臥式鏜銑加工中心主軸ZF變速箱機構(gòu)以及齒輪副建模分析
第四章機床ZF變速箱有限元建模及溫度場分析隨著工業(yè)發(fā)展水平的不斷提高，大型鏜銑加工中心所要達到的不僅僅是高速的切 削，同時也要實現(xiàn)大扭矩的切削,。一般情況下，扭矩與轉(zhuǎn)速這二者成反比,，也就是說 很難在同一臺加工中心上實現(xiàn)這二者的結(jié)合。而在主軸傳動系統(tǒng)中應用ZF減速箱就 能很好地解決這個問題,。TH6213臥式鏜銑加工中心,，采用的是ZF兩級齒輪箱減速, 主軸電機經(jīng)過聯(lián)軸器與I軸相連,將扭矩傳遞給減速箱，再由I軸通過齒輪傳動，將扭 矩傳遞給II軸,，最終,，由II軸再次通過齒輪傳動將扭矩傳遞到主軸,完成兩級變速過程。 在這個扭矩傳遞的過程中,，傳動齒輪之間因相互嚙合而產(chǎn)生熱量,，同時,齒輪軸安裝軸 承也會因高速運轉(zhuǎn)而產(chǎn)生熱量，二者構(gòu)成了變速箱熱量的主要來源,。變速箱在工作過程中,，如果產(chǎn)生的溫度過高，將會對傳動齒輪的使用壽命產(chǎn)生影 響,，造成其發(fā)生熱變形,，進而影響齒輪傳動比；同時,，減速箱直接安裝在機床主軸箱 上面,，熱量以熱傳導的方式傳遞給主軸，影響主軸的熱平衡,。本章主要對機床ZF減 速箱進行有限元建模分析,，為接下來機床主軸箱的溫度場建模提供條件。4.1 TH6213主軸ZF變速箱機構(gòu)以及齒輪副建模分析4.1.1 TH6213主軸ZF變速箱結(jié)構(gòu)ZF變速箱可以實現(xiàn)對柔性材料的高速加工,，同時保證較高的工作效率,；也可以 實現(xiàn)對硬質(zhì)材料的高切削力加工；當ZF變速箱采用1:1的傳動比時,，可獲得較高的主 軸轉(zhuǎn)速,，若是采用1:4或1:1.5的傳動比，則可以實現(xiàn)低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩[6Q],。TH6213臥式鏜銑加工中心ZF變速箱的外觀如圖4.1、4.2所示,，內(nèi)部構(gòu)造如圖4.3 所示,。由圖中可以看出，傳動過程并不復雜,，由兩級斜齒輪傳動構(gòu)成,。由電機直接帶 動齒輪，這種方式具有傳動功率受電機功率限制,，無磨損間隙的特點,；同時，齒輪傳 動相比帶輪傳動具有結(jié)構(gòu)緊湊,、效率高以及壽命長等特點,。主軸ZF減速箱內(nèi)部齒輪嚙合情況如圖4.4所示，軸I通過聯(lián)軸器與電機相連，扭 矩通過聯(lián)軸器傳遞給軸I,，然后軸I通過嚙合齒輪傳遞給軸II,，軸II再將扭矩傳遞給鏜銑加工屮心主軸部件熱特性分析第四章機床ZF變速箱有限元建模及溫度場分析主軸，期間通過嚙合齒輪齒數(shù)的變化來調(diào)整轉(zhuǎn)速,，最終完成減速過程,。本文考慮機床 跑車一般轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速2500r/min,。如圖4.5所示,，在一對齒輪的嚙合過程中，輪齒嚙合的起始點為從動輪齒頂圓與 嗤合線（州奶）的交點,，即52,。嗤合傳動進行中，齒廓嗤合點沿嗤合線移動,，一直到 出,，即主動輪齒頂圓與嚙合線的交點。然后兩齒脫離,。所以,，并不是全部的齒廓都參 與齒輪的嚙合，實際參與嚙合的只是圖中所示的陰影部分,，這一部分也是發(fā)生摩擦的 部分,。