变导程蜗轮蜗杆副在高精度分度中的应用.pdf
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2007年3月第35卷第3期机床与液压MACHINETOOLSHYDRAULICSMar.2007Voi.35No.3变导程蜗轮蜗杆副在高精度分度中的应用雷亮!
吴涛中国地质大学武汉#机械与电子工程学院!
武汉430074#摘要!
介绍了一种采用变导程蜗轮蜗杆的高精度分度方法9分析变导程蜗轮蜗杆传动原理变导程蜗轮蜗杆调隙结构和变导程蜗轮蜗杆加工和调整方法0变导程蜗轮蜗杆分度精度高9调整方便使用寿命长9非常适合在高精度分度和旋转伺服轴等工程场合应用0关键词!
变导程9蜗轮蜗杆9高精度分度9调隙中图分类号!
TH122文献标识码!
B文章编号!
1001-38812007#3-066-2Theapplicationofvariedlead-intervalwormandwormwheelkinematicPairinhighPrecisionroundsubsectionLEILiang9WUTaoFacuityofMechanicaiSEiectronicEngineering9ChinaUniversityofgeosciences9Wuhan4300749ChinaabstractAmethodofhighprecisionroundsubsectionbyvariediead-intervaiwormandwormwheeiwasintroduced9itsdrivetheory9ciearanceadjustedframeworkandmachiningmethodwereanaiyzed.Variediead-intervaiwormandwormwheeihashighprecisionandiongiife9itisconvenientforadjustment9andsuitabieforsubsectioninhighprecisionengineeringappiications9suchasrotaryservoaxie.keywordsVariediead-intervai9Wormandwormwheei9Precisionroundsubsection9Adjustingciearance0引言高精度分度装置在现代数控机床特别是加工中心数控铣床等设备上应用得非常广泛9除了分度功能外9常常直接作为一个旋转伺服轴与其它坐标轴联动0一般的高精度分度装置通常采用伺服电机或混合式步进电机驱动蜗轮蜗杆传动机构0伺服电机旋转一圈细分最小精度由电机反馈编码器的精度决定0例如一个5120线的编码器9旋转一圈细分最小精度为360/5120=0.079采用一个减速比为1150的蜗轮蜗杆机构9分度装置的精度可以达到0.07/50=0.00140可以达到很高的分度和定位精度9但采用普通的蜗轮蜗杆机构存在一个问题装配初期蜗轮蜗杆啮合得还比较紧密9分度装置的传动精度较高9但运行一段时间后9蜗轮蜗杆就会磨损出现间隙0传动的精度没有保证9整个分度装置的分度精度就会大大降低0本文介绍了一种可调间隙的变导程蜗轮蜗杆机构9可以非常好地解决这个问题0该装置已成功应用在五轴的复杂螺旋线加工铣床上01变导程蜗轮蜗杆传动原理变导程蜗轮蜗杆传动的工作原理与普通圆柱蜗杆传动原理基本相同0沿蜗杆轴的中心剖面看9同样的蜗杆齿形相当于齿条9蜗轮相当于与它啮合的齿轮0变导程蜗轮杆传动与普通圆柱蜗轮蜗杆传动的区别在于变导程蜗杆的左右齿面具有不相等的导程0图1为一个导程逐渐增大的变导程蜗杆结构9标准齿的导程单头蜗杆p=lm9齿厚为p=lm/29跟它相邻的第一个齿导程变为p=lm+t9齿厚为p=lm/2+t9齿间距不变0同理相邻的第二个齿导程变为p=lm+图1变导程蜗杆结构示意图2t9齿厚为p=lm/2+2t9齿间距不变0蜗杆的轴向齿厚沿其轴线从一端到另一端按一定的比例增大或者减小9而与变导程蜗杆啮合的蜗轮齿厚均相等0这样9当蜗杆沿轴向移动时9它们之间的啮合侧隙也随之改变0当一对变导程蜗轮副运转很长时间后9因磨损造成齿面啮合侧隙加大而破坏了运动的平稳性9此时9将变导程蜗杆沿齿厚减薄的方向位移一段轴向距离9啮合侧隙则随之减小或完全消除9随之恢复了运动的平稳性0这就是变导程蜗杆传动的工作原理02变导程蜗轮蜗杆调隙结构图2调隙结构为了消除因磨损造成齿面啮合侧隙变大问题导程蜗轮蜗杆必须有一个调隙结构O我们在五轴的复杂螺旋线加工铣床上调隙结构如图2O这种结构将蜗杆轴承和电机由一个可以移动的套筒做成一个整体移动套筒可沿轴向由锁紧螺母调整轴向位置O可调节行程大约为20mmO3变导程蜗轮蜗杆加工和调整变导程蜗杆的加工有很多文献已经做过论述这里重点讨论蜗轮的加工和装配工艺O由于变导程蜗杆左右侧节距不相等其左右侧实际模数也不等O以与蜗杆标准齿和它相邻的第一个变导程齿为例Z左侧齿Zmi1=p+tl右侧齿Zmr1=p+2tl之相啮合的蜗轮齿厚相等为了保证正常的啮合要求与蜗杆啮合的蜗轮左右侧模数应分别与蜗杆左右侧模数相等O通常要对蜗轮两侧进行不同变位处理使它与蜗杆左右侧模数相配合O但对于蜗杆导程变动不大的变导程蜗轮蜗杆可以采用一种简易实用的蜗轮加工和调整方法O我们在工程中应用的变导程蜗杆标准齿数据为m=2mm=1=11.2mmp=6.28mm标准导程角Y=arctan(1/=5.102165OO导程增加0.2mm后p=6.48mmm=6.48/3.14=2.06369mm=1/m=22.4/2.06369=10.8543mm导程角Y=arctan(1/=5.2637OO两者导程角变化只有0.16O说明齿厚渐变比较小O对于这种情况可以对蜗轮不作变位处理采用展成原理调整修磨蜗轮O具体方法如下Z将蜗杆上均匀撒一些金刚砂固定蜗杆位置蜗轮与蜗杆中心距先定的大一些以便于蜗轮与蜗杆能够啮合进去慢慢旋转蜗轮并同时让蜗轮中心靠近标准中心距位置O这样经过修磨后蜗轮和变导程蜗杆就能啮合得非常紧密O4结论采用伺服电机加变导程蜗轮蜗杆的分度方法分度精度高调整方便使用寿命长精度不受磨损影响非常适合在高精度分度和旋转伺服轴等工程应用场合O参考文献I1I濮良贵.机械设计M1.五版.北京Z高等教育出版社1992.I2I孙桓.机械原理M1.北京Z高等教育出版社1990.作者简介!
雷亮(1979-福建宁德人硕士研究生从事机械电子工程方向的学习与研究OE-maiiZieicug163.comO吴涛(1980-湖北仙桃人博士研究生从事机械电子工程方向的学习与研究O收稿日期$!
2006-05-30上接第11页#图6XH786带附加质量块(不同节点处整机频响曲线示意图(前二阶由表2-4可知质量块位于节点1678处对整机的动态特性影响最小位于节点345处影响较大OXH768带质量块整机频响曲线示意图如图6所示O3结论复杂的机械结构系统的动态设计和广义优化是目前产品动力学设计研究的热点O本文以XH786立式数控加工中心为研究对象采用附加质量块方法研究了机床在同一位置处添加不同的质量块以及在不同位置添加相同质量块对整机动态特性的影响结果表明不同的质量块安放在机床同一位置对机床整机的动态特性前几阶影响较大高阶影响较小;相同的质量块安装在机床不同位置位置变化对机床的整体动态性能有较大影响O为机床零部件位置与质量的合理布局与优化奠定了理论基础使机床整体动态性能得到更好的优化O参考文献I1I陈卫福孙建光等.模态力法用于机床结构系统动态分析研究J1.北京Z北京工业大学学报2000(1Z2-3.I2ISrivastavaR.K.ModaiIdentificationandOptimaiModifi-cationofSystemsviaDynamicStiffnessandSensitivityA-naiysisD1.Ph.D.ThesisDepartmentofMech.En-gg.IITDeihi1990Z33-34.I3I张学玲徐燕申等.基于有限元分析数控机床床身结构动态优化设计方法研究J1.机械强度200527(3Z353.I4IBaruch.M.OptimizationProcedureofCorrectStiffnessandFiexibiiityMatricesUsingVibrationTestsJ1.AIAAJ197816(11Z165.作者简介!
汪列隆(1972-男池州师专机电工程系讲师东南大学在读硕士研究方向为机械结构的动态优化设计及CAEOE-maiiZngyhrf163.comO巫修海(1977-男台州职业技术学院讲师东南大学在读硕士O收稿日期$2006-02-21-76-第3期雷亮等Z变导程蜗轮蜗杆副在高精度分度中的应用变导程蜗轮蜗杆副在高精度分度中的应用变导程蜗轮蜗杆副在高精度分度中的应用作者:
雷亮,吴涛,LEILiang,WUTao作者单位:
中国地质大学,武汉,机械与电子工程学院,武汉,430074刊名:
机床与液压英文刊名:
MACHINETOOL&HYDRAULICS年,卷(期):
2007,35(3)参考文献(2条)参考文献(2条)1.孙桓;陈作模机械原理19902.濮良贵;纪名刚机械设计1992本文读者也读过(10条)本文读者也读过(10条)1.佟景伟.常江一种新型的精密分度蜗轮副期刊论文-机床与液压2003(4)2.吴韶华.刘华洲渐开线直齿圆柱齿轮用作分度定位元件的分析期刊论文-郑州铁路职业技术学院学报2008,20
(1)3.李聚波.张洛平.杨晓蔚.李剑锋.LIJu-bo.ZHANGLuo-ping.YANGXiao-wei.LIJian-feng数控齿轮分度机构传动链的误差分析期刊论文-组合机床与自动化加工技术2005(12)4.王
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