| 摘要:基于VB6.0研究、开发出通用机床主传动系统CAD，实现了利用计算机对机床主传动系统的设计，对提高主传动系统的可靠性，促进相应产品质量的提高具有重要意义。 |
在从事机床的研究、设计过程中，一项重要的工作内容是以主传动链为代表的外联传动链的分级变速的设计。传统的设计是依赖手工计算和绘图，设计工作比较烦琐，易出错，重复工作多，特别是无法对设计中某些参数进行优化，设计的可靠性低。随着计算机的软、硬件的飞速发展，对通用机床主传动系统采用计算机辅助设计(CAD)成为可能。1 开发工具的选用
CAD软件已发展成为各种可视化的发展环境。目前CAD开发工具软件可分三类，一类是以Visual C++、Borland C++为代表的元件开发工具：另一类是以Visual Basic为代表的方案开发工具：再一类是以AutoCAD为代表的基于图形软件包的二次开发工具。这里我们采用的是Visual Basic(VB)6.0作为开发工具，此软件功能强大，易用性强，携带的控件多，且控件封装了大量的属性和方法，更好地实现了代码共享，大大节省了程序开发人员时间，是当今最普遍的可视化编程工具之一。2 用机床主传动系统CAD结构与功能
- 总体结构
- 通用机床主传动系统CAD的总体结构流程框图。
- 关键点与软件主要功能
- 转速范围(Rn)与转速级数Z的确定
- 由最高(nmax)和最低(nmin)转速和公比Ø(选择方式)确定转速范围Rn和转速级数Z。操作上，选择最高、最低转速和公比，就可得出变速范围和转速级数数值。
| Rn= | nmax | =Øz-1 | | Z= | lgRn | +1 |
| |
| nmin | lgØ |
式中:Rn为主轴变速范围：Z为主轴转速级数：Ø为公比。 - 结构式、结构网与转速图的生成
- 根据转速级数可确定结构式、结构网，其原则是:①总的传动副数量最少。②传动副前多后少，变速级比前小后大。③变速组的传动副定为2或3，即Z=3m×2n。采用人机交互方式，按“结构网预览”按钮，由计算机生成结构式与结构网，可选择满意的结构网，结构式与结构网、转速图的选择。
- 齿数分配
- 齿轮的齿数和一方面不应过大，以避免加大两轴间的中心距，使机床结构庞大，同时还会提高齿轮线速度而增大噪声，这里采用齿数和Sz≤100 ～120：另一方面齿数和不应过小，避免产生根切，对标准直齿圆柱齿轮zmin≥18，两轴间最小中心距应取合适，避免两轴其它结构发生干涉。
- 齿轮的齿数确定还应符合传动比的要求。采用三联滑移齿轮时必须满足三联滑移齿轮的要求，即最大与次最大齿轮的齿轮差应大于4，确保三联滑移齿轮左右滑动时能顺利通过。
- 齿数分配确定，根据已计算的转速级数、公比Ø以及各轴传动比，点击“齿数和”按钮就可确定齿数和，选择适当的齿数和，再点击分配齿数按钮，就可确定某一传动组的齿数分配。
- 参数优化
- 参数优化是对传动系统图进行优化，确定齿轮参数分配、传动比。由于传动系统由传动模块组合而成，且各模块已规格化，其传动副数，变速顺序及结构形式是确定的，可分别对各传动模块建立数学模型，当一种传动方案形成后，可建立相应数学模型优化。
- 该模块有两个变速组三个独立变量，六个设计变量(z1，m1，i1，z4，m4，i4)，其他任意一个齿轮参数均可由这六个设计变量表示，建立的数学模型如下:
- i2=i1Øx
| z2= | z1(1+i1)Øx | | z2= | z1(1+i1) |
| |
| (1+i1Øx) | i1(1+i1Øx) |
式中:i1，i2为齿轮传动比：Ø为公比：x为级比指数：z1、z2为齿轮齿数：z1、z2为齿轮的配对齿数。- 目标函数:
- J=m1z1(1+1/i1)/2+m4z4(1+1/i4)/2
- 目标函数J为轴间距。
- 约束条件:
- 传动比:0.25≤ij≤2.0
- 齿轮线速度:0.0≤(pmzjn主/6000 Vmax)≤1.0
- Vmax=15m/s
- 齿轮齿数:18≤z≤100
- 模数:2≤m≤14
- 优化结果还需要进行调整和处理。
- 优化后的传动系统图。
- 其它需考虑的问题
- ① 主传动系统重量最轻:要满足“前密后疏”，“前缓后快”的两个条件：
- ② 齿轮数量前面齿轮数多于后面齿轮数：
- ③ 尽量采用公比齿轮，减少箱体轴向尺寸，但径向尺寸不宜过大。
3 结束语
将计算机技术应用在通用机床主传动系统的设计中，改变了传统的设计方式，提高了设计的可靠性，缩短了设计周期，减轻了劳动强度。目前，此项研究正在不断完善中，这将对促进机床行业的发展具有重要意义。
