雙缸柴油機氣缸體鉆削組合機床總體及夾具設(shè)計【三圖一卡16張圖紙-3A0優(yōu)秀】

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 外文翻譯 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 生 姓 名 丁帥 班 級 B機制054 學(xué) 號 0510110403 指 導(dǎo) 教 師 吳詳 外文資料名稱： 主軸驅(qū)動器變速箱的優(yōu)化設(shè)計 外文資料出處： Int J Adv Manuf Technol (2008) 37:851-860 附 件： 1.外文資料翻譯譯文 2.外文原文 指導(dǎo)教師評語： 簽名： 年 月 日 主軸驅(qū)動器變速箱的優(yōu)化設(shè)計 D. R. Salgado F. J. Alonso 丁帥譯 摘要：許多機床都配備自動變速箱以便擴大機器在刀具主軸低速運行下的恒功率范圍。目前，依據(jù)最新的主軸電機驅(qū)動技術(shù)，變速箱被布置在水冷發(fā)動機和機床撞錘之間。主軸變速箱的功能還要看它的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動方式。主軸變速箱的優(yōu)化也考慮到了這一點。作者也由此認為這會引起主軸驅(qū)動變速箱生產(chǎn)商的極大興趣。 關(guān)鍵詞：主軸箱設(shè)計 優(yōu)化設(shè)計 最低消耗 最優(yōu)解 1引言 主軸是主要零部件之一，在加工中心，它的設(shè)計直接影響到工件的完成質(zhì)量和加工效率。因此，許多工程項目里面的主軸設(shè)計至關(guān)重要。除非電動機的功率比很大，一般機床在其轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)不能輸出高扭矩。另外，超大電動機提供超范圍的扭矩這不僅增加了成本，而且維護困難。此外，發(fā)動機的重量會阻礙變速箱的設(shè)計。因此，主軸齒輪變速箱應(yīng)運而生。 圖1 機床主軸變速箱允許使用恒功率范圍大的電機。圖1是在此范圍內(nèi)的功率和扭矩的說明，其中虛線表示擴展時減速器的狀況。圖1a表示功率變化趨勢。圖1b表示輸出速度與扭矩的關(guān)系。這些變速箱中使用的常規(guī)馬達和自身的開關(guān)一般用帶、鏈或者齒輪來連接。現(xiàn)在，變速箱被布置在水冷發(fā)動機和機床撞錘之間。這樣使之和機床撞錘共享冷卻系統(tǒng)。這種緊湊質(zhì)量輕的結(jié)構(gòu)可以提供高效率，同時最大限度的降低了震動和噪音。目前還在就這種設(shè)計的配置問題做進一步的研究。值得注意的是，在符合變速箱綜合設(shè)計的條件下，優(yōu)化設(shè)計主要取決于設(shè)計傳輸所需要的速率和功耗。主軸的設(shè)計同樣鑒于這種原因，主軸的驅(qū)動變速箱還需要進一步的優(yōu)化設(shè)計研究。因此，為了加工過程中的最好功效和長期運轉(zhuǎn)工作，設(shè)計的最主要的因素是主軸驅(qū)動變速箱的最小傳動功耗。用于變速箱設(shè)計的行星齒輪和普通齒輪相比，它提供了更加緊湊的結(jié)構(gòu)和更高的效率、速率。所以現(xiàn)在很多主軸變速箱生產(chǎn)商這在研究變速箱配置的功率和輸出速度的比率，和優(yōu)化配置設(shè)計，提供更多的變速范圍。 2主軸驅(qū)動變速箱的設(shè)計 圖2 在本節(jié)中，我們解釋主軸變速設(shè)計中一些必須考慮的重要因素。行星齒輪有三種類型，它們的區(qū)分主要取決與彼此間的運動和嚙合情況。按照它們工作情況，各部件稱為行星齒輪、中心齒輪、支架。兩種不同的行星齒輪配置的主軸也不同。如圖2a和b所示。在圖中，1和2表示中心齒輪，3是支架，4和4′代表行星齒輪。 2.1成本和經(jīng)營 圖2主軸變速箱配置的優(yōu)勢在于它是更有趣的經(jīng)濟，因為它不包括齒圈. 原因是，主軸變速箱齒輪齒圈要硬化、鍛造、避免氧化。此外，如果齒圈不圓，熱量會迅速積聚，降低了輸出速度和扭矩。 2.2效率 另一個主軸箱設(shè)計中有趣的是，行星齒輪的配置會有更高的效率。這就是為什么所有的主軸箱設(shè)計中的減速器和行星齒輪用作輸出，如圖2a和b所示。 2.3行星齒輪 主軸變速箱設(shè)計時，如何選擇最佳行星輪的力量和速度比率是很重要的。在此背景下，一些在一個行星輪PGT上的就是其中一些安排在PGT的主軸上的齒輪。例如，如圖2c所示，變速箱中有兩個行星輪，即Np=2。Np的取值要盡量的小，以盡量減小重量和傳動，同時保證每個行星齒輪負載分配合理。這個數(shù)值根據(jù)不同的需求，可取2、3、4，甚至更大。所有情況下，行星輪的安排始終要讓PGT主軸質(zhì)量平衡。 3主軸變速箱設(shè)計的制約 本節(jié)主要介紹在主軸變速箱設(shè)計過程中與遇到的制約因素。它們根據(jù)限制的類型分為三類。它們是： -約束涉及齒輪的大小和幾何形狀 -行星輪系嚙合要求 -聯(lián)系和彎曲應(yīng)力 3.1涉及齒輪大小和幾何形狀的制約因素 第一個制約因素是齒面寬度b的范圍。這一制約因素如下： 9m≤b≤m M是模數(shù) 所有的運動和動力參數(shù)都取決于齒輪齒數(shù)比Znl的大小，而齒數(shù)比Z nl是齒輪副大小齒輪的齒數(shù)比,Znl的公式是： 齒數(shù)比的定義滿足了威利斯方程，Zn1必須是主動輪上的齒數(shù)。如圖2a所示，必須采用Z14＞0和Z24′＜0。 理論上講，齒輪的齒數(shù)可以是任意值，但是實踐中由于限于技術(shù)原因，齒數(shù)比超過一定的范圍齒輪就很難裝配。在這項工作中，齒數(shù)比在設(shè)計時最好要和主軸變速箱的接近。他們是： 均衡器Eq.(3)是為了約束外部齒輪齒輪，另外均衡器Eq.(4)是用于內(nèi)部齒輪的。這樣就不存在齒輪之間的干涉了。 另一個制約因素，是構(gòu)成行星齒輪的齒輪所用的直徑比例（4和4′）： 這些PGTs還必須滿足其他幾何關(guān)系。例如，在PGTs的圖2a中所示，齒數(shù)比相關(guān)的Z14和Z24夠成的行星齒輪。特別是上述方程中的的模塊齒輪必須滿足下面的幾何關(guān)系，這 便發(fā)現(xiàn)齒輪4和4′的直徑比例數(shù)值和Z14與Ｚ24的條件兩者之間的關(guān)系了。這個比例是： 重要的需要強調(diào)的是，電力損失從力矩計算中考慮到重新獲得切向力Ft。在包括電源損失的整體效率的計算中，我們使用了普通效率的概念【5，10】，這是中心齒輪固定時齒輪副和臂掛鉤的效率。這一效率的引進實際上主軸變速箱的摩擦損失發(fā)生在每一個齒輪副之間。例如，如果η14=0.98，那么2%的電力通過齒輪副組成的成員1號齒輪和4號齒輪之間的摩擦損失掉了。 在設(shè)計過程中，我們采用了效率值η0=0.98的普通效率。研究中沒有考慮只有總體效率這方面的問題，可能因為權(quán)力回流【5】PGTs在不同的情況下不完全相同。 啟動特殊機床總體來講，我們采用了一個應(yīng)力Ka=1，壓力角α=20°。齒輪選擇的材料是σHlim = 1630 N/mm2 ， σFlim = 500 N/mm2和密度是700 0 kg/m3的鋼。 最后，每一個行星齒輪分配到的負載受到?jīng)Q心使用分配因素中所建議的齒輪制造學(xué)會6123一88規(guī)范[ 7 ]作為一個函數(shù)的數(shù)目行星（Np）。 表1 5結(jié)果和討論 本文介紹主軸驅(qū)動變速箱的優(yōu)化問題適合用于一組涵蓋市場銷售范圍的24個設(shè)計（即不同的速度比和功率）。表1列出這些設(shè)計和數(shù)字識別碼。在這些代碼段，速度比這個數(shù)字的定義是輸出扭矩和最大輸入速度。例如，代碼D3代表主軸變速箱的速比為4.5：1，名義扭矩為2300Nm，最大輸入速度是6500轉(zhuǎn)。 表2 表2和表3分別總結(jié)了主軸變速箱設(shè)計基礎(chǔ)上的不同結(jié)構(gòu)的最佳結(jié)果。在這些表格的第一欄根據(jù)表1的設(shè)計代碼給出了具體的主軸變速箱。第二，三和第四欄分別是螺旋角，模數(shù)和齒輪1和4分別對應(yīng)的齒輪寬度。以下三個表欄提供2和4′相同的信息。第八和第九欄是每個最佳主軸變速箱設(shè)計時的齒數(shù)。最后，10到13欄分別給予目前最佳的主軸變速箱設(shè)計中的慣性，數(shù)量和直徑的信息。例如，對于表格A1設(shè)計（速比3:1 ，名義扭矩230牛米，最大輸入速度每分鐘轉(zhuǎn)速8000 ）中，主軸變速箱優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)配置是Z1 = 20 ， Z4 = 22 ， Z2 = 88 ，和Z4 ' = 40。那齒輪 表3 1和4的螺旋角是19.5°，模數(shù)是1.5mm，齒寬21.00mm。其他齒輪對，即齒輪2和 4′，螺旋角是26.1 °，模數(shù)1.25mm，齒寬13.95mm。同樣，優(yōu)化設(shè)計的24個不同主軸箱研究，給出了2兩種配置（表2和表3）。請注意這兩個軸的配置的比較結(jié)果，圖2b的干擾因素總是大于圖2a的，此外，轉(zhuǎn)動慣量在圖2b上也總是大于圖2a上。然而，重要的是最大減速比，即5：1，圖2a的轉(zhuǎn)動慣量直徑是更大的兩個設(shè)計。表4總結(jié)了兩個配置的優(yōu)化設(shè)計的比較。特別是，表4分別提供圖2a和b設(shè)計基礎(chǔ)上的動能（KE），轉(zhuǎn)動慣量（J），生產(chǎn)量（Vol），和直徑（φ）的平均數(shù)值。 表4 分析信息表4，重要的是要注意到，盡管圖2b的干擾始終更大一點，但兩個主軸變速箱設(shè)計真的沒有太多不同的機械機構(gòu)，我們應(yīng)該注意到兩個優(yōu)化設(shè)計之間的轉(zhuǎn)動慣量（J），生產(chǎn)量（Vol），總直徑（φ）。圖2b的動能高于其他行星齒輪變速箱設(shè)計，是因為它轉(zhuǎn)速更高干擾因素更多。圖3顯示的是兩個主軸變速箱的優(yōu)化設(shè)計下的行星齒輪間的速度和輸入速度。 依據(jù)這些成果，現(xiàn)在可以評估選擇一個更好的主軸變速箱設(shè)計。第一分析因素是高效率，因為這一因素更多的參與兩方案的某些價值評估。事實上，人們看到在表4中3.5：1和4.75：1的速度比率有很高的價值，特別是3.5：1的方案。在這種情況下，轉(zhuǎn)動慣量J，生產(chǎn)量Vol，直徑φ就顯得過大，因此圖2a是最合適的設(shè)計配置。相反的，5：1的高速率價值小，甚至J，Vol, φ都不合理。在這種情況下，圖2a是最有利干擾最少的設(shè)計，另外它還有一個優(yōu)點就是成本較低。 6結(jié)論 本文介紹了怎樣確定最佳的主軸變速箱設(shè)計方法的框架。這個方法采用了24種工業(yè)中應(yīng)用的不同工業(yè)設(shè)計。實驗證明該框架確實是合適的設(shè)計方法。結(jié)果可以得出以下結(jié)論： -主軸變速箱中設(shè)計使用的行星齒輪及其動力學(xué)會影響主軸箱自身的功能，因此，必須優(yōu)化設(shè)計這些行星齒輪。 -主軸變速箱的最終配置取決其具體參數(shù)（最大輸入速度，理論輸出速度，速度比）和配置成本。 -這一決定的一般規(guī)則是：一個主軸變速箱設(shè)計的參數(shù)值KE(b/a)J(b/a)Vol(b/a)和φ(b/a)是不是很高（和表2，圖3、4中的數(shù)值比較），較好的主軸變速箱設(shè)計應(yīng)符合圖2.b中所示的影響因素，如果這些數(shù)值比較大，就對照圖2.a。作者認為，該結(jié)果會引起參與主軸變速箱設(shè)計和銷售的制造商和工程師的極大興趣。 9