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：IntJAdvManufTechnol(2008)37:851-860附件：1.外文資料翻譯譯文2.外文原文指導教師評語：簽名：年月日1主軸驅(qū)動器變速箱的優(yōu)化設(shè)計D.R.SalgadoF.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?，F(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2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，3一些在一個行星輪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：9mbmM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Znl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Z140和Z240。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