主变速箱换挡结构的设计

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1、万方数据2012年4月第40卷第8期机床与液压MACHINETOOL＆HYDRAULICSApr．2012V01．40No．8DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．08．011主变速箱换挡结构的设计王全宝，高丽明，董光华，罗永俊(沈机集团昆明机床股份有限公司，云南昆明650203)摘要：设计一种主变速箱换挡结构，该换挡结构以三位油缸作执行元件实现3个挡位的变换。详细阐述三位油缸的结构特点，计算了关键参数；根据三位液压油缸的工作情况，设计出液压控制原理图。试验和实际使用结果验证了该换挡结构的实用性和可靠性

2、。关键词：换挡结构；三位油缸；液压原理；控制逻辑中围分类号："111137文献标识码：B文章缡号：1001—388112012)8—030—3DesignofGearshiftMechanismforMainGearboxWANGQuanbao，GAOLiming，DONGGuanghUa，LUOYongjun(ShenjiGroupKunmingMachineToolCompanyLimited，KunmingYunnan650203，China)Abstract：Agearshiftmechanismofthemaingearb

3、oxWaltdesigned．Three-positioncylinderWastaken∞enforcementcomponenttorealizegearshiftinthrees,tdes．Structuralfeaturesofthethree-positioncylinderwasdescribedindetailandkeypointswerecalcu—lated．Thehydraulicprinciphdiagramw∞designedbyreferringtotheworksituationofthethree—p

4、ositioncylinder．Theavailabilityandreliabihtyofthisshiftstructurealeprovedbytheresultsoftestsandpracticalapplication．Keywords：Gearshiftmechanism；Three·positionhydro—cylinder；Hy&aulicprinciple；Controllogic数控落地铣镗床主轴的回转运动一般采用交流主轴伺服电机驱动三挡主变速箱，并经齿轮副传动至位于滑枕内的主轴上。主变速箱采用高、中、低三挡

5、液压自动变速，具有变速范围宽、连续输出扭矩大、恒功率运行范围宽、功率损失小等特点¨。23。主变速箱的换挡通过电磁换向阀控制液压油缸，油缸活塞杆带动拨叉驱动滑移齿轮来实现。数控机床大多数都是柔性机床，要适应各种零件的加工要求，就要频繁地变换转速适应各种工况，因此换挡结构必须稳定可靠。有些机床采用二个油缸做为执行机构来换挡，但是机械结构和控制较复杂，故障率高¨1。文中将介绍一种新型的换挡结构，以三位油缸作为执行机构来实现3个挡位的变换。1换挡结构换挡结构如图1所示。A1图1换挡结构示意图三位液压油缸作为动作执行元件，通过拨叉推动三联滑移

6、齿轮移动，三联滑移齿轮在不同的位置与相收稿日期：2011—12-08作者简介：王全宝(197l一)，男，工学学士，高级工程师，主要从事落地铣镗床及其功能附件的研发。E—mail：wqbllll@sin&com。万方数据第8期王全宝等：主变速箱换挡结构的设计·31·应的齿轮啮合，实现高、中、低三挡变换功能。其中，导向杆是拨叉的导向轴，保证拨叉运动平稳；三联齿轮设计为分体结构，内齿轮和大外齿轮一体，小外齿轮一体，保证其具有较好的工艺性；接近开关检测滑移齿轮到位情况，通过电气系统实现以下功能：换挡时(接近开关无信号)，主轴必须处于静止状态

7、；换挡到位时(一个接近开关有信号)，主轴才能旋转。三位油缸为双活塞、双活塞杆、三段油缸体组成的双作用式液压缸，其中活塞2空套在活塞杆2上。油缸的3个位置对应滑移齿轮的3个位置，图1所示状态为左位，对应主变速箱的高挡位置；图2所示状态为中位，对应中挡位置；图3所示状态为右位，对应低挡位置。图2油缸中位示意图图3油缸右位示意图该双作用式三位液压缸的主要特点是：(1)活塞杆为二段分体结构，保证其加工工艺性良好。(2)活塞1、油缸体2、活塞2形成的空腔是一个密闭腔，腔内不通液压油，在活塞2和活塞杆的运动过程中，密闭腔的容积会增大或减小，产生

8、吸空或压缩空气现象，从而影响油缸的正常运动，所以要设置通(排)气孔，孔121安装一个消音器降低排气时的噪声(见图1)。(3)油缸从左(右)位换到中位或保持中位时(见图2)，■要小于R，否则实现不了换中位的动作，即使在中位也保持不住。考