曲轴加工复合跟随车削工艺是一种新的高速、高效、高精度的加工方法,能够解决传统车削曲轴加工领域存在的切削速度低、加工效率低和加工精度不高等问题,而刀架机构是实现这一工艺方法的关键部件。刀架机构的静、动态特性直接关系到该加工方法是否最终能实现曲轴的高速、高效、高精度加工。论文提出了一种曲轴加工复合跟随车削的工艺方法,并初步设计了实现该工艺方法的实验性机床。论文将针对该机床的关键部件复合跟随车削刀架进行相关的研究,通过对刀架机构的原理分析、结构设计、三维建模、运动学与动力学分析、结构有限元分析和结构的优化设计,分析和研究复合跟随刀架的静、动态特性和最优化的结构,最终获得在结构特性上满足复合跟随车削加工要求的刀架结构设计方案。论文主要完成了以下内容:首先对复合跟随刀架的结构特征进行了描述,并在三维pro/e软件中进行了建模,在此基础上,对刀架机构进行了运动学和动力学分析,计算出了刀架机构的运动学和动力学参数,同时对刀架机构的变截面连杆进行了刚度和强度计算,并进行了综合分析。分析结果表明,在保证刀架复合跟随车削的情况下,连杆的最初设计满足刚度和强度要求,但设计还过于保守。其次在对刀架连杆机构建立三维有限元分析模型的基础上,根据第一步的理论分析和设计参数计算的结果,对刀架连杆机构进行了有限元静力学分析和模态分析。静力分析中通过直观的展示了连杆的应力场和位移场分布,并分析了结果;模态分析中获得了连杆的模态参数(固有频率和振型),并进行了动态性能分析,分析结果表明连杆的动态性能良好,固有频率远离了激振频率,不易引起共振。最后利用ANSYS中的OPT优化模块,在参数化建模的基础上,依据前面的计算结果和仿真结果,对刀架中的连杆进行了局部结构优化设计,获得了刀架连杆机构以重量最轻为目标的优化设计结果,并对优化后的结构进行分析和比较,结果表明优化后的连杆结构满足加工、装配要求,保证了复合跟随车床的加工精度。