機(jī)床主傳動系統(tǒng)之CAD工藝探討 隨著，科技的不斷發(fā)展。機(jī)床的制造工藝也越來越精密。在從事機(jī)床的研究、設(shè)計(jì)過程中，一項(xiàng)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(jì)。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)是依賴手工計(jì)算和繪圖，設(shè)計(jì)工作比較煩瑣，易出錯，重復(fù)工作多，特別是無法對設(shè)計(jì)中某些參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)的可靠性低。隨著計(jì)算機(jī)的軟、硬件的飛速發(fā)展，對通用機(jī)床主傳動系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（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(qiáng)大，易用性強(qiáng)，攜帶的控件多，且控件封裝了大量的屬性和方法，更好地實(shí)現(xiàn)了代碼共享，大大節(jié)省了程序開發(fā)人員時(shí)間，是當(dāng)今zui普遍的可視化編程工具之一。 2 用機(jī)床主傳動系統(tǒng)CAD結(jié)構(gòu)與功能 總體結(jié)構(gòu)通用機(jī)床主傳動系統(tǒng)CAD的總體結(jié)構(gòu)流程框圖。關(guān)鍵點(diǎn)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(jī)交互方式，按“結(jié)構(gòu)網(wǎng)預(yù)覽”按鈕，由計(jì)算機(jī)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(jī)床結(jié)構(gòu)龐大，同時(shí)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(shí)能順利通過。齒數(shù)分配確定，根據(jù)已計(jì)算的轉(zhuǎn)速級數(shù)、公比Ø以及各軸傳動比，點(diǎn)擊“齒數(shù)和”按鈕就可確定齒數(shù)和，選擇適當(dāng)?shù)凝X數(shù)和，再點(diǎn)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(jìn)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(dāng)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(gè)變速組三個(gè)獨(dú)立變量，六個(gè)設(shè)計(jì)變量（z1，m1，i1，z4，m4，i4），其他任意一個(gè)齒輪參數(shù)均可由這六個(gè)設(shè)計(jì)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(biāo)函數(shù): J=m1z1（1+1/i1）/2+m4z4（1+1/i4）/2 目標(biāo)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(jìn)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(gè)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(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用在通用機(jī)床主傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式，提高了設(shè)計(jì)的可靠性，縮短了設(shè)計(jì)周期，減輕了勞動強(qiáng)度。目前，此項(xiàng)研究正在不斷完善中，這將對促進(jìn)機(jī)床行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。 蘇州中航長風(fēng)數(shù)控科技有限公司主營產(chǎn)品有：線切割機(jī)床，電火花成型機(jī)，快走絲線切割，中走絲線切割，電火花線切割，電火花穿孔機(jī)，取斷絲錐機(jī)。 |
