風電軸承內(nèi)齒圈成型銑刀銑削過程數(shù)值仿真研究

【摘要】：隨著綠色環(huán)保理念被倡導,風能利用率提高,風力發(fā)電機的需求也逐年增加。偏航軸承作為風力發(fā)電機中起關(guān)鍵作用的連接件,其性能直接影響整個機組的可靠性。對于在偏航軸承中起回轉(zhuǎn)支撐作用的大模數(shù)內(nèi)齒輪,其加工方法中范成法主要用于該類齒輪的精加工,該方法要求機床具有很高的傳動精度,加工成本高,所以高速銑齒成為目前國內(nèi)外粗、半精加工該類大模數(shù)內(nèi)齒輪的重要加工方式,從而開發(fā)與之配套的高效可轉(zhuǎn)位齒輪成型銑刀,對掌握風電回轉(zhuǎn)支撐軸承的核心加工技術(shù)及批量生產(chǎn)技術(shù)具有重要的意義。目前國內(nèi)風電回轉(zhuǎn)支撐軸承用成型銑刀設計大多依據(jù)加工經(jīng)驗,缺乏理論計算。本文結(jié)合實際生產(chǎn)中偏航軸承中內(nèi)齒輪參數(shù),對風電軸承成型銑刀的設計進行了理論分析,對其銑削過程進行了數(shù)值仿真研究。 為了高效地完成內(nèi)齒圈多余加工余量的準確去除,使齒形所得的幾何形狀逼近成品要求,為后序精加工打下良好基礎。本文依據(jù)仿形法結(jié)合齒輪漸開線特征,求出銑刀刀片廓型公式,結(jié)合可轉(zhuǎn)位銑刀的特點,計算銑刀刀片安裝角度,建立風電回轉(zhuǎn)支承軸承用成型銑刀的幾何模型。在Matlab中針對具體齒輪參數(shù)計算風電回轉(zhuǎn)支撐軸承用成型銑刀齒形數(shù)據(jù),得到成型銑刀刀片漸開線及過渡曲線經(jīng)過坐標轉(zhuǎn)換后的齒形,再用最小二乘法分析過渡曲線,使其與漸開線進行擬合,得到成型銑刀刀片的齒形曲線。結(jié)合所求的銑刀刀片數(shù)據(jù)、銑刀刀體結(jié)構(gòu)參數(shù)及數(shù)學模型,利用Proe三維CAD軟件建立風電回轉(zhuǎn)支撐軸承用成型銑刀三維模型。 在分析確定銑削仿真中工件、刀片材料和銑削用量的基礎上,設計單因素銑削過程仿真方案,分析得出銑削用量對銑刀銑削溫度、銑削力的影響規(guī)律。采用四因素三水平的正交實驗法,對銑削力及銑削溫度的仿真結(jié)果進行極差分析,確定銑削過程中切削用量的最優(yōu)組合。建立銑削力、溫度的非線性方程,運用正交回歸分析得到銑削力、銑削溫度經(jīng)驗公式。 以上研究使得風電回轉(zhuǎn)支撐軸承的粗加工質(zhì)量提高,為后序加工提高了效率、節(jié)約了加工成本。同時有限元仿真分析、極差分析及經(jīng)驗公式的建立,為實際生產(chǎn)中銑削用量的正確選擇及銑削力、溫度的預測提供指導。 【關(guān)鍵詞】：成型銑刀 數(shù)學建模 有限元仿真 銑削參數(shù)
【學位授予單位】：西華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM315;TG54
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 風力發(fā)電行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢9
• 1.2 我國風電回轉(zhuǎn)支撐軸承的發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.3 風電回轉(zhuǎn)支撐軸承用成型銑刀現(xiàn)狀及特點與應用10-13
• 1.3.1 風電回轉(zhuǎn)支撐軸承用成型銑刀現(xiàn)狀10-13
• 1.4 課題來源及研究背景及目的和意義13-14
• 1.5 課題研究的主要內(nèi)容14-15
• 2 風電回轉(zhuǎn)支撐軸承用成型銑刀數(shù)學模型建立15-36
• 2.1 風電回轉(zhuǎn)支撐軸承內(nèi)齒圈介紹15
• 2.2 風電回轉(zhuǎn)支撐軸承用成型銑刀廓型設計15-20
• 2.2.1 銑刀理論漸開線部分齒形的建立16-18
• 2.2.2 銑刀過渡曲線部分齒形的建立18-20
• 2.3 風電回轉(zhuǎn)支撐軸承用成型銑刀幾何模型的建立20-30
• 2.3.1 可轉(zhuǎn)位銑刀的結(jié)構(gòu)設計20-21
• 2.3.2 可轉(zhuǎn)位銑刀切削刃的幾何造形21-24
• 2.3.3 可轉(zhuǎn)位刀片安裝幾何角度設計24-30
• 2.4 風電回轉(zhuǎn)支撐軸承用成型銑刀刀片齒形計算30-35
• 2.4.1 銑刀漸開線齒形計算30-31
• 2.4.2 銑刀過渡曲線部分齒形計算31-32
• 2.4.3 銑刀刀片幾何造型計算32-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 3 回轉(zhuǎn)支撐軸承用成型銑刀銑削三維結(jié)構(gòu)建模36-40
• 3.1 成型銑刀刀體結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇和計算36-38
• 3.2 成型銑刀三維模型的建立38-39
• 3.3 本章小結(jié)39-40
• 4 回轉(zhuǎn)支撐軸承用成型銑刀銑削有限元建模40-49
• 4.1 有限元仿真關(guān)鍵技術(shù)40-42
• 4.1.1 本構(gòu)模型和失效模型40
• 4.1.2 切屑分離準則40-41
• 4.1.3 熱傳導準則41-42
• 4.2 AdvantEdge FEM有限元分析軟件介紹及其應用42-43
• 4.2.1 有限元分析介紹42
• 4.2.2 AdvantEdge FEM軟件介紹42-43
• 4.3 成型銑削有限元分析參數(shù)設置43-48
• 4.3.1 工件及刀具材料的選擇43-47
• 4.3.2 仿真中切削用量的選擇47-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 5 銑削過程的有限元仿真分析49-75
• 5.1 銑削過程有限元建模及網(wǎng)格的劃分49
• 5.2 切削用量的改變對銑削力及溫度的影響49-68
• 5.2.1 銑削過程仿真方案設計50-51
• 5.2.2 銑削用量對力的影響有限元仿真分析51-57
• 5.2.3 銑削用量對溫度的影響有限元仿真分析57-68
• 5.3 正交實驗結(jié)果回歸分析68-74
• 5.3.1 銑削力正交回歸分析69-72
• 5.3.2 銑削溫度正交回歸分析72-74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-76
• 參考文獻76-78
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及科研成果78-79
• 致謝79

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