第16卷第2期哈尔滨理工大学学报Vol16No22011年4月JOURNALOFHARBINUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYApr.2011基于弹性变形的齿轮测量精度有限元分析研究张永军,韩红朝,李阳(哈尔滨理工大学机械动力工程学院,黑龙江哈尔滨150080)摘要:在分析研究CNC齿轮测量中心的机械结构和工作原理基础上,运用有限元方法建立该齿轮测量中心的有限元模型,进行了齿轮测量中心不同工作情况的力学分析,得到了测头在工作状态下的弹性变形,并分析了该弹性变形对测量误差的影响.通过对齿轮测量中心进行了模态动力学分析,得出系统的自振频率远高于测量频率,验证了静态分析可以用来计算动态测量误差.该计算方法和计算结果对齿轮测量中心的结构设计具有借鉴和实用意义.关键词:齿轮测量;弹性变形;误差;有限元分析中图分类号:TH132.41文献标志码:A文章编号:1007-2683(2011)02-0066-04FiniteElementAnalysisMethodforMeasurementAccuracyofGearBasedonElasticDeformationZHANGYongjun,HANHongchao,LIYang(MechanicalandPowerEngineeringCollege,HarbinUniversityofScienceandTechnology,Harbin150080,China)Abstract:ThemechanicalstructureofaCNCgearingmeasurementcenterisintroduced.BasedonFEA(FiniteElementAnalysis)method,themodelofthegearingmeasurementcenterismodeledforstaticanalysisandmodalanalysis.Thecalculatedresultsprovideddeformationofthemachinecausedbyinertiaduringmeasuring.Themodalanalysisresultsshowthatthefirstnaturalfrequencyismuchhigherthanthemeasurementfrequency.Thismeansthatthestaticanalysisresultscanbeappliedforcalculationofmeasurementerror.Thecalculationmethodandresultsisimportantformechanicaldesignofthegearingmeasurementcenter.Keywords:gearingmeasuremen;telasticdeformation;error;FEA然而,机械结构在运动过程中所产生的弹性变形、热0引言变形等因素会对整机的精度有显著的影响[3],齿轮测量中心的机械动力学研究是进一步提高测量精确CNC齿轮测量中心是近30年随着计算机控制度的研究方向之一.技术和数据处理技术的发展而发展起来的一种高效本文以圆柱坐标齿轮测量中心为对象,基于有率的新型精密测量仪器,它一般是基于电子展成原限元方法和动力学理论,对齿轮测量中心的整体建理制成的.目前,对齿轮测量中心的研究通常集中于模技术和动力学分析技术进行研究,计算在重力和采用先进的测量技术和控制手段来提高测量精确度测量运动的综合作用下整体机械结构的弹性变形及和效率[1-2],对机械结构的设计和优化研究较少,主系统的自振频率,分析其对测量精确度的影响规律.要集中于采用刚体运动学对其几何误差进行分析.这对于深入理解齿轮测量中心的动力学特性、优化收稿日期:2010-12-21作者简介:张永军(1956),男,教授,Emai:lzhangyongjun916@sohu.edu.cn.第2期张永军等:基于弹性变形的齿轮测量精度有限元分析研究67结构和提高精确度是很有必要的.于各运动轴的位移测量元件的测量位置和测量中心测头位置之间的不重合,导致各运动轴的位移测量值1总体布局和工作原理与测头的实际位移量存在一定的误差,这部分误差主要包括几何学误差[4]和机械系统的弹性变形误差.本CNC齿轮测量中心实质上是含有一个回转角文将针对弹性变形误差展开研究.坐标的四坐标测量机圆柱坐标测量机,可以实现R、T、Z、四轴联动进行测量.2有限元模型本文所研究的CNC齿轮测量中心机械布局和结构如