基于行星轮系传动的数控机床主轴驱动装置设计与仿真分析

发布时间：2021-08-29 08:31

　　数控机床是机械加工自动化的核心设备,而其主轴系统则是数控机床中的重要组成部分。数控机床的主轴驱动远不同于一般的工业驱动,为了满足主轴高速度、定位高精度、高加工质量、高生产效率、数控机床连续输出高转矩并实现无极调速的设计要求,本文研究了以行星轮系为传动系统的数控机床主轴驱动装置。本文研究的数控机床主轴驱动装置动力部分采用交流伺服电机,减速机构采用行星轮系传动。首先,分析了数控机床主轴驱动装置的工作原理,利用已知数据对驱动装置及传动系统进行了设计和校核计算。在其行星轮系传动系统中设计了齿侧间隙消除结构以减少因齿侧间隙产生的振动问题,提高了机床加工精度。其次,通过Solidworks软件对数控机床主轴驱动装置进行了三维建模,应用Matlab软件对行星轮系减速器进行了多目标优化设计,一定程度上优化了齿轮参数和性能,节省了材料和成本,提高了齿轮的承载能力和传动的稳定性。再次,针对数控机床主轴驱动装置运行过程中可能出现的振动破坏,利用ANSYS Workbench软件对传动系统进行了模态分析,得到了行星轮系的各阶固有频率及振型,为后续的动态分析奠定了基础,同时利用该软件对行星轮系进行了静力学分析,... 

【文章来源】：山东科技大学山东省

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２带传动方式??Ｆｉｇ．?１－２?Ｂｅｌｔ?ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ??

?绪论??图１－３为数控机床主轴驱动装置的双电机分别驱动方式。如图１－３所示，??该方式为以上两种方式的混合传动，具备以上两种性能。当高速运转时皮带??通过电机带动进而驱动主轴进行旋转；低速运转时另外一个电机通过齿轮传??动带动主轴旋转，齿轮具有减速和扩大变速范围的作用从而提高了输出转矩。??电动机一?ｘ?—??一?Ｘ?＿?＾―＞??Ｘ???Ｘ??＞??ｍｔｔｎ???Ｌ??Ｘ?Ｉ?电动机??图１－３两个电机分别驱动??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｗｏ?ｍｏｔｏｒｓ?ａｒｅ?ｄｒｉｖｅｎ?ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ??１．２．１．４调速电机直接驱动主轴传动方式??图１－４为数控机床主轴驱动装置的调速电机直接驱动主轴传动方式。如??图１－４所示，主轴驱动装置的结构变简单，主轴部件刚度提高，但存有缺陷，??如电机发热会影响主轴的性能，主轴输出转矩较小等［１］。??ｒｗｗｗＶ＾???＞??图卜４调速电机直接驱动主轴传动方式??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｐｅｅｄ?ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ?ｍｏｔｏｒ?ｄｉｒｅｃｔ?ｄｒｉｖｅ?ｓｐｉｎｄｌｅ?ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ??１．２．２国内外研究现状??随着当今工业设备水平不断提高

轴做成一体组成行星轮系传动系统的输出装置。它们共同组成了行星轮系传??动装置。??图２－１为传动装置运动简图。如图２－１所示，伺服电机与ＮＧＷ行星轮系??减速器通过齿轮联轴器联接，行星轮系减速器具有转动惯量小、传动效率高??的特点，其中一级行星轮系减速器传动效率为０．９８，传动间隙为３＇，行星轮??系减速器结构紧凑，便于布置。??１?２?３?４?５??ｎＹ／ｖ?／??ｒ－ｌＷ?／??电动机?￣ＩＨ—［＞??／?／?／?／?／??ｎｒ??／厂厂／?２?／??１－内齿圈；２－行星轮；３－行星架（输出轴）；４－太阳轮；５－机床主轴??图２－１传动装置运动简图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ?ｍｏｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ??９??


本文编号：3370290