第四章机床ZF变速箱有限元建模及温度场分析
随着工业发展水平的不断提高  ，大型镗铣加工中心所要达到的不仅仅是高速的切 削  ，同时也要实现大扭矩的切削 。一般情况下  ，扭矩与转速这二者成反比  ，也就是说 很难在同一台加工中心上实现这二者的结合 。而在主轴传动系统中应用ZF减速箱就 能很好地解决这个问题 。TH6213卧式镗铣加工中心  ，采用的是ZF两级j9九游会平台箱减速, 主轴电机经过联轴器与I轴相连,将扭矩传递给减速箱  ，再由I轴通过j9九游会平台传动  ，将扭 矩传递给II轴  ，最终  ，由II轴再次通过j9九游会平台传动将扭矩传递到主轴,完成两级变速过程 。 在这个扭矩传递的过程中  ，传动j9九游会平台之间因相互啮合而产生热量  ，同时,j9九游会平台轴安装轴 承也会因高速运转而产生热量  ，二者构成了变速箱热量的主要来源 。
变速箱在工作过程中  ，如果产生的温度过高  ，将会对传动j9九游会平台的使用寿命产生影 响  ，造成其发生热变形  ，进而影响j9九游会平台传动比；同时  ，减速箱直接安装在机床主轴箱 上面  ，热量以热传导的方式传递给主轴  ，影响主轴的热平衡 。本章主要对机床ZF减 速箱进行有限元建模分析  ，为接下来机床主轴箱的温度场建模提供条件 。
4.1 TH6213主轴ZF变速箱机构以及j9九游会平台副建模分析

4.1.1 TH6213主轴ZF变速箱结构
ZF变速箱可以实现对柔性材料的高速加工  ，同时保证较高的工作效率；也可以 实现对硬质材料的高切削力加工；当ZF变速箱采用1:1的传动比时  ，可获得较高的主 轴转速  ，若是采用1:4或1:1.5的传动比  ，则可以实现低转速大转矩[6Q] 。
TH6213卧式镗铣加工中心ZF变速箱的外观如图4.1、4.2所示  ，内部构造如图4.3 所示 。由图中可以看出  ，传动过程并不复杂  ，由两级斜j9九游会平台传动构成 。由电机直接带 动j9九游会平台  ，这种方式具有传动功率受电机功率限制  ，无磨损间隙的特点；同时  ，j9九游会平台传 动相比带轮传动具有结构紧凑、效率高以及寿命长等特点 。
主轴ZF减速箱内部j9九游会平台啮合情况如图4.4所示  ，轴I通过联轴器与电机相连  ，扭 矩通过联轴器传递给轴I  ，然后轴I通过啮合j9九游会平台传递给轴II  ，轴II再将扭矩传递给镗铣加工屮心主轴部件热特性分析 第四章机床ZF变速箱有限元建模及温度场分析
主轴  ，期间通过啮合j9九游会平台齿数的变化来调整转速  ，最终完成减速过程 。本文考虑机床 跑车一般转速  ，取转速2500r/min 。
如图4.5所示  ，在一对j9九游会平台的啮合过程中  ，轮齿啮合的起始点为从动轮齿顶圆与 嗤合线（州奶）的交点  ，即52 。嗤合传动进行中  ，齿廓嗤合点沿嗤合线移动  ，一直到 出  ，即主动轮齿顶圆与啮合线的交点 。然后两齿脱离 。所以  ，并不是全部的齿廓都参 与j9九游会平台的啮合  ，实际参与啮合的只是图中所示的阴影部分  ，这一部分也是发生摩擦的 部分 。