弧面凸轮加工的廓面误差分析与测量方案设计

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1、学校代码10530学号201007041443分类号TH132.47密级硕士学位论文弧面凸轮加工的廓面误差分析与测量方案设计学位申请人李海指导教师胡自化教授学院名称机械工程学院学科专业机械工程研究方向数字化设计与制造二○一五年六月六日AnalysisofMachiningProfileErrorandDesignofMeasuringSchemeforGloboidalCamCandidateLiHaiSupervisorProf.HuZihuaCollegeSchoolofMechanicalEngin

2、eeringProgramMechanicalEngineeringSpecializationDigitalDesignandManufacturingDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJun6th,2015湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做

3、出重要贡献的个人和集体，均己在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名；是］日期：＞／女年月／曰＾学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留，、使用学位论文的规定同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可＾文将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行ｊ。检索，可ｙｌ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文涉密论文按学校规定处理。曰期：作者签名：＾方５巧年

4、／月／曰导师签名：日期：月＾日湘潭大学硕士学位论文摘要摘要随着机械装备正朝着精密化、自动化和智能化的方向发展，以弧面凸轮机构作为核心部件的自动化机械具有承载能力大、分度精度高、结构紧凑、寿命长等优点，在烟草机械、食品包装机械、自动换刀系统等领域得到广泛应用。但弧面凸轮的廓面属空间不可展曲面，其廓面加工精度、表面加工质量对机构的传动精度有着直接影响，决定了该机构的工作性能。弧面凸轮廓面的复杂性，导致其加工和测量难度都很大，一直是制约弧面凸轮机构广泛应用的一个重要瓶颈。因此，如何实现对弧面凸轮廓面加工

5、误差的有效控制和高效精确测量具有重要的工程应用价值和现实指导意义。为此，本文以弧面凸轮加工的廓面误差分析及廓面误差测量方案设计为对象，综合运用空间曲面共轭啮合原理、牛顿迭代法、矢量分析法、基于误差建模仿真法等理论和方法，利用UG建模、ADMAS仿真、Matlab编程等工具，深入探究了弧面凸轮廓面误差对机构传动精度的综合影响规律及原始误差溯源方法，并应用等距曲面理论设计了一套廓面误差测量方案，具体研究工作如下：1）相关理论研究。运用范成法加工理论、空间曲面共轭啮合原理和坐标变换法，推导了弧面凸轮理论廓面方程

6、和含加工原始误差的实际廓面预测模型，系统阐述了加工工艺系统误差传递原理及误差溯源理论，为后续研究奠定理论基础。2）加工原始误差对弧面凸轮廓面法向误差及机构传动精度的影响分析。运用牛顿迭代法和矢量分析法探究了加工工艺系统误差对廓面法向误差及机构传动精度的影响规律，推导相应的理论分析模型，并利用Matlab进行分析。基于凸轮实际廓面预测模型，利用UG建立弧面凸轮三维误差模型，在ADAMS中进行运动仿真，验证上述两种方法的正确性。3）弧面凸轮廓面加工误差溯源研究。基于全系统误差传递理论，针对弧面凸轮加工系统误差

7、传递“白化”模型，建立了一种基于粒子群算法的误差溯源方法，利用实际凸轮分度曲线坐标数据求得加工系统各项原始误差，并运用Matlab进行实例验证。4）弧面凸轮廓面误差测量装置方案设计。基于以上研究和弧面凸轮等距曲面理论，设计了一套凸轮廓面误差测量装置。通过测量原理分析，完成了测量装置的总体方案和硬件设计，最后应用仿真建模方法对该装置进行可行性验证。综上，本文的研究为弧面凸轮廓面加工误差分析和测量提供了有效理论依据和可行的测量方案。关键词：弧面凸轮；廓面误差；传动精度；误差溯源；测量I湘潭大学硕士学位论文Ab

8、stractAbstractThegloboidalcammechanismisconsideredascorepartsforautomatedmachinethankstoitsadvantagessuchasbearingperformance,highindexprecision,compactedsizesandlong-service-life.Meanwhilethegloboidalcamsiswidelyap