【正文】 刀 /齒輪嚙合的最大接觸壓力進行了基于實驗設計的技術優(yōu)化，從而修形了齒廓曲線。生產(chǎn)實踐和理論分析可知，在影響齒輪承載能力和使用壽命的諸因素中，最為主要的因素是齒輪的齒形。這樣剃后齒形不僅影響齒輪的加工精度，而且會產(chǎn)生傳動噪音，甚至縮短使用壽命。剃齒中產(chǎn)生的中凹現(xiàn)象是影響齒輪傳動質量的重要因素，為了消除被剃齒輪齒形的這種現(xiàn)象，目前所采用的辦法，就是相應地修正剃齒刀的齒形曲線。只有這樣，才能保證齒輪達到成品齒形、齒向的要求。刀具使用壽命長，故在生產(chǎn)中使用較多。假如斜齒輪是加工刀具 (剃齒刀 )，直齒輪(或另一斜齒輪 )是被加工的工件，在刀具主動回轉并帶動工件自由回轉的情況下，剃齒刀上所產(chǎn)生的圓周速度 v。剃齒刀主軸再輔之以周期性軸向往復移動即可 對齒輪齒面所有部位的剃削。其中，以兩對齒面接觸點同時工作的“雙齒嚙合區(qū)”總是位于齒頂和齒根處，而以一對齒面接觸點工作的“單齒嚙合區(qū)”則總是在節(jié)圓附近。也就是說，切屑變形時間和切削力傳遞 時間長，以至多切去一部分金屬。重合度越大，齒輪同時嚙合齒面的對數(shù)越多，每對齒所承受的壓力就越小，瞬時變化也小，傳動也就越平 穩(wěn)。 α 為嚙合角 。 從上式可知，重合度與模數(shù)無關，而隨齒數(shù)的減少而減小。隨著變位系數(shù)的減小，剃齒刀與被剃齒輪的嚙合中心距減小，嚙合角減小，實際嚙合線變長，重合度增加。采用負變位剃齒刀雖然對減 小被剃齒輪的中凹誤差有積極的作用，但相應帶來的問題是剃齒刀的有效重磨次數(shù)相對標準剃齒刀少，刀具使用壽命變短，增加了生產(chǎn)成本，應合理地處理兩者之間的關系。 目前對減小或消除齒形中凹誤差的措施 目前對減小或消除齒形中凹誤差的措施 (1)剃齒刀修形 剃齒刀修形就是有意識地把剃齒刀節(jié)圓附近修凹，以補償剃齒過程帶來的齒形中凹。采用這種修形方法， 其修形精度和穩(wěn)定性受人為因素影響較大，而且效率低。 近來出現(xiàn)的一種修形新方法并獲得了發(fā)明專利，就是用一個與被剃齒輪幾何參數(shù)一致、齒面涂覆超硬磨料 (金剛石或立方氮化硼 )的高精度修磨輪，在剃齒機上取代被剃齒輪陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 8 頁 共 41 頁 并與剃齒刀嚙合，在剃齒運動過程中，修磨輪反切剃齒刀齒面，根據(jù)齒面共轆原理，致使產(chǎn)生工件齒形中凹 的剃齒刀齒廓被修形，這樣，“系統(tǒng)綜合誤差動態(tài)效應”就會反映到剃齒刀齒形上，這就是所謂的“剃齒刀隨機修形法”。其增量為正值，表示正變位 。 滿足上述條件的剃齒刀最大節(jié)圓法向嚙合角 maxn? ，是嚙合節(jié)點位于單、雙嚙合臨界點相應的節(jié)圓法向嚙合角，而與剃齒刀有效齒廓起始點相應的節(jié)圓法向嚙合角，即為允許的剃齒刀最小節(jié)圓法向嚙合角 minn? 。模線員和繪圖員用均勻的帶彈性的木條、有機玻璃或者金屬條通過一系列點來繪制所需的曲線 (模線 )，依此做成樣板 來 做 為生產(chǎn)與檢驗的依據(jù)，這些木條 (有機玻璃或者金屬條 )就被稱為“樣條”。自由曲線的形狀是由其控制多邊形控制的。 在某些情況下，不要求曲線嚴格通過給定的一組數(shù)據(jù)點，只要求所構造的曲線在某種意義上最接近給定的數(shù)據(jù)點，稱為對這些數(shù)據(jù)點進行逼近，所構造的曲線稱為逼近曲線。對曲線、曲面而言，光滑是指它們在切矢量上的連續(xù)性，或更精確的要求是指曲率的連續(xù)性。在以往的方法中，采用的都是插值方法，用戶設計的曲線形狀，不但受曲線上型值點的約束，而且受到邊界條 件影響，用戶不能夠靈活地調整曲線的形狀。Β233。 zier 曲線有許多優(yōu)點，如端點性質、對稱性、保凸性、幾何不變性、變 差減小性等，但也存在一些不足 : (1)當給定Β233。 zier 曲線是整體定義的，曲線的形狀要受到全部頂點的影響。 Cordon 和 Riesenfeld 又把 B 樣條理論應用 于形狀描述，最終提出了B 樣條方法。 (1) B 樣條曲線的定義 設有一組節(jié)點序列 { ix }{i=0， 1， 2，?， n)，由其確定的 B 樣條基函數(shù) ),(xNik 有一項點系列 { iv }{i=0,1， 2，?， n)構成特 征多邊形，將從 ),(xNik 與 iv 科線性組合，得 到 k 次 (k+1 階 )B 樣條曲線，其方程為 r (x) ???nt 0 )(xNik iv 其中 r(x)是參數(shù) x 的 k 次分段多項式。 b. 可微性或參數(shù)連續(xù)性 :B 樣條曲線在每一 曲線內部它是無限次可微的，它在節(jié)點的曲線段端點處是 k 一 r 次可微的，這里的 r 是節(jié)點的重復度， k 是次數(shù)。 a 是誤差產(chǎn)生的主導原因，而b 在很大程度上加劇誤差量 。目前對消除剃齒誤差，主要研究趨勢也是在真實加工環(huán)境狀況下對其進行研究。所以可以從剃齒加工過程中剃齒刀與被加工齒輪之間 動力學分析 進行研究。其次對被剃齒輪進行參數(shù)化實體造型 。 (2)基于 Adams/View 軟件平臺，導入以上所建立的實體裝配模型，進行網(wǎng)格劃分，添加邊界約束條件和外部載荷，設定求解參數(shù)并合理選擇求解選項，對其進行接觸分析(由于 Adams/View 齒輪副中的 Marker 點比較難尋找，此處直接在建模工具 UG 中添加約陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 11 頁 共 41 頁 束 ，之后將約束及實體都導入 Adams/View 中進行分析 )。這樣可以運用樣條曲線的特性，通過修改齒廓而達到修形剃齒刀齒面的受力狀況從而達到齒面受力均衡，找到合理有效的方法。在計算機圖形學和 CAD/CAM 領域中，線框模型是最早用來表示物體的模型，計算機繪圖是這種模型的一個重要應用。表面模型擴大了線框模型的應用范圍，能夠滿足面面求交、線面消隱、明暗色彩圖、數(shù)控加工等需要。 對于三維形體，最常用的表示法有 :幾何體素構造法 CGS(CnosturCtive 501idGeometry)和邊界表示法 B 一 Rep(BoundaryRepresentation)以及 CSG 與 B 一 Rep 的混合模型表示法三維實體造型具有很強的直觀性，可以在零件未加工生產(chǎn)出來前進行三維實體造型、三維實體 裝配、零件實體的三維干涉檢驗，看設計的零件是否滿足實際需要，否則，對零件結構進行進一步的改進，以滿足實際設計和制造的需要。 特征造型的優(yōu)點 :在更高的層次上從事產(chǎn)品設計工作 。有助于加強產(chǎn)品設計、分析、工藝準備、加工、檢驗各部門之間的聯(lián)系。 參數(shù) 化造型是由編程者預先設置一些幾何圖形約束，然后供設計者在造型時使用。造型必須以完整的尺寸參數(shù)為出發(fā)點 (全約束 )，不能漏注尺寸 (欠約束 )，不能多注尺寸 (過約束 )。如打算修改零件形狀時，只需編輯一下尺寸的數(shù)值即可實現(xiàn)形狀上的改變。 nigraphics NX 針對用戶的虛擬產(chǎn)品設計和工藝設計的需求，提供了經(jīng)過實踐驗 證的解決方案。通過在開發(fā)周期中較早的運用數(shù)字化仿真性能，制造商可以改善產(chǎn)品質量，同時減少或消除對于物理樣機的昂貴耗時的設計、構建，以及對變更周期的依賴。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個庫，使得每一個獨立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個部門的。這種獨特的數(shù)據(jù)結構與工程設計的完整結合，使得一件產(chǎn)品的設計能很好地結合起來。它還可輸出三維圖形給予其他應用軟件，諸如虛擬樣機及后置處理等。而己經(jīng)定型的產(chǎn)品，則需要形成系列，以便針對不同的需求提供相應規(guī)格的產(chǎn)品型號。同時，還可方便地實現(xiàn)與 CAM 系統(tǒng)的對接。由于 D3 實體圖形有 D2 圖形無法比擬的優(yōu)勢，因此 3D 參數(shù)化繪圖具有更廣闊的應用前景。 從不同的角度來講，參數(shù)化繪圖有兩種不同的表現(xiàn)形式 : 其一，參數(shù)化繪圖意指繪圖軟件本身具有參數(shù)化功能。 其二，參數(shù)化繪圖意指由應用程序 (如 objectARx程序 )生成的圖形具有參數(shù)化的功能。繪圖軟件本身具有的參數(shù)化功能可方便地對已生成的圖形作交互式修改，不需要編程，工作量小，且可由草圖生成正式圖。另外編程量較大。漸開線的性質有 :(1) ?0NK = ?0NK 。(4)漸開線的形狀取決于基圓的大小，基圓越大，漸開線越平直，當基圓半徑趨于無窮大時，漸開線成為直線 。這里擬選用公稱分圓直徑 d= ?180 ，螺旋角 ? = ?5 的盤形剃齒刀，其基本參數(shù)為 : nm =3 z=53 n? = ?20 ? = ?5 B=20 由于設計剃齒刀要考慮到它的刃磨量，對于新剃齒刀要加厚輪齒。 首先簡單介紹一下當量齒輪和當量齒數(shù) : 加工斜齒輪時，銑刀是沿螺旋齒槽的方向進給的，所以法向齒形是選擇銑刀號的依據(jù)。圖 3 2 所示為齒輪當量的圖解。首先，這種幾何模型可以大大簡化剃齒刀和被剃齒輪的嚙合過程，可以更精確的確定嚙合位置 。 表 簡化后漸開線剃齒刀參數(shù)計算 名稱 參數(shù)符號 計算公式 法面模數(shù) nm nm =3 齒數(shù) z z=53 法面壓力角 n? n? = ?20 法面齒頂高系數(shù) anh anh =1 法面頂隙系數(shù) nc nc = 分度圓直徑 d d =tm z 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 20 頁 共 41 頁 基圓直徑 bd bd =d t?cos 齒根圓直徑 fd fd =d 2 nm ( anh +nc ) 齒頂圓直徑 ad ad =d +2 nm anh 至于剃齒刀的其他參數(shù)在以后建模過程中給出。如圖 圖 剃齒刀草圖 圖 齒廓樣條化 將漸開線進行鏡像，即可得到一個齒的輪廓，然后添加樣條。在 UG 平臺下進行剃齒刀的造型設計，對于不同的造型對象，創(chuàng)建方法略有不同。 (d)繪制一個齒的截面輪廓草圖，并以此掃描出一個輪齒 。 (1)建立集體并創(chuàng)建單個 輪齒 在 XcYc 平面下，以齒根圓尺寸拉伸一個圓柱，在圓柱表面創(chuàng)建與其相切的平面，如圖 ，在平面上建立直線與 Zc 軸夾角為 bata 角（因為在公式編輯中已經(jīng)給定 bata 角度數(shù)，此處可以直接調用），繞后是次直線以圓柱面纏繞，得到齒根圓圓柱面上一直線。 剃齒刀開有容屑槽，形成切削刃并容納切屑。在此剃齒刀造型里選用 a 型容屑槽。若要改動這些基本參數(shù)的某幾個，可在改變后先繪制出漸開線，然后提取出齒廓數(shù)據(jù)分析后再編輯保存。由實際的加工經(jīng)驗知，被加工齒輪的齒數(shù)多時，剃齒后的中凹誤差小些 。如圖 310 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 25 頁 共 41 頁 圖 齒輪草圖 將漸開線鏡像，修剪漸開線得到一個輪齒的齒廓，下來進行拉伸，得到一個輪齒 ，最后，通過關系約束陣列出所有輪齒，創(chuàng)建軸心孔、鍵槽、倒角等特征得到如圖 所示的齒輪最終造型。由于要在此環(huán)境下實現(xiàn)齒輪輪齒的嚙合裝配，僅通過已創(chuàng)建的模型無法找到精確的對準參考基準，所以需要先在模型中建立參考的基準以實現(xiàn)精確裝配。 如圖 315 單擊確定會彈出對話框，類型選擇距離，兩個對象選擇剃齒刀及齒輪的 Z 軸，距離數(shù)值可粗略給 150，圖 陜西理工學院畢業(yè)設計論文 第 27 頁 共 41 頁 圖 316 添加約束 圖 初步裝配位置 單擊確定，可得如圖 位置 UG 中會默認的將剃齒刀及齒輪的兩個平面（拉伸圓柱的兩端面）進行平行設定，接著對于之前建立的兩條基準直線進行約束，首先約束平行，之后約束距離為零，即可得到 如圖 位置 圖 添加約束 圖 添加約束 下來將之前的約束全部刪除， UG 會保留此時的裝配位置，下來是齒輪沿 Y 軸轉動bata 角，在沿 Z 軸轉動 360/（ 35*2）的度數(shù)，使得齒與槽正對，追后添加約束距離，使兩個分度圓距離為 0，即可得到正確裝配位置，此時約束只有一個距離約束，如圖 ，裝配完成。這里所指的系統(tǒng)是廣義的，所謂系統(tǒng)是指由相互制約的各個部分組成的有一定功能的整體。 仿真得到如此廣泛的發(fā)展，是因為它具有以下應用價值 : (1)系統(tǒng)仿真技術己成為繼理論分析和實物實驗之后，認識客觀世界規(guī)律性的新型手段，它可以將研制過程、運行過程和實施過程放在實驗室中進行，具有良好的可控制、無破壞性、可復現(xiàn)性和經(jīng)濟性等特點。系統(tǒng)仿真則可根據(jù)系統(tǒng)內部的邏輯關系和數(shù)學關系，面向系統(tǒng)的實際過程和行為來構造仿真模型，在很少假設或不作假設的前提下建立包括系統(tǒng)主要因素和具體細節(jié)的模型框架，并通過仿真實驗運行，得到復雜系統(tǒng)的解。 本文中進行仿真試驗的軟件是 Adams 下的 Adams/view 仿真分析平臺，所分析的模型是在 UG 下建立好 添加運動副后導入 Adams/vi