影响表面波纹度的主要因素，对凸轮轴高速磨削加工表面波纹度展开了理论与实验研究，提出了基于表面波纹度控制的凸轮轴高速磨削工艺方案优化策略，为改善凸轮轴高速磨削表面波纹度质量提供理论指导。首先，本文分析了凸轮轴的X-C两轴耦合联动切点跟踪法磨削加工工艺，探讨了凸轮轴轮廓形状、整机动刚度与弹性退让现象、工艺系统振动及砂轮磨损等因素对凸轮轴

4、高速磨削过程表面波纹度的影响，分析了表面波纹度的测量与评定方法，研究了基于Motif算法的凸轮轴高速磨削表面波纹度计算方法。其次，本文搭建了凸轮轴高速磨削波纹度实验平台，确定了凸轮轴高速磨削弹性退让位移和磨削过程实验信号等实验数据的采集方法，设计了凸轮轴高速磨削空转对照实验、弹性退让实验、振动测试实验及磨削工艺参数优化实验来研究凸轮轴高速磨削表面波纹度情况。最后，本文在凸轮轴高速磨削波纹度实验平台上进行了凸轮轴高速磨削波纹度的实验研究，利用时域和频域分析法研究了工艺系统的弹性退让位移信号和振动信号，计算了凸

5、轮轴高速磨削工艺系统的整机动刚度，分析了凸轮轴高速磨削弹性退让规律和凸轮轴高速磨削过程中的主要激振频率与振动状态，探讨了磨削工艺方案对磨削弹性退让、工艺系统振动情况及表面波纹度的影响，在满足工件表面粗糙度加工要求的前提下研究了基于表面波纹度控制的凸轮轴磨削工艺方案优化策略。关键词：凸轮轴高速磨削；表面波纹度；工艺方案优化；弹性退让；磨削振动iiiAbstractWiththecontinuoustransformationandupgradingoftheautomobileindustryinChina,

6、howtoimprovetheprocessingqualityandprocessingtechnologyofthekeypartsofthecamshaftisoneofthekeyproblemstobesolvedurgently.Themotionperformanceandthecomplexworkingenvironmentofthecamshaftprovideamorerigorousmanufacturingrequirementforthecamshaftprofile.Howev

7、er,duetothefactthatthecamshaftbelongstotheslenderrodmember,itshavepoorgrindingmachinabilityandthecomplexcontoursurfacebringsgreatdifficultiestothegrindingprocess,whichmakestheworkpiecesurfaceeasilycorrugatedduringhigh-speedgrindingofthecamshaft.Therefore,t

8、hispapertakesthesurfacewavinessofthecamshafthighspeedgrindingastheresearchobject,Throughtheanalysisoftheinfluencingfactorsofthesurfacewavinessduringthehigh-speedgrindingofthecamshaft,thetheoreticalandexperime