大直径不锈钢棒料剥皮机主轴传动系统设计研究

超 梅; 银虎 屈; 志旭 祁; 小乐 成; 晓妮 刘; 学硕 张; 炫 何

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2019.10.009

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

大直径不锈钢棒料剥皮机主轴传动系统设计研究

理论研究 | 更新时间：2022-10-25

- 大直径不锈钢棒料剥皮机主轴传动系统设计研究
- Research of Design of Spindle Transmission System of Peeling Machine for Large Diameter Stainless Steel Bar
- 机械传动 2019年第10期页码：43-50
- 作者机构：
  
  1.西安工程大学材料工程学院，陕西西安 710048
- 作者简介：
  
  梅超（1993— ），男，安徽芜湖人，硕士研究生，研究方向为机械设计及理论。
  屈银虎（1962— ），男，陕西西安人，教授，研究方向为机械制造。
- 基金信息：
  
  陕西省科学技术研究发展计划-工业攻关资助项目(2013K09-33);陕西省教育厅服务地方专项计划项目(14JF007)
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2019.10.009
  中图分类号：
扫描看全文
梅超,屈银虎,祁志旭等.大直径不锈钢棒料剥皮机主轴传动系统设计研究[J].机械传动,XXXX,XX(XX):43-50.

Mei Chao Qu Yinhu Qi Zhixu Cheng Xiaole Liu Xiaoni Zhang Xueshuo He Xuan.Research of Design of Spindle Transmission System of Peeling Machine for Large Diameter Stainless Steel Bar[J].Journal of Mechanical Transmission,XXXX,XX(XX):43-50.
梅超,屈银虎,祁志旭等.大直径不锈钢棒料剥皮机主轴传动系统设计研究[J].机械传动,XXXX,XX(XX):43-50. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2019.10.009.

Mei Chao Qu Yinhu Qi Zhixu Cheng Xiaole Liu Xiaoni Zhang Xueshuo He Xuan.Research of Design of Spindle Transmission System of Peeling Machine for Large Diameter Stainless Steel Bar[J].Journal of Mechanical Transmission,XXXX,XX(XX):43-50. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2019.10.009.

摘要

基于Adams软件建立了剥皮机主轴传动系统的多刚体动力学模型，利用ANSYS对剥皮机主轴传动系统的关键部件进行柔性化处理，构建主轴传动系统刚柔耦合模型。通过仿真的主轴传动系统各级齿轮的转速以及对齿轮接触力参数的设置，模拟主轴传动系统的齿轮啮合过程，验证了齿轮的传动比，确定了加速度波动主要按激振频率波动，同时，主动齿轮-传动齿轮和传动齿轮-主轴齿轮的切向力和径向力仿真值分别为3 649.21 N、1 580.15 N和3 598.64 N、1 415.13 N，与理论值具有较好的吻合度，并通过齿轮啮合频率验证仿真的可靠性。最后，提取了仿真过程中3个柔性零件等效应力最大的10个节点，结果均低于齿轮材料的许用应力，从而在实际应用方面可为高性能剥皮机主轴传动系统的设计与制造提供理论参考依据。

Abstract

Based on Adams software, a multi-rigid-body dynamics model of the spindle transmission system of the peeling machine is established. The key components of the spindle transmission system of the peeler are flexibly processed by ANSYS, and the rigid-flexible coupling model of the spindle transmission system is constructed. The gear engagement process of the spindle transmission system is simulated by simulating the rotating speed of the gears at all levels of the spindle transmission system and setting the contact force parameters of the gears. The transmission ratio of the gears is verified. It is determined that the acceleration fluctuation mainly depends on the excitation frequency. At the same time, the tangential direction of the driving gear-transmission gear and the transmission gear-spindle gear is determined. The simulation values of force and radial force are 3 649.21 N, 1 580.15 N, 3 598.64 N and 1 415.13 N, respectively, which are in good agreement with the theoretical values, and the reliability of the simulation is verified by gear meshing frequency. Finally, 10 nodes with the maximum equivalent stress of three flexible parts in the simulation process are extracted, and the results are lower than the allowable stress of gear material, which can provide theoretical reference for the design and manufacture of the spindle drive system of high-performance peeler in practical application.

关键词

剥皮机主轴系统齿轮动力学模型 Adams 刚柔耦合模型

Keywords

Peeling machineSpindle systemGearsDynamics modelAdamsRigid-flexible coupling model

references

史丽晨，贠志达，王海涛，等.无心车床空心主轴系统振动特性分析及结构优化[J].机械科学与技术，2017，36（9）:1375-1380.

孔杰，覃岭.数控车床主轴传动系统的动力学优化设计[J].机械传动，2012，36（7）:59-61.

陈婵娟.数控车床设计[M].北京：化学工业出版社，2006：25.

GAGNOL V，BOUZGARROU B C，RAY P，et al.Modelling approach for a high speed machine tool spindle-bearing system[C]//Proceedings of the ASME 2005 International Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference，Volume1:

20th Biennial Conference on Mechanical Vibration and Noise，Parts A，B，and C，September24-28，2005，Long Beach，California，USA.Long Beach，California，USA.New York:ASME，2005:305-313.

RANTATALO M，AIDANPAA J O，GöRANSSON B，et al.Milling machine spindle analysis using FEM and non-contact spindle excitation and response measurement[J].International Journal of Machine Tools and Manufacture，2007，47（7/8）:1034-1045.

CAO H R，HOLKUP T，ALTINTAS Y.A comparative study on the dynamics of high speed spindles with respect to different preload mechanisms[J].International Journal of Advanced Manufacturing Technology，2011，57（9/10/11/12）:871-883.

田久良，洪军，朱永生，等.机床主轴-轴承系统热-力耦合模型及其动态性能研究[J].西安交通大学学报，2012，46（7）：63-68.

曹宏瑞，何正嘉.机床-主轴耦合系统动力学建模与模型修正[J].机械工程学报，2012，48（3）:88-94.

LI H Q，SHIN Y C.Integrated dynamic thermomechanical modeling of high speed spindles，part 1-model development[J].Journal of Manufacturing Science and Engineering，2004，26（1）：148-158.

GAGNOL V，BOUGARROU B C，RAY P，et al.Stability-based spindle design optimization[J].Journal of Manufacturing Science and Engineering，2007，129（2）：407-415.

谭峰，殷国富，方辉，等.基于ANSYS Workbench的微型数控车床主轴动静态性能分析[J].组合机床与自动化加工技术，2015（4）:29-32.

吴腾庆，刘恒，景敏卿，等.高速电主轴支承刚度计算及模态分析[J].机械设计与制造，2013（8）:5-7，11.

HANSEN A，ARBAB F.Fixed－axis tool positioning with built-in global interference checking for NC path generation[J].IEEE Journal on Robotics and Automation，1998，4（6）:610-621.

胡俊华.基于虚拟样机技术的齿轮动力学建模与故障模拟研究[D].北京：中国石油大学，2016:13-24.

杨毅春.城市轨道交通门系统多头丝杠螺母副的设计研究[D].南京：南京理工大学，2013:46-48.

于天彪，王学智，关鹏，等.超高速磨削车床主轴系统模态分析[J].机械工程学报，2012，48（17）:183-188.

祁志旭.大直径无心棒料剥皮机关键技术研究[D].西安：西安工程大学，2018:60-61.

LI X F，WANG Y B.Analysis of Mixed Model in Gear Based on ADAMS[J].Chinese Journal of Mechanical Engineering，2012，25（5）:968-973.

MOHANMMED O D，RANTATALO M，AIDANPAA J O.Dynamic modelling of a one-stage spur gear system and vibration-based tooth crack detection analysis[J].Mechanical Systems and Signal Processing，2015，54:293-305.

董海龙.刚柔耦合行星齿轮减速器仿真研究[D].沈阳：东北大学，2013:58-66.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

暂无数据