双电动机驱动消除齿轮齿条间隙的设计应用- .pdf

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1、双电动机驱动消除齿轮齿条间隙的设计应用沈机集团昆明机床股份有限公司(云南650203)高丽明余光怀数控落地铣镗床轴行程较长(8～30m)，其过电气预载(张力)扭矩的方式自动消除齿轮、齿传动机构一般都采用齿轮一齿条的结构形式。由于条间的传动间隙，使系统在动态消除传动间隙的电动机至受控对象之间存在机械传动间隙，此间隙同时实现高速响应的随动控制，从而提高了机床的造成的误差会影响机床的定位、重复定位精度及系动静态传动精度。一方面双电动机驱动在启动、停统的稳定性。为了消除齿隙并增强刚性，传统的设止加速时共同驱动，使机床运动轴驱动力明显增计思路经常

2、采用单电动机驱动各种具有消隙或预紧强，加速性能比传统单电动机驱动明显提高，可以措施的齿轮副。这些办法可以有效地消除传动间隙选用较小型号的电动机、减速器和齿条，从而降低的静态误差，但在高速、高精度的随动系统中，单成本。另一方面采用双电动机驱动结构，单电动机电动机结构的驱动负载频繁换向，即使采用机械消相比较，基本上不用对机械传动链进行调整，而且隙措施，由于间隙造成的瞬态误差仍难以克服，机对机械系统的调整、维护、保养等要求和费用都较械消隙齿轮箱结构复杂等各方面的限制，造成了制低。造周期长、安装维护要求和费用较高等各种弊端。一、双电动机驱动消隙

3、原理随着电气技术的快速发展，出现了双电动机消双电动机驱动的结构为两台伺服电动机分别驱隙技术。这项技术采用双电动机+双减速机+双齿动两套完全相同的减速机构，两减速机构将扭矩输轮一齿条驱动结构，由数控系统进行同步控制，通出到两个完全相同的小齿轮，两小齿轮再把运动和动力传递到齿条上，从而实现坐标轴的进给运动，联接形式、松夹刀方式、冷却形式、轴承润滑及密如图1N示。消隙原理为机床数控系统通过电动机封等附属功能的形式或方法。本实例中铣头通过拉丁机构液压动力来实现与滑枕的可靠联接，这种方式联接可靠，效率高；拉刀机构为弹簧结构拉紧，液压动力松刀；花键

4、轴及齿轮轴周边分布冷却环形槽，冷却轴承及齿轮运动过程中产生的热量，使铣头一直保持恒温状态，进而保证其几何精度及运动精度；轴承采用脂润滑，周边密封装置将其密封在一密封腔内，使轴承一直处于良好的润滑工作状态。通过对主轴铣头各方面综合的考虑，优化其结构及实现功能的方式达到最优的合理设计，在实践过程中铣头功能、几何精度、运动精度及稳定性得图l以验证。MW1．小齿轮12．减速机l3．进给电动机14．进给电动机2(收稿日期：20120301)5．减速机26_，J、齿轮27．齿条58参磊r～给小齿轮和齿条施加一个张力，在坐标换向时使两表1小齿轮与齿条

5、始终保持正反面紧密啮合，达到消除基本参数齿轮齿条传动机械传动间隙的目的，从而精确地传递力矩、速度被移动件的质量／kg56000或位移，原理如图2所示。快速移动fmm·minl0加速时间ta／S0．2加速度a／m。0．67最大切削负载，N500OH0最大切削负载时的速度／m·min1摩擦系数0．05小齿轮l肌张力W小齿轮传动效率／1．齿轮径向负载作用点2／m0．082齿条l∥齿轮轴向负载作用点ym0．084885减速机输出端轴承的支承跨~Z21mO．149图2水平／垂直运动水平实际消隙控制是在电动机反向时系统力矩输出重力加速度m．s。9．

6、8为零的区域附近对两台电动机施加一个足以克服间隙的张紧力(力矩偏置)，使得在这一力矩范围齿轮和齿条的参数为：齿轮模数脚=8；齿轮齿数z=20；齿轮螺旋角=19。3142；齿轮分度圆内两台伺服电动机实施消隙驱动，而越过这个区D=169．77mm；齿轮端面压力角为域后，两台伺服电动机则协同出力，消隙过程如=／cos=20／cos19。3142=21．12。图3。齿条参数：齿数z2=36，长)~L=960mm。从动轴主动轴一—_{=丁_—一[：卜一+．Plre2．减速机和电动机的计算选型(1)停止时从动轴驱动扭矩工作台主动轴(1)快速移动时的

7、力和力矩的计算加速力F,=ma=56000×0．67=37520N摩擦力Ff=mg=O．05×56000×9．8=27440N台力Fn=Fa+F37520+27440=64960N齿轮最高转速n1=v／rrD=10／0．16977丌=18．7495r／min>e￡：动扭矩从动轴驱动扭矩主动轴移动方向齿轮角加速度bG=111×2丌／60t=(18．7495×一田一一一—‘：—1：片2丌)／(60×0．2)=9．8172rad／s()减速时L=二二=。=二==。==二齿轮自身惯量‘厂G=(7ry／32)D4L=(丌×7850／图3移动中的扭

8、矩、间隙变化32)×0．16977×0．082=0．0525kg·1TI齿轮自身损耗的加速力矩×bd=0．0525×二、计算选型9．8172=0．5154-N．m合力矩1；1×／t71+=64960×0．0