研究設(shè)計(jì)公用齒輪在數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)變速系統(tǒng)中的應(yīng)用張學(xué)偉哈爾濱理工大學(xué)，黑龍江哈爾濱15，80效果。

1引言

數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)般都采用由直流或交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源的電氣無級(jí)調(diào)速嘉蕾。但由于數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)調(diào)速范圍大贺奠，單靠調(diào)速電動(dòng)機(jī)無法滿足這么大的調(diào)速范圍霜旧；另外，調(diào)速電動(dòng)機(jī)的功率和扭矩特性也難于直接與機(jī)床的功率和扭矩相匹配儡率。因此挂据，總是在無級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)之后串聯(lián)機(jī)械有級(jí)變速機(jī)構(gòu)，以滿足調(diào)速范圍和扭矩特性的要求儿普，數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)變速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與普通機(jī)床有級(jí)變速傳動(dòng)與所配電動(dòng)機(jī)組合后應(yīng)滿足主軸轉(zhuǎn)矩與無級(jí)調(diào)速范圍的要求崎逃；主運(yùn)動(dòng)有級(jí)變速運(yùn)動(dòng)應(yīng)盡可能縮短其傳動(dòng)鏈掷倔，提傳動(dòng)剛度；主運(yùn)動(dòng)有級(jí)變速機(jī)構(gòu)的體積應(yīng)盡可能小个绍。在對(duì)數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)變速系統(tǒng)的分析中發(fā)現(xiàn)勒葱，采用公用齒輪有利于上述要求的實(shí)現(xiàn)，可取得意想不到的效果巴柿。

2公用齒輪的特點(diǎn)采用

公用齒輪可以減少變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中齒輪的個(gè)數(shù)凛虽，簡化傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因此栓属，在普通機(jī)床的變速系統(tǒng)中被廣泛采用礁懂。采用單公用或多公用齒輪都不會(huì)妨礙轉(zhuǎn)速系列構(gòu)成兒何級(jí)數(shù)，但由于公用齒輪同時(shí)隸屬于兩個(gè)傳動(dòng)組周矢，便使得傳動(dòng)比的選擇受到定的牽制锣石，特別是在使用多公用齒輪時(shí)，傳動(dòng)比有更嚴(yán)格設(shè)計(jì)均可采用優(yōu)化設(shè)計(jì)沟赏，盡管如此浆酝，公用齒輪在普通機(jī)床變速系統(tǒng)的應(yīng)用仍是有限的。原因在于普通機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)由齒輪變速機(jī)構(gòu)單獨(dú)完成循抱，其調(diào)速范圍比較大砂姥，因此當(dāng)調(diào)速級(jí)數(shù)定時(shí)，級(jí)比數(shù)值就大要求公比9要較小蟀符，則公用齒輪機(jī)構(gòu)因軸間齒數(shù)的原因和難于通過變位的方式納人同傳動(dòng)組內(nèi)而難以實(shí)現(xiàn)掠记。

數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的調(diào)速范圍雖然較大，但由于在無級(jí)變速之后串聯(lián)齒輪有級(jí)變速運(yùn)動(dòng)拍随，通過合理較小傍菇，這對(duì)采用公用齒輪傳動(dòng)是有利的。

3數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)

采用交流異步電動(dòng)機(jī)的有級(jí)變速主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)是恒功率變速系統(tǒng)界赔，但在實(shí)際生產(chǎn)中丢习，并不需要在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)均為恒功率。機(jī)床的實(shí)際使用情況調(diào)淮悼，統(tǒng)計(jì)明咐低，般都要求在計(jì)算轉(zhuǎn)速，以上為恒功率傳動(dòng)袜腥，在以下為恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)见擦。這計(jì)算轉(zhuǎn)速就是主軸能傳遞全功率時(shí)的最低轉(zhuǎn)速。機(jī)床上采用直流復(fù)勵(lì)電動(dòng)機(jī)羹令，從額定轉(zhuǎn)速以下調(diào)節(jié)電樞電壓調(diào)壓來調(diào)速屬恒扭矩調(diào)速鲤屡；從額定轉(zhuǎn)速以上調(diào)節(jié)電磁場(chǎng)電流調(diào)磁來調(diào)速屬恒功率調(diào)。因此與機(jī)床所要求的轉(zhuǎn)矩與功率特性是相似的。般酒来，4卢未，且電動(dòng)機(jī)恒功率區(qū)小于主軸恒功率區(qū)。由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸是不能滿足機(jī)床的使用要求的详鲜，需在電動(dòng)機(jī)之后串聯(lián)齒輪有級(jí)變速傳動(dòng)以達(dá)到主軸轉(zhuǎn)矩與無級(jí)調(diào)速范圍的要求躏宗。

面通過數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例，說明其無級(jí)變速范圍的選取丹蛀。

主軸轉(zhuǎn)速瓜主軸上的最大輸出功率P無級(jí)調(diào)速選用直流電動(dòng)機(jī)2252撼腹，額定功率13=7額定轉(zhuǎn)速=1500此，最高轉(zhuǎn)速害寸，= 240瓦腋，如，由此可確定計(jì)算轉(zhuǎn)速4=80也寝谚。電動(dòng)機(jī)范圍=20妙旅，因此，必須在電動(dòng)機(jī)與主軸之間串聯(lián)個(gè)有級(jí)變速箱蹋烂，機(jī)械變速傳動(dòng)的調(diào)速范圍為尺機(jī)=由于尺機(jī)8战覆，故可采用兩個(gè)變速組組成的齒輪變速機(jī)構(gòu)。原傳動(dòng)方案中苹动，2=4柬乓，由尺機(jī)=1得= 1=2.37；現(xiàn)采用公用齒輪所構(gòu)成的6級(jí)變速機(jī)構(gòu)蠢涝，即7=6玄呛，1.68.兩種傳動(dòng)方案的轉(zhuǎn)速與功率轉(zhuǎn)矩特性和傳動(dòng)系統(tǒng)，分別1和2.

在同樣的傳動(dòng)副數(shù)下和二，帶公用齒輪的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)比原傳動(dòng)機(jī)構(gòu)更緊湊徘铝，減少了變速箱的體積，縮短了軸向長度惯吕，增加了主軸剛度惕它。

4結(jié)論

通過對(duì)數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的計(jì)算舉例不難看出，公用齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在數(shù)控機(jī)床主運(yùn)動(dòng)機(jī)械變速機(jī)構(gòu)中能較好地實(shí)現(xiàn)與無級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)的配合废登；可滿足主軸轉(zhuǎn)速和調(diào)速范圍的要求淹魄，同時(shí)使得主軸的軸向尺寸最短，易于保證軸的剛度堡距，給數(shù)控機(jī)床的變速箱設(shè)計(jì)乃至機(jī)床的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了方便甲锡。

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