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大传动比牵引驱动增速系统的开发研制及其有限元分析

任宏杰  
【摘要】: 高速切削加工具有高速高精度的特点,在加工过程中不仅可以大幅度提高零件的加工效率,缩短加工时间,降低加工成本,而且可以使零件的表面加工质量和加工精度达到更高的水平。但是在目前广泛使用的普通数控机床和加工中心中,由于机床主轴转速的限制(n3000rpm),使得需要高转速的高精度切削无法在普通数控机床或加工中心上完成,因此在不改变原机床任何结构的条件下,研制一种增速机构,使回转刀具高速旋转,实现高速切削尤为重要。 本课题即采用牵引驱动原理在已研制的1:5的支架支撑式牵引驱动增速系统的基础上创新的开发研制了1:8的直接拨动式大传动比牵引驱动增速系统。该系统与原机构相比,传动比大,比体积小,结构更简单、更紧凑。这样在机床主轴输入转速3000rpm时,可以实现输出转速为24000rpm。 在开发研制的过程中,首先利用大型有限元软件ANSYS,对此牵引驱动增速系统的关键部件进行有限元分析,重点对输出轴和行星滚轮之间的接触状态进行分析,得出了接触部件的最小过盈量,为该增速系统的研制工作提供了重要的理论依据。 然后在设计的基础上,用可视化程序设计语言VB开发了一个“大传动比牵引驱动增速系统零部件强度校核”软件,主要完成了太阳轴、低速轴、轴承的强度校核以及太阳轴、行星轮表面接触疲劳强度校核,这些零部件按照理论计算均能满足要求,为结构设计的准确性提供了理论依据 最后用计算机辅助设计软件Pro/Engineer对此牵引驱动增速系统的35个零件一一进行实体造型,并对它们进行装配和拆卸,检测了各个零部件的设计情况和组合情况,防止零件之间产生干涉,为下一步的加工制造奠定了基础。 根据以上研究,作者开发研制了此大传动比牵引驱动增速系统,丰富了普通数控机床和加工中心的刀库,实现了在一次装夹工件中完成从粗加工到高精加工的全部过程,填补了国内空白,具有重要的理论意义和实际意义。


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