李梅 余竹玛

摘 要：基于正交试验的方法对某型号数控插齿机驱动箱进行轻量化设计。确定以驱动箱传动系统中输入轴、中间轴各轴段的直径和一对啮合直齿轮的齿宽系数为设计参数，在满足各零部件强度要求下以体积最小为优化目标。在对轴及齿轮强度校核时运用了动力学分析软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS相结合的方法，通过对试验结果进行极差分析表明：中间轴直径参数对驱动箱体积变化影响最明显，选取了一组最优化组合参数来设计驱动箱。

关键词：数控插齿机；驱动箱；正交试验；轻量化设计

中图分类号：TH122 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）20-0091-03

Abstract： Based on the method of orthogonal test， the light weight design of the drive box of a numerical control gear shaper is carried out. The diameters of the input shaft and the intermediate shaft in the drive box drive system and the tooth width coefficient of a pair of meshing spur gears are taken as the design parameters， and the minimum volume is taken as the optimization objective under the condition of satisfying the strength requirements of the components. The dynamic analysis software ADAMS and the finite element analysis software ANSYS are used to check the strength of the shaft and gear. The range analysis of the test results shows that the diameter parameters of the intermediate shaft have the most obvious influence on the volume change of the drive box. A set of optimal combination parameters is selected to design the drive box.

Keywords： CNC gear shaper； drive box； orthogonal test； lightweight design

引言

数控插齿机驱动箱设计是否合理直接影响数控插齿机的总体性能，采用传统的设计方法设计出来的某型号驱动箱远远没有考虑轻量化的设计因素。目前部分学者运用正交试验、拓扑优化方法对机械结构进行轻量化设计，效果明显[1-4]，在对箱体构件进行优化时大多是考虑理论工况下运用理论计算和软件分析方法对优化约束中零件进行强度校核[5-7]。本文运用多体动力学仿真软件ADAMS和有限元分析软件ANSYS相结合的方法来对优化约束中零件的强度进行校核计算，该方法对零件校核比传统方法更符合驱动箱的实际工作情况。

1 数控插齿机驱动箱的设计分析

现以某型号数控插齿机驱动箱系统为研究对象，如图1所示，重点对驱动箱传动系统中零部件结构参数尺寸进行正交试验设计。……