1、龍門銃床主傳動系統設計銃床是在一般機床的基礎上發展起來的，具傳動系統的核心環節是主傳動系 統。銃床的機械結構主要由傳動系統、支承部件、分度臺等部分組成。傳動系統 的作用是把運動和力由動力源傳遞給機床執行件， 而且要保證傳遞過程中具有良 好的動態特性。傳動系統在工作過程中，經常受到激振力和激振力矩的作用， 使 傳動系統的軸組件產生彎曲振動和扭轉振動，影響了機床的工作性能。隨著機床 切削速度的提高和自動化方向的發展，傳動系統的結構組成越來越簡單。三坐標雙柱龍門銃床簡單的運動結構圖為如下：銃床的主傳動系統的布局可分成集中傳動和分離傳動兩種類型。主傳動系統的全部變速結構和主軸組件集中裝在同一個箱體內，

2、 稱為集中傳動布局；傳動件 和主軸組件分別裝在兩個箱體內，中間采用帶或鏈傳動，稱為分離傳動布局。集 中傳動式布局的機床結構緊湊， 便于實現集中操控，且只用一個箱體，但傳動結構運轉中的振動和熱變形。當采用輪傳動時，皮帶將高速直接傳給主軸，運轉平穩，加工質量好，低速時經輪機構傳動，轉矩大，適應粗加工要求。1、變速機構變速方式分為有級變速和無級變速。有級變速機構有下列幾種： 交換齒輪變速機構 這種變速機構的變速簡單，結構緊湊，主要用于大批量生產的自動或半自動機床，專用機床及組合機床等； 滑移齒輪變速機構這種變速機構廣泛應用于通用機床和一部分專用機床中； 離合器變速運動 在離合器變速機構中應用較多的有

3、牙嵌式離合器，齒輪式離合器和摩擦片式離合器。2、齒輪的布置與排列變速度組的滑移齒輪一般布置在主軸上，為了避免同一滑移齒輪變速組內兩對齒輪同時嚙合，兩個固定齒輪的間距應大于滑移齒輪的總寬度，即留有一定的間隙（1-2mm） , 如無特殊情況，應盡量縮小齒輪軸向排列尺寸。滑移齒輪的軸向位置排列通常有窄式和寬式兩種，一般窄式排列軸向長度較小；為了減小變速箱的尺寸，既需縮短軸向尺寸，又要縮短徑向尺寸，它們之間往往是相互聯系的，應該根據具體情況考慮全局，恰當地解決齒輪布置問題；在強度允許的條件下，盡量選取較小的齒數和使齒輪的降速傳動比大于1/4。這樣，既縮小了本變速組軸間距離，又不妨礙其它變速組的軸間距離

4、。3、主傳動的開停、制動裝置開停裝置開停裝置是用來控制主軸的啟動與停止的機構，開停方式有直接開、停電動機和離合器開、停兩種。 當電動機功率較少時，可直接開停電動機，當電動機功率較大時，可以用離合器實現主軸的啟動和停止。制動裝置在裝卸工件、測量被加工面尺寸、更換刀具及調整機床時，常希望機床主運動執行件盡量快速停止運動。所以主傳動系統必須安裝制動裝置，一般可采用電機反接制動，閘帶制動，閘瓦制動。機床的運動，是由機械和液壓聯合傳動的。液壓傳動具有運動平穩，無級調速方便， 易自動化及換向可能較平穩等優點，所以在磨床的工作臺驅動、橫向快退及切入進給等方面應用比較廣泛。1432A®機床中，除了工

5、作臺的縱向往復運動，砂輪的快速進退和周期自動切入進給，尾架頂尖套筒的縮回是液壓傳動外，其余的都是由機械運動。傳動系統作為實現銃床生產功能的最主要的部分， 它的主傳動系統主要由動 力源（電機），傳動鏈或者是傳動輪，主軸及主軸組件，各級軸和軸承等結構組 成。具體傳動零件和結構如下圖所示：基于建立傳動系統的模型，是將各軸上的齒輪，卡盤及軸等先計算其轉動慣量， 再平均分配到軸的兩端，中間用彈性元件連接，彈性元件的扭轉剛度等價于原軸 的扭轉剛度。傳動系統慣性元件的確定慣性元件是指各軸及軸上的旋轉質量， 如齒輪、皮帶輪、卡盤及軸上直徑較 大的凸緣等盤類零件.當傳動系統發生扭轉振動時，它們對系統的動力學作用

6、主 要反映在他們的轉動慣量方面，所以稱為慣性元件.一根軸上的慣性元件可以這樣處理：將這些質量（包括軸本身的質量）集中到軸的兩端，形成兩個等效圓盤，忽其 扭轉變形，將其假設為剛性圓盤.其轉動慣量為：I=mp2式中，I 轉動慣量m 一等效圓盤的質量p 一等效圓盤的等效直徑傳動系統彈性元件的確定彈性元件是指兩等效圓盤之間的軸段，它對系統的影響在于本身的扭轉剛度。 而軸段的轉動慣量可以疊加到剛性圓盤上，按式 （2）計算軸的扭轉剛度：K=W? GJ /L式中，M 一扭矩?一扭轉角G 一 剪切彈性模量，取G=81GPJ 一極慣性矩L 一軸段長度 傳動系統模型的建立根據傳遞矩陣法建模的理論，將軸上的齒輪作為

7、只有慣性而無彈性的慣性元件，轉換到軸的兩端；將各軸段的轉動慣量疊加到軸的兩慣性元件上（一般可平均分配），而軸的扭轉剛度轉換成一個彈性軸的扭轉剛度；將各軸上的兩彈性軸 段和剛性圓盤，轉換到同一軸線上，構成單一軸線的當量圓盤系統的扭轉動力學 模型；各齒輪嚙合處的彈性變形很小， 嚙合處的彈性元件可以忽略，所以相嚙合 的一對齒輪可以合并成一個慣性元件； 最后，根據實際情況，將以上參數轉化到 輸出軸上；不計電機對傳動系統的影響，建立動力學模型如圖2所示，圖中，1,3, 5為彈性元件，2, 4, 6為慣性元件。246八hh傳動系統動態設計由以上布局之后進行參數轉換，即根據傳動系統傳遞矩陣建模理論，將軸的

8、轉動慣量和扭轉剛度轉換到輸出軸 3上，在得到系統的動力學模型的各個參數 之后，則可以建立傳動系統的數學模型。需要修改的是元件3的剛度和元件6的質量，即提高元件3的剛度，減小元件6的質量。從建模的過程可知，元件 3是中間軸，元件6是一對嚙合的齒輪和輸出軸的慣量的分配。影響傳動軸剛 度的的因素主要是軸本身的剛度，軸承的剛度以及軸承之間的跨距，與軸的材料 的關系不大。因此，為提高中間軸的剛度，要從增加中間軸的直徑、增加軸承的 剛度以及減小軸承跨距人手。影響質量的因素是在材料一定時，與體積有關系。減小質量，就要減小軸的質量和齒輪的質量，如將軸的長度縮短，直徑減小，改 變齒輪輪轂結構等等。根據以上建立的

9、數學模型，求解固有頻率，振幅和勢能分布率以及模態柔度， 運算得到傳動系統的扭轉固有頻率，勢能分布率和模態柔度等。各階頻率對應的模態柔度處于一個數量級別下，在靜態柔度一定的情況下， 彈性元件和慣性元件各階模態柔度處于平衡狀態，說明傳動系統的質量和剛度得 到了合理的匹配。另外，根據模態柔度和能量平稀奇原理的動態優化設計方法，阻尼的分配也 是其中很重要的一個部分。由于組尼一般都很小，因此，對于機械結構在其第階固有頻率附近振動時，若各階模態的耦合不緊密，上式也可用于多自由度的振動系統。從而，阻尼分配的原則是：要增大第 r階模態的對數縮減，最有效的途徑是增大第r 階模態的彈性能分布率較大的子結構的阻尼，而不是等同的增大所有子結構的阻尼。在傳動系統的動態優化設計中，由于阻尼的復雜性，這里只是指出阻尼分配的原則，而沒有對阻尼的分配進行進一步的討論。傳動系統在工作中主要是扭轉振動，用傳遞矩陣法建立傳動系統的集中質量模型， 是通過將軸上的零件，轉化為慣性元件，而將軸轉化為彈性元件和慣性元件的組合，并將各軸轉化的慣性元件，平均分配到各個軸的兩端，最后， 將慣性元件和彈性元件一同轉化到輸出軸上，建立傳動系統扭轉傳遞矩陣模型，來分析其扭轉振動。與有限元模型相比較，在滿