【正文】 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 13 頁 共 41 頁 幾何造型技術(shù)是一種研究在計(jì)算機(jī)中，如何表達(dá)物體模型形狀的技術(shù)。最后把它們仿真嚙合裝配以方便進(jìn)行接觸分析。而了解剃削過程瞬態(tài)力的變化規(guī)律，對(duì)于剃齒精度的分析是必不可少的。 c. 凸包性 :B 樣條曲線局限于它的控制多邊形和凸殼內(nèi)。這種方法繼承了Β233。 zier 曲線 n+1 個(gè)特征多邊形頂點(diǎn)時(shí)，也就確定了曲線的次數(shù) n，當(dāng)次數(shù)n 過高時(shí)，會(huì)給Β233。但在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，曲線的設(shè)計(jì)是經(jīng)過多次修改和調(diào)整來完成的，己有的方法完成這樣的功能不容易。若這些數(shù)據(jù)點(diǎn)原來位于某曲線上，則稱該曲線為被逼近曲線?，F(xiàn)在雖然用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自由曲線和曲面的設(shè)計(jì)，但是“樣條”這個(gè)詞依然沿用下來表示自由曲線和曲面。增量為負(fù)值，表示負(fù)變位。為此，有的地方已采用數(shù)控修形法。 (3)齒形中凹與切削參數(shù)的關(guān)系 在剃齒切削參數(shù)中，剃齒刀的轉(zhuǎn)速對(duì)齒形中凹影響最大，應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)正確地選擇剃齒刀的轉(zhuǎn)速，一般可取 90140r/min。這樣，對(duì)少齒數(shù) (2)齒形中凹與剃齒刀變位量的關(guān)系 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，用一把正變位的新剃齒刀剃齒，得到的中凹誤差比剃齒刀重磨多次后剃齒得到的中凹誤差大。重合度可用下式表示 : )t a n( t a n)t a n( t a n[*)2/1( 39。這樣，單齒嚙合區(qū)中的齒面壓力和擠壓強(qiáng)度顯然比雙齒嚙合區(qū)中的大得多，使得在節(jié)圓附近多切削了一部分金屬，造成了齒形中凹誤差。可分解為兩個(gè)速度分量 :其中一個(gè)分速 度向量 v，垂直于直齒輪的軸線，另一個(gè)速度分量 v，與直齒輪齒向方向平行，前者帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，后者使兩齒面產(chǎn)生齒向方向滑移 (如圖 )。剃齒的方法有傳統(tǒng)的軸向剃齒、對(duì)角剃齒和先進(jìn)的徑向剃齒。由于剃齒是空間嚙 合過程，影響工藝特性的因素較多，較復(fù)雜，從而導(dǎo)致有關(guān)剃齒的某些機(jī)理人們尚未透徹了解 。 [關(guān)鍵字 ]： 剃齒刀 樣條 參數(shù)化 接觸分析 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 1 頁 共 41 頁 Writer:Hu Xilong （ Grade07,Class5, Mechanical Design Manufacturing and Automation , school of Mechanical engineering,Shaanxi University of Technology， Hanzhong 723003， Shaanxi） tutor:Zhang Changming Abstract : Gear shaving is one of gear finishing operation, which is widely used for most gearmaking factories because of its high efficiency and low cost. However, after shaved by shaving cutter with true involute profiles, there are the “midconcave” phenomena on the pitch points of shaved gear tooth profiles inevitable. Gears shaved like this will not only influence gears transmission accuracy, but also generate much more noise while running,and shorten greatly the operating life of the present, although much has been achieved on the research of mechanics of shaving process, there is not much quantitative description about the weight of each errorgenerating factor to the generation of midconcave error due to the plexity of shaving process. So it is necessary to study the shaving principle and take effective measurements to solve it. The dissertation makes studies on tooth surface modification of shaving cutter based on present state and trend of development are as follows: 1. Based on conventional shaving theory, the paper systematically analyes and summarize shaving process prime achievements of domestic and foreign, and expound main factors leading to midconcave errors and main methods to solve midconcave errors at present. 2. Have Implemented threedimensional parameterization entity modeling of shaving cutter and gear based on UG。這樣剃后齒形不僅影響齒輪的傳動(dòng)精度，而且會(huì)增大傳動(dòng)噪聲，縮短齒輪的使用壽命。本論文基于目前剃齒齒面修形的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢(shì)做了以下研究工作 : ，分析并總結(jié)了國(guó)內(nèi)外剃齒工藝研究領(lǐng)域的主要成果，闡述了造成中凹誤差的主要原因，以及目前解決中凹誤差的主要措施。生產(chǎn)實(shí)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。剃齒中產(chǎn)生的中凹現(xiàn)象是影響齒輪傳動(dòng)質(zhì)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(yīng)地修正剃齒刀的齒形曲線。刀具使用壽命長(zhǎng)，故在生產(chǎn)中使用較多。剃齒刀主軸再輔之以周期性軸向往復(fù)移動(dòng)即可 對(duì)齒輪齒面所有部位的剃削。也就是說，切屑變形時(shí)間和切削力傳遞 時(shí)間長(zhǎng)，以至多切去一部分金屬。 α 為嚙合角 。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(shí)際嚙合線變長(zhǎng)，重合度增加。 目前對(duì)減小或消除齒形中凹誤差的措施 目前對(duì)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(shí)地把剃齒刀節(jié)圓附近修凹，以補(bǔ)償剃齒過程帶來的齒形中凹。 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(gè)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(jī)上取代被剃齒輪陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 8 頁 共 41 頁 并與剃齒刀嚙合，在剃齒運(yùn)動(dòng)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(dòng)態(tài)效應(yīng)”就會(huì)反映到剃齒刀齒形上，這就是所謂的“剃齒刀隨機(jī)修形法”。 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(diǎn)位于單、雙嚙合臨界點(diǎn)相應(yīng)的節(jié)圓法向嚙合角，而與剃齒刀有效齒廓起始點(diǎn)相應(yīng)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? 。自由曲線的形狀是由其控制多邊形控制的。對(duì)曲線、曲面而言，光滑是指它們?cè)谇惺噶可系倪B續(xù)性，或更精確的要求是指曲率的連續(xù)性。Β233。 zier 曲線是整體定義的，曲線的形狀要受到全部頂點(diǎn)的影響。 (1) B 樣條曲線的定義 設(shè)有一組節(jié)點(diǎn)序列 { ix }{i=0， 1， 2，?， n)，由其確定的 B 樣條基函數(shù) ),(xNik 有一項(xiàng)點(diǎn)系列 { iv }{i=0,1， 2，?， n)構(gòu)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(xiàng)式。 a 是誤差產(chǎn)生的主導(dǎo)原因，而b 在很大程度上加劇誤差量 。所以可以從剃齒加工過程中剃齒刀與被加工齒輪之間 動(dòng)力學(xué)分析 進(jìn)行研究。 (2)基于 Adams/View 軟件平臺(tái)，導(dǎo)入以上所建立的實(shí)體裝配模型，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，添加邊界約束條件和外部載荷，設(shè)定求解參數(shù)并合理選擇求解選項(xiàng)，對(duì)其進(jìn)行接觸分析(由于 Adams/View 齒輪副中的 Marker 點(diǎn)比較難尋找，此處直接在建模工具 UG 中添加約陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 11 頁 共 41 頁 束 ，之后將約束及實(shí)體都導(dǎo)入 Adams/View 中進(jìn)行分析 )。在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和 CAD/CAM 領(lǐng)域中，線框模型是最早用來表示物體的模型，計(jì)算機(jī)繪圖是這種模型的一個(gè)重要應(yīng)用。 對(duì)于三維形體，最常用的表示法有 :幾何體素構(gòu)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(shí)體造型具有很強(qiáng)的直觀性，可以在零件未加工生產(chǎn)出來前進(jìn)行三維實(shí)體造型、三維實(shí)體 裝配、零件實(shí)體的三維干涉檢驗(yàn)，看設(shè)計(jì)的零件是否滿足實(shí)際需要，否則，對(duì)零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)，以滿足實(shí)際設(shè)計(jì)和制造的需要。有助于加強(qiáng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、工藝準(zhǔn)備、加工、檢驗(yàn)各部門之間的聯(lián)系。造型必須以完整的尺寸參數(shù)為出發(fā)點(diǎn) (全約束 )，不能漏注尺寸 (欠約束 )，不能多注尺寸 (過約束 )。 nigraphics NX 針對(duì)用戶的虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的需求，提供了經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn) 證的解決方案。所謂單一數(shù)據(jù)庫，就是工程中的資料全部來自一個(gè)庫，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門的。它還可輸出三維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如虛擬樣機(jī)及后置處理等。同時(shí)，還可方便地實(shí)現(xiàn)與 CAM 系統(tǒng)的對(duì)接。 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。繪圖軟件本身具有的參數(shù)化功能可方便地對(duì)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。漸開線的性質(zhì)有 :(1) ?0NK = ?0NK 。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(shè)計(jì)剃齒刀要考慮到它的刃磨量，對(duì)于新剃齒刀要加厚輪齒。圖 3 2 所示為齒輪當(dāng)量的圖解。 表 簡(jiǎn)化后漸開線剃齒刀參數(shù)計(jì)算 名稱 參數(shù)符號(hào) 計(jì)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(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)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。在 UG 平臺(tái)下進(jìn)行剃齒刀的造型設(shè)計(jì)，對(duì)于不同的造型對(duì)象，創(chuàng)建方法略有不同。 (1)建立集體并創(chuàng)建單個(gè) 輪齒 在 XcYc 平面下，以齒根圓尺寸拉伸一個(gè)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?yàn)樵诠骄庉嬛幸呀?jīng)給定 bata 角度數(shù)，此處可以直接調(diào)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。在此剃齒刀造型里選用 a 型容屑槽。由實(shí)際的加工經(jīng)驗(yàn)知，被加工齒輪的齒數(shù)多時(shí)，剃齒后的中凹誤差小些 。由于要在此環(huán)境下實(shí)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(duì)準(zhǔn)參考基準(zhǔn)，所以需要先在模型中建立參考的基準(zhǔn)以實(shí)現(xiàn)精確裝配。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(gè)部分組成的有一定功能的整體。系統(tǒng)仿真則可根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部的邏輯關(guān)系和數(shù)學(xué)關(guān)系，面向系統(tǒng)的實(shí)際過程和行為來構(gòu)造仿真模型，在很少假設(shè)或不作假設(shè)的前提下建立包括系統(tǒng)主要因素和具體細(xì)節(jié)的模型框架，并通過仿真實(shí)驗(yàn)運(yùn)行，得到復(fù)雜