高精度成形磨齿机设计
能源与动力工程资助企业:
上海星合机电有限公司
企业导师: 蒋能

指导教师: 王新昶

项目成员: 郝帅 丁宇翔

项目概述
随着电动汽车产业的迅猛发展、尤其是驱动电机转速的大幅提升,对于电动汽车齿轮减速箱传动齿轮,因其与电动汽车整车的噪声、振动与声振粗糙度性能密切相关,故对精度等级要求越来越高;此外,高精度齿轮也是高端数控机床等重大装备高精度可靠运转的核心零部件。高精度齿轮精密加工最常用的工艺是成形磨削工艺,但是,国内高精度成形磨齿机严重依赖进口,国内外技术水平差距巨大。本项目旨在突破高精度成形磨齿机的关键设计方法,完成高精度成形磨齿机装备的完全自主设计。
项目目标
主要目标分为两部分,由郝帅和丁宇翔两名同学完成。郝帅同学的目标为完成高精度成形磨齿机的空间误差模型构建,并以此为基础设计精度分配算法完成对机床的精度分配;研究磨削齿轮盘形刀具轮廓设计方法,根据一典型型号齿轮加工设计一配套砂轮并完成廓形计算,并根据齿轮修形需求对其进行调整。丁宇翔同学的目标为完成高精度成形磨齿机大型结构件的结构和强度设计以及驱动及精密传动部件的选型和结构设计;基于结构件选型设计,完成高精度成型磨齿机的整机装配设计。
项目成果
(1)利用齐次变换原理和摄动原理完成了机床空间误差数学模型的建立和化简;基于最小成本函数和质量损失函数设计了机床精度分配数学模型,并使用NSGA-II算法解算了机床精度分配值,验证其相比于传统方法的优越性;
(2)基于截面解析法设计了一典型型号标准渐开线圆柱斜齿轮配套加工盘形砂轮的廓形曲线,并根据齿轮修形要求按照设计参数调整廓形;
(3)完成高精度成形磨齿机大型结构件设计以及高精度成形磨齿机的精密传动和驱动部件的选型及结构设计,并完成整机装配;
(4)对机床进行静力学仿真分析和模态仿真分析,获得机床形变和各界模态振动频率等数据。