机床主轴传动齿轮箱的优化设计

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1、淮海工学院二〇一三届本科毕业设计（论文）毕业设计(论文)外文资料翻译学院：机械工程学院专业班级：机械设计制造及其自动化G机械091学生姓名：安冬青学号：220911101指导教师：王世龙（教授）外文出处：(外文)Optimalmachinetoolspindledrivegearboxdesign附件：1.外文资料翻译译文；2.外文原文指导教师评语：签名：年月日第0页共17页淮海工学院二〇一三届本科毕业设计（论文）机床主轴传动齿轮箱的优化设计萨尔加多·阿隆索摘要许多机床配备的电动机和齿轮箱，以延长

2、机床的主轴驱动马达在低转速下的恒定功率范围。目前，在最新的主轴变速箱传动技术中,把水冷式马达和机床主轴的内部柱塞集成在齿轮箱上。关键词:主轴齿轮箱设计。优化设计。最小动能。优化。术语接触应力弯曲应力接触疲劳极限弯曲疲劳极限额定接触应力弯曲应力接触疲劳强度值弯曲疲劳强度值α压力角齿轮切向力b齿面宽度β螺旋角d节圆直径m模数使用系数按齿面接触疲劳强度计算时用的齿间载荷分配系数按齿面接触疲劳强度计算时用的系数按齿根弯曲疲劳强度计算时用的齿间载荷分配系数第16页共17页淮海工学院二〇一三届本科毕业设计（论

3、文）按齿根弯曲疲劳强度计算时用的系数齿形系数弯曲强度寿命因数相对粗糙度系数应力校正系数应力集中系数抗弯强度尺寸系数缺口相对灵敏度因子抗弯强度重合度系数抗弯强度的螺旋角系数弹性影响系数区域系数粘度系数耐点蚀的寿命因素粗糙度耐点蚀性能的系数速率因数硬度比系数尺寸对耐点蚀性能系数螺旋角对耐点蚀性能的因数耐点蚀接触率的系数动载系数行星轮的数目第16页共17页淮海工学院二〇一三届本科毕业设计（论文）KE动能齿轮角速度行星齿轮速度齿轮质量齿轮的惯性力矩齿轮齿数通过链接N和L形成齿轮副的齿比η星轮系的效率（主轴

4、调速）普通的或固定的齿轮副效率1引言主轴是加工中心的主要部件之一，它的设计直接影响工件的加工质量和生产率。因此，主轴的相关设计已经在很多作品中被深入研究过了[1-4]。机床不能在整个速度范围内提供持续的高扭矩，除非电机是超大的。不过，虽然我们能使用一个超大型的电机来提供整个电机持续的高扭矩，但是却因为很高的功率消耗而使成本增加。此外，电机的重量将超过马达和变速箱的组合权重。结合上述原因，主轴变速箱被广泛使用。机床主轴传动齿轮箱是在恒功率范围内用于延长机床主轴电机驱动力之一。这个功率和转矩的扩展幅度

5、，如图1所示，其中虚线代表电机与刀具轴之间的齿轮减速的引线扩展幅度，图1A代表的是力的延伸，图1B代表扭矩延伸与输出速度的关系（工业机床数据）。总之，减速齿轮箱的使用增加了生产的灵活性，使机床能够加工：－高扭矩拱钢或铸铁（减速器的速度比R：1，r＞1）－精车高速（直接的速度比为1:1）传统上，这些被安装在外部的马达和齿轮箱通常是用于常规用途，和主轴通过皮带、链条或者齿轮驱动。如今，齿轮箱被集成在水冷式电机和机床主轴的内部柱塞之间。这种集成使冷却液系统共享了机床内部柱塞的钻的孔。这种结构紧凑，重量轻

6、的配置最大限度地提高效率同时最大限度地减少振动和噪声。目前对此的研究工作就是这个配置的设计。第16页共17页淮海工学院二〇一三届本科毕业设计（论文）请注意，在内嵌式变速箱一体化设计中，优化设计主要取决于设计的传输所需的速度比和功率。因此，和上面提到的主轴设计出于同样的原因，主轴驱动齿轮箱的优化设计还需要进行更有深度的研究。在这种情况下，主轴箱设计中最为重要的因素是变速器所用极小的动能在加工过程中的获得最佳功能，并确保工作寿命长。行星齿轮系（石墨）常用于变速箱的设计，因为和普通齿轮系相比较它们提供了

7、一个非常紧凑的（减少重量和尺寸）和有效的解决方案（高速比和高效率）。本文的目的是给出一组不同的功率和速度比的主轴变速箱的最优设计方案。尤其是，制造商在所有销售范围内对这两个配置不同功率和速度比主轴变速箱进行了研究，并在一定范围内对优化设计的结果进行了比较。2主轴传动齿轮箱的设计上的注意事项在这一部分我们将会解释在主轴箱设计中必须考虑的一些注意事项。周转轮系按照他们与运动和链接类型的不同分成三种。在现在研究中，他们将被称为太阳轮，转臂，和行星轮。主轴变速箱制造商们通常使用两种不同的行星传动结构。他们

8、是在图2的A和B。在图中，齿轮1和2是太阳轮，图3是转臂和4和4'是行星轮。2.1经济和经营方面的考虑主轴变速箱结构图2b有着更引人关注的经济的优势，因为少一个内齿圈。原因是主轴变速箱齿轮必须调质，回火，避免表面过热,，表面齿圈比内齿圈更昂贵。此外，如果不是表面齿圈，热量积聚会发生更迅速，到达临界点会降低输入速度和转矩的大小。2.2效率的考虑第16页共17页淮海工学院二〇一三届本科毕业设计（论文）在主轴驱动变速器中另一个更引人注目的设计考虑是在这两种结构中如果把输入轴放在太阳轮上将