重型数控机床预加载双齿轮齿条装置刚度分析.pdf

第18卷第2期 湖北工学院学报 JournalofHubeiPolytechnicUniversity 2003年4月 [文章编号]1003--4684(2003)04—0095—03 重型数控机床预加载双齿轮齿条装置刚度分析桂林,吴俊庭,陈定方(1华中科技大学机械科学与工程学院,湖北武汉430074;2武汉理工大学智能制造与控制研究所,湖北武汉430063) [摘要]介绍了重型数控机床预加载双齿轮齿条传动装置的应用范围、影响变量,对变量、对传动装置刚度的影响进行分析,提出了结构设计的一些原则,介绍了两种解决方案. [关键词]重型数控机床;预加载;双齿轮条传动;刚度分析[中图分类号]TH132 [文献标识码]:A 在重型数控机床中,对于4m左右的进给范围,,为增加刚度,须增大丝杠直径,,则第一级不使用直径较大的齿轮,而用刚度大、直径小的齿轮. 齿轮齿条传动装置的总刚度与行程无关,但受以下各部分刚度的影响:1)小齿轮轴与齿轮轴的扭转刚度;2)小齿轮轴与齿轮轴的抗弯强度;3)齿轮轴的径向刚度;4)齿轮齿、,机械传动部件的标称频率[IJ C~/m一, 式中:志为弹性系数;m为质量. 因此,行程范围的机床大多使用齿轮齿条传动装置. 1齿轮齿条传动装置刚度分析 kro一(丌/32)( /Z). 式中:G为剪切模量(钢约等于8×10¨N/m。);D为轴直径;z为轴的自由长度(转矩作用点间的距离). 把抗扭刚度换算为进给驱动装置运动方向上的等效刚度,得 kera丁b一是丁b:/r2. (1) 式中:r为在扭转轴上大齿轮的直径;i为产生扭转的两点(即齿轮齿条问)的速比. (见图1 (a)),力的作用点处的抗弯强度 3,c Ed‘=:=丽二而在轴承之间(图1(b))力的作用点处,抗弯强度 3,c EdZ. 64=.-’式中:E为弹性模量;d为轴直径;Z、Z。 J尸 l一—r一1 l T _ 。l 工(a)轴承外(b)轴承之间图l轴的抗弯强度这些取决于齿形的刚度值换算为纵向刚度,,a。=20。. 工作台运动方向的等效抗弯强度志。r3B≈kaiZ./tan口0. 式中:i为产生弯曲点之间(齿轮齿条之间)的速[收稿日期]2003--01—27 [作者简介]桂林(1962--),男,湖北武汉人,武汉重型机床有限公司高级工程师,:数控机床. 维普资讯 96 湖北工学院学报 2003年第2期比;口。为压力角. ,,可以使用向心滚珠止推轴承或圆锥滚子轴承(例如在齿条的小齿轮上). ,对于带有预荷轴承的齿轮轴