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《东北大学》 2014年
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车床进给系统的可靠性灵敏度与优化设计

康晓晨  
【摘要】:进给系统是车床在加工零部件时的核心,它的精度直接影响到车床的加工质量。当前,我国对齿轮系统精度和丝杠导轨精度都有较深的研究,但是对车床整个进给系统的可靠度研究较少。因此,对车床进给系统的可靠性灵敏度加以研究具有重要的工程意义。本文主要内容如下:(1)本文通过对CA6140型车床进给系统各个零部件的参数进行分析,综合考虑了齿轮的制造误差和装配误差、丝杠的螺距误差、导轨的直线度误差和扭转量,其中齿轮的制造误差包括齿距累积误差和一齿切向综合偏差,齿轮的装配误差包括齿轮和轴之间的装配偏心、齿轮安装处轴颈跳动、轴承径向游隙,丝杠的螺距误差主要考虑其公差因素,导轨的直线度误差主要考虑其在水平面内的直线度误差,最终建立了车床进给系统精度的数学模型。(2)根据车床进给系统精度数学模型,建立车削螺纹传动链的精度状态函数和横向自动进给传动链的精度状态函数。根据前面计算出的各部件的误差,运用3σ理论得出各随机变量的标准差。在此基础上,利用可靠性摄动理论和灵敏度设计理论计算车削螺纹传动链和横向自动进给传动链的可靠度及对均值和方差的灵敏度,然后用MonteCarlo方法对进给系统的可靠度进行了模拟计算。最后又研究了随机变量的变化对可靠度及灵敏度的影响。(3)运用优化设计理论,对计算出的可靠度进行优化,以此来提高进给系统的可靠度。选取传动链的可靠度指标的负数为目标函数,根据车螺纹的极限公差和车床的定位精度,对随机变量加以约束,用前面计算出的各随机变量的方差为初始值,运用非线性优化函数来求解目标函数的最小值,从而得到可靠度指标的最大值。再次运用摄动理论求出优化后的可靠度和灵敏度。本文通过对车床进给系统进行可靠性灵敏度计算分析及优化设计,发现了对于进给系统可靠度影响较大的因素,并找出了提高车床进给系统的可靠度的措施,这为车床加工精度的进一步提高提供了依据。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TG51

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