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| 機床主傳動系統(tǒng)之CAD工藝探討 |
| 點擊次數(shù)：2587 更新時間：2011-03-23 |
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機床主傳動系統(tǒng)之CAD工藝探討 隨著，科技的不斷發(fā)展。機床的制造工藝也越來越精密。在從事機床的研究、設(shè)計過程中，一項重要的工作內(nèi)容是以主傳動鏈為代表的外聯(lián)傳動鏈的分級變速的設(shè)計。傳統(tǒng)的設(shè)計是依賴手工計算和繪圖，設(shè)計工作比較煩瑣，易出錯，重復(fù)工作多，特別是無法對設(shè)計中某些參數(shù)進行優(yōu)化，設(shè)計的可靠性低。隨著計算機的軟、硬件的飛速發(fā)展，對通用機床主傳動系統(tǒng)采用計算機輔助設(shè)計（CAD）成為可能。 1 開發(fā)工具的選用 CAD軟件已發(fā)展成為各種可視化的發(fā)展環(huán)境。目前CAD開發(fā)工具軟件可分三類，一類是以Visual C++、Borland C++為代表的元件開發(fā)工具：另一類是以Visual Basic為代表的方案開發(fā)工具：再一類是以AutoCAD為代表的基于圖形軟件包的二次開發(fā)工具。這里我們采用的是Visual Basic（VB）6.0作為開發(fā)工具，此軟件功能強大，易用性強，攜帶的控件多，且控件封裝了大量的屬性和方法，更好地實現(xiàn)了代碼共享，大大節(jié)省了程序開發(fā)人員時間，是當今zui普遍的可視化編程工具之一。 2 用機床主傳動系統(tǒng)CAD結(jié)構(gòu)與功能 總體結(jié)構(gòu)通用機床主傳動系統(tǒng)CAD的總體結(jié)構(gòu)流程框圖。關(guān)鍵點與軟件主要功能 轉(zhuǎn)速范圍（Rn）與轉(zhuǎn)速級數(shù)Z的確定由zui高（nmax）和zui低（nmin）轉(zhuǎn)速和公比Ø（選擇方式）確定轉(zhuǎn)速范圍Rn和轉(zhuǎn)速級數(shù)Z。操作上，選擇zui高、zui低轉(zhuǎn)速和公比，就可得出變速范圍和轉(zhuǎn)速級數(shù)數(shù)值。 Rn= nmax =Øz-1 Z= lgRn +1 nmin lgØ
式中:Rn為主軸變速范圍：Z為主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)：Ø為公比。結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)與轉(zhuǎn)速圖的生成根據(jù)轉(zhuǎn)速級數(shù)可確定結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)，其原則是:①總的傳動副數(shù)量zui少。②傳動副前多后少，變速級比前小后大。③變速組的傳動副定為2或3，即Z=3m×2n。采用人機交互方式，按“結(jié)構(gòu)網(wǎng)預(yù)覽”按鈕，由計算機生成結(jié)構(gòu)式與結(jié)構(gòu)網(wǎng)，可選擇滿意的結(jié)構(gòu)網(wǎng)，結(jié)構(gòu)式與結(jié)構(gòu)網(wǎng)、轉(zhuǎn)速圖的選擇。齒數(shù)分配齒輪的齒數(shù)和一方面不應(yīng)過大，以避免加大兩軸間的中心距，使機床結(jié)構(gòu)龐大，同時還會提高齒輪線速度而增大噪聲，這里采用齒數(shù)和Sz≤100 ～120：另一方面齒數(shù)和不應(yīng)過小，避免產(chǎn)生根切，對標準直齒圓柱齒輪zmin≥18，兩軸間zui小中心距應(yīng)取合適，避免兩軸其它結(jié)構(gòu)發(fā)生干涉。齒輪的齒數(shù)確定還應(yīng)符合傳動比的要求。采用三聯(lián)滑移齒輪時必須滿足三聯(lián)滑移齒輪的要求，即zui大與次zui大齒輪的齒輪差應(yīng)大于4，確保三聯(lián)滑移齒輪左右滑動時能順利通過。齒數(shù)分配確定，根據(jù)已計算的轉(zhuǎn)速級數(shù)、公比Ø以及各軸傳動比，點擊“齒數(shù)和”按鈕就可確定齒數(shù)和，選擇適當?shù)凝X數(shù)和，再點擊分配齒數(shù)按鈕，就可確定某一傳動組的齒數(shù)分配。參數(shù)優(yōu)化參數(shù)優(yōu)化是對傳動系統(tǒng)圖進行優(yōu)化，確定齒輪參數(shù)分配、傳動比。由于傳動系統(tǒng)由傳動模塊組合而成，且各模塊已規(guī)格化，其傳動副數(shù)，變速順序及結(jié)構(gòu)形式是確定的，可分別對各傳動模塊建立數(shù)學(xué)模型，當一種傳動方案形成后，可建立相應(yīng)數(shù)學(xué)模型優(yōu)化。該模塊有兩個變速組三個獨立變量，六個設(shè)計變量（z1，m1，i1，z4，m4，i4），其他任意一個齒輪參數(shù)均可由這六個設(shè)計變量表示，建立的數(shù)學(xué)模型如下:
i2=i1Øx z2= z1（1+i1）Øx z'2= z1（1+i1） （1+i1Øx） i1（1+i1Øx）
式中:i1，i2為齒輪傳動比：Ø為公比：x為級比指數(shù)：z1、z2為齒輪齒數(shù)：z'1、z'2為齒輪的配對齒數(shù)。目標函數(shù): J=m1z1（1+1/i1）/2+m4z4（1+1/i4）/2 目標函數(shù)J為軸間距。約束條件: 傳動比:0.25≤ij≤2.0 齒輪線速度:0.0≤（pmzjn主/6000 Vmax）≤1.0 Vmax=15m/s 齒輪齒數(shù):18≤z≤100 模數(shù):2≤m≤14
優(yōu)化結(jié)果還需要進行調(diào)整和處理。優(yōu)化后的傳動系統(tǒng)圖。其它需考慮的問題 ① 主傳動系統(tǒng)重量zui輕:要滿足“前密后疏”，“前緩后快”的兩個條件： ② 齒輪數(shù)量前面齒輪數(shù)多于后面齒輪數(shù)： ③ 盡量采用公比齒輪，減少箱體軸向尺寸，但徑向尺寸不宜過大。 3 結(jié)束語將計算機技術(shù)應(yīng)用在通用機床主傳動系統(tǒng)的設(shè)計中，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計方式，提高了設(shè)計的可靠性，縮短了設(shè)計周期，減輕了勞動強度。目前，此項研究正在不斷完善中，這將對促進機床行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。 蘇州中航長風數(shù)控科技有限公司主營產(chǎn)品有：線切割機床，電火花成型機，快走絲線切割，中走絲線切割，電火花線切割，電火花穿孔機，取斷絲錐機。 |
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