双齿轮齿条消隙结构的改进设计.pdf

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1、DesigdRes伽『ch设计与研究双齿轮齿条消隙结构的改进设计胡巍杨春晖吴鹏(齐重数控装备股份有限公司，黑龙江齐齐哈尔161005)摘要：对原结构进行了优化设计和改进，增加了末端轴的刚度和传动链间隙的调整量，并通过理论计算和有限元分析进行校核。均能够满足要求。投入生产实践后得到了验证，使用效果良好。关键词：双齿轮齿条刚度消隙有限元分析中图分类号：TH122文献标识码：AmprovingdesignofstructureofdoublepinionandrackclearanceeliminationHUWei，YANGChu

2、nhui，WUPeng(QiqihaerHeavyCNCEquipmentCorp．，Ltd．，Qiqihaer161005，CHN)Abstract：Thistextintroducesthecourseofoptimizationdesignofformerstructure，andtherigidofendingaxisandtheadjustmentoftransmissionchainareincreased．Ithaspassedtheorycalculationandbeenveri—fledbyfiniteel

3、ementalready．Ithasmadegoodeffectafterbeingverifiedbyproductionintheend．Keywords：DoublePinionandRack；Rigidity；ClearanceElimination；FiniteElementAnalysis因机床使用范围的扩大，机床承载由14t增加到1．2轴的刚度计算20t。原设计的重型卧式车床双齿轮齿条消隙进给轴的刚度计算一般是计算轴受载时某些部位的变箱，在装配过程中发现，末端轴变形过大，传动链中间形量，检查是否小于许用值或符合所

4、要求的数值。隙过大，现有的双齿轮齿条消隙结构已不能完全消除轴的弯曲变形计算较复杂。除受力和支承情况传动链中的间隙，不能满足使用要求。为了保证进给外，轴承和机座的刚度、配合在轴上零件的刚度以及轴结构的刚度和消隙要求，对进给箱进行了优化设计和的局部削弱等，对轴的弯曲变形都有影响。一般机械改进。通过理论计算，对改进后的进给箱中的齿轮轴制造业中，轴的许用挠度[Y]和许用偏转角[0]的计算强度进行校核及对齿轮啮合时产生的间隙进行理论计公式见表1。算，来分析比较其刚度和消隙范围能否满足要求，拟定设计方案。并采用UG软件进行建模，用有限元分

5、析软件对双齿轮齿条结构的末端齿轮轴进行有限元分析进行比较，验证可行性。1理论计算方法1．1按许用切应力计算⋯按轴传递所引起的切应力计算，通过降低其许用切应力，来考虑所受弯矩的影响。图1轴受载情况筒图轴的直径可由下面的公式计算。当截面处有1个对于常用的阶梯轴，其弯曲变形可用图解法、能量键槽时，应将所得的直径增大3％左右，有2个键槽法或当量直径法来计算。然后将求得的当量直径d时，应增大7％左右，然后圆整至标准值。值和表1中所列的不同受载情况轴的挠度Y与偏转角d≥0的计算公式计算的数值，采用叠加法求得所需部位式中：d为轴的直径，mm

6、；T为轴传递的额定转矩，N·的变形量。轴受载情况简图见图1。此时：m；=9．55X10。P／；P为轴传递的额定功率，kW；n为轴的转速，r／min；[tr]为轴材料的许用切应力，MPa。0=一(z+3a)‘u1I平等O删·87·设计与研究唧0ndR。。ch表1轴的许用挠度[Y]和许用偏转角[0]的计算公式本值；．s为弯曲强度计算的最小安全系数，可取Js变形许用挠度[y]≥1．4；T为小齿轮传递的额定转矩，N·m。挠一般用途的轴[y⋯]≤(0．0003～0．0005)L度2原进给箱体技术参数及使用情况．刚度要求较高的轴[Y]≤O

7、．0002Ly安装齿轮的轴[Y]≤(0．01—0．03)m双齿轮齿条进给箱体模块号为201080140，应用变形许用偏转角[0]／rad于重型卧式车床承载14t，切削力25kN，刀架重量滑动轴承处≤0．0012．45t，电动机M=15．5N·m，n=3000r／min，结构偏深沟球轴承处≤0见图2。．005转角调心球轴承处≤O．05按前面理论计算公式对201080140箱体进行校0圆柱滚子轴承处≤0．oo25核，从计算结果来看Y、m都满足要求，但0偏大，0=圆锥滚子轴承处≤0．00161．38x10rad>[0]。导致现场末端

8、轴变形过大。安装轮齿处≤O．001～≤0．0023在20t重型卧式车床上使用方案设计1．3模数校核某重型卧式车床承载20t，切削力40kN，刀架重量3．5t。为解决间隙不够调的问题，在原箱体基础按弯曲强度校核m．4上，通过增加1根轴和齿轮，增加传动比，增大扭矩，加大变形调节量