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曲轴连杆颈复合跟随车削系统的运动精度分析

张磊  
【摘要】: 曲轴是发动机的重要零件之一,其质量直接影响到发动机的性能,进而影响到整台机器的性能。因此,改进曲轴加工工艺,提升曲轴产品质量对发动机制造业来讲具有重要的意义。目前国内生产曲轴的设备相对落后,产品生产率不高,国外一些先进设备价格较为昂贵。针对这些问题,提出了一种新的曲轴加工工艺,即:基于平行四边形机构的曲轴连杆颈外圆复合跟随车削加工工艺。 由于这种加工工艺使用的核心部件为刀架系统,即:由基于平行四边形机构的刀架与被加工工件—曲轴构成的复合跟随车削刀架系统。所以,论文以此刀架系统为研究对象,针对其运动精度问题进行了研究。 论文首先对刀架系统的运动分析建立了理想情况下的数学模型,并以模型为基础对刀尖点和工件的复合跟随车削工艺的正确性和可行性从相对速度和相对轨迹两个方面进行了理论证明。接着借助pro/e软件对模型进行运动仿真来证明理论分析的正确性,并为论文后面的分析提供方法。 然后对刀架系统存在误差时的运动精度分三种情况进行了分析。 (1)刀架机构存在杆长误差时的运动精度分析。此种情况下的误差分析,实质就是对平形四边形机构连杆角和从动角的误差对刀尖点运动轨迹的影响进行分析。论文以普通铰链四杆机构杆长误差分析为基础得出了当存在杆长误差和铰接副间隙时,平形四边形机构连杆角和从动夹角误差的变化规律,然后给出了连杆角误差变化时,刀尖点相对于工件的运动轨迹方程。最后结合实例得出了杆长误差对工件加工质量的影响。 (2)刀架系统存在相位角误差时的运动精度分析。此种情况下的误差分析是对刀尖点相对与动系(固定在曲轴连杆颈上)的运动轨迹进行分析。对比理想情况下刀尖点的运动轨迹得出了此种情况下误差对工件的加工质量的影响。 (3)刀架机构机架与水平面存在角度误差时的运动精度分析。在这种情况下的误差分析和刀架系统存在相位角误差时的情况基本相同。通过对刀尖点的运动轨迹进行分析和对比,得到了此种情况下误差对工件加工质量的影响。 论文最后简单介绍了刀架系统设计时的一些注意问题和主要解决方法。 论文内容对复合车削工艺应用于生产时控制工件加工误差具有实用价值。


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