【文章內(nèi)容簡介】 半錐角， 1tank ?? 。 由此可推導(dǎo)出當(dāng)針齒齒廓為圓錐面時，錐形擺線輪的實際齒廓（短幅外擺線的等距曲線）上 K點的坐標(biāo)（ x， y）。將式（ 25）中的 zr 替換為 f(m)即可求出錐形擺線齒輪的齒廓曲線方程，即 ? ? ? ?? ? ? ?110110c o s c o s ta n sinsin sin ta n c o sz b zbz b zbKx R z m rzKy R z m rz? ? ? ?? ? ? ?? ??? ? ? ? ?? ??? ? ?? ??? ? ? ? ? ???? ??? （ 27） 式中 ： 華僑大學(xué)廈門工學(xué)院 畢業(yè)設(shè) 計（論文） 9 ? ?? ?? ?? ?12111211sin sinc os1 2 c osc os c ossin1 2 c osbgbgKzK K zKzK K z????????????????? 0zr 針齒在擺線輪大端面的端面半徑； 1? 為針齒的半錐角， 1tank ?? 由于錐形擺線齒輪為立體零件，為了準(zhǔn)確表達錐形擺線齒輪曲面方程應(yīng)導(dǎo)入豎直方向的值，即錐形擺線齒輪寬度 m。 所以錐形擺線輪齒廓曲面的方程式為 ? ? ? ?? ? ? ?110110c o s c o s t a n si nsi n si n t a n c o sz b zbz b zbKx R z m rzKy R z m rzzm? ? ? ?? ? ? ?? ??? ? ? ? ?? ?????? ??? ? ? ? ?? ?????? ??? （ 28） 式中 ： ? ?? ?? ?? ?12111211sin sinc os1 2 c osc os c ossin1 2 c osbgbgKzK K zKzK K z????????????????? 當(dāng) m = 0 時，方程所表示的曲面為錐形擺線齒輪大端面曲線； 當(dāng) m = 實際齒輪寬度時，方程所表示的曲面為錐形擺線齒輪的小端面曲線。 錐形擺線齒輪基本幾何尺寸 錐形擺線齒輪的幾何尺寸主要和針輪直徑 zR ，軸向半錐角 1? 有關(guān)，而其傳動比又與針輪的齒數(shù) bz 有關(guān)。所以在設(shè)計計算時以針輪半徑 zr ，軸向半錐角錐形擺線齒輪的設(shè)計及數(shù)控加工 10 1? 和針齒數(shù) bz 作為基本參數(shù)，其他參數(shù)盡可能化為 zr ， 1? 和 bz 的函數(shù)。根據(jù)參考資料以及推導(dǎo)可得出下列基本幾何尺寸表格。 表 2 1 錐形擺線齒輪基本幾何尺寸 錐形擺線齒輪基本幾何尺寸 表格 圓錐針齒的半徑 zr 01 ta nzzr r m ??? `錐形擺線齒輪的齒頂圓半徑 01ta nag z zr R e r m ?? ? ? ? ? 錐形擺線齒輪的齒根圓半徑 01ta nfg z zr R e r m ?? ? ? ? ? 錐形擺線齒輪的曲率半徑 ? ?21 0 0 1ta n 1 ta nzrm? ? ? ?? ? ? ? 偏心距 e 1 ZbKRe z? 錐形擺線齒輪小端面針齒直徑 d sinzz zbDd Kz?? 擺線輪不產(chǎn)生 “根切 ”的條件 在擺線傳動中，擺線輪齒廓的 “ 根切 ” 或 “ 尖角 ” 是不允許的。避免 “ 根切 ” 是設(shè)計工作中必須注意解決的問題。由上面表格中錐形擺線輪齒廓曲線曲率半徑公式可以看出，當(dāng)錐形擺線輪的理論齒廓曲線外凸部分曲率半徑絕對值小于針齒半徑 zr ，就會產(chǎn)生根切。因此，研究錐形擺線輪是否產(chǎn)生根切的條件為 0 1 0 m in m inta nzzr m a R??? ? ? 式中 當(dāng) ? ?? ?12 121b bz Kz? ???時， ? ?? ?12 21m in 322 7 12ggzKaz??????? 當(dāng) ? ?? ?1221bbzKz???時， ? ?21m in1111 gKaK z K???? 由上式可知，當(dāng)減小短幅系數(shù)和擺線輪齒數(shù)時， 理論齒廓的最小曲率半徑系數(shù) 就會增大 ， 擺線齒輪就不會產(chǎn)生根切。 華僑大學(xué)廈門工學(xué)院 畢業(yè)設(shè) 計（論文） 11 錐形擺線齒輪基本參數(shù)設(shè)計及計算 1） 給定幾個錐形擺線齒輪定型的基本參數(shù) zR =75 針輪半徑 gz =11 錐形擺線齒輪的齒數(shù)（本論文只討論一齒差擺線輪） bz = gz +1=12 針齒的個數(shù) 1? =10 針齒的半錐角 m=15 錐形擺線齒輪寬度 然后根據(jù)這幾個基本參數(shù)計算其他幾何參數(shù) 2） 確定短幅系數(shù) K1及偏心距 e 當(dāng)擺線輪齒數(shù) gz 和針輪半徑 zR 已確定時，影響齒廓曲線和承載能力的主要參數(shù)就 是短幅系數(shù) K1；根據(jù)《實用齒輪設(shè)計計算手冊》， K1= ~ 為其最佳范圍。在初步計算時：若 bz ≤ 18， K1 可取 ~；若 bz 18，可取K1 = 。 把所選 K1 值帶入方程 1 ZbKRe z? ， 求出 e 值后 應(yīng)圓整成 的倍數(shù)。然后按圓整的偏心距 e 值， 再按上式精確地計算 K1 值。 本次 gz ≤ 18，所以初步取 K值為 ，可計算出 e 為 ，然后將 e 帶入上式，反向計算出 K值為 3）計算小端面針齒直徑 d 按照計算公式 sinzzzbDd Kz?? ， 可 得出針齒直徑 ，取針齒直徑為20，這時半徑為 10。 錐形擺線齒輪的設(shè)計及數(shù)控加工 12 第 3章 基于 UG的錐形擺線齒輪建模 引言 要進行數(shù)控仿真加工就必須先建立錐形擺線齒輪的模型，數(shù)控程序的好壞取決錐形擺線齒輪模型的精確度高低，所以十分關(guān)鍵。本次建模利用 UG 的參數(shù)化建模，在 UG 表達式對話框中輸入要建立的幾何模型的參數(shù)方程 .然后通過曲線 —規(guī)律曲線繪制出擺線齒輪的輪廓曲線，通過曲線組生成實體模型。如果要對擺線輪的尺寸進行修改的話，修改相關(guān)的參數(shù)即可完成，不需要重新建模。 因此，利用 ug 的參數(shù)化建模，不僅提高建模的準(zhǔn)確性，更方便后期對幾何模型的修改，從而提高設(shè)計和制造的質(zhì)量，以及縮短設(shè)計制造的周期。 建立錐形擺線齒輪的輪廓曲線 首先打開 UG 軟件，點擊新建按紐，在建模環(huán)境下新建一個文件，更改文件名和指定路徑后點擊確定。接著 執(zhí)行下面幾個步驟： 在菜單欄中打開“工具”中的表達式 。 圖 3 1 UG 表達式 如圖 31 在彈出的表達式對話框中輸入下列參數(shù)： 華僑大學(xué)廈門工學(xué)院 畢業(yè)設(shè) 計（論文） 13 t=0 （ UG 內(nèi)部變量，變化范圍 0 到 1 之間 ） K= （估取短幅系數(shù)值） Rz=75 （針輪半徑） rz0=10 (針齒半徑 ) zg=11 （錐形擺線齒輪的齒數(shù)） zb=12 （針齒的個數(shù)） m1=15 （錐形擺線齒輪寬度） b=10 （ 針齒的半錐角 ） m2=0 （錐形擺線齒輪大端面起始位置系數(shù)） a=360*t e=ceiling(k*Rz/(*zb))* （偏心距計算） K1=zb*e/Rz （實際短幅系數(shù)） xt1=Rz*(cos(a)(cos(a*zb)*K1)/zb)(m1*tan(b)+rz0)*c （錐形擺線齒輪小端面曲線在 X方向的參數(shù)方程） yt1=Rz*(sin(a)(sin(a*zb)*K1)/zb)+(m1*tan(b)+rz0)*d （錐形擺線齒輪小端面曲線在 Y方向的參數(shù)方程） zt1=m1 （錐形擺線齒輪小端面曲線在 Z方向的參數(shù)方程） c=(K1*cos(a*zb)+cos(a))/sqrt(1+K1*K12*K1*cos(zg*a)) d=(K1*sin(a*zb)sin(a))/sqrt(1+K1*K12*K1*cos(zg*a)) xt2=Rz*(cos(a)(cos(a*zb)*K1)/zb)(m2*tan(b)+rz0)*c （錐形擺線齒輪大端面曲線在 X方向的參數(shù)方程） yt2=Rz*(sin(a)(sin(a*zb)*K1)/zb)+(m2*tan(b)+rz0)*d （錐形擺線齒輪大端面曲線在 Y方向的參數(shù)方程） zt2=m2 （錐形擺線齒輪大端面曲線在 Z方向的參數(shù)方程） 在輸入上面式子的時候需要注意的是要將數(shù)據(jù)性質(zhì)改為恒定 。檢查所輸入的公式，確認無誤之后點擊確定。 點擊 菜單欄中“插入”下 ”曲線 ”命令里的“規(guī)律曲線“， 在彈出的規(guī)律曲線對話框中參數(shù)為 t，函數(shù)分別為 xt yt zt1，建立擺線齒輪小端面輪廓曲線，點擊應(yīng)用后繼續(xù)建立擺線齒輪大端面輪廓曲線，參數(shù)為 t，函數(shù)分別為xt yt zt2， 擊確定生成如圖 32 示擺線齒輪輪廓曲線。 觀察圖片，其中一條錐形擺線齒輪的大端面輪廓曲線，另一條是錐型擺線齒輪的小端面輪廓曲線。通過兩條輪廓曲線，就可以創(chuàng)建錐形擺線齒輪的三維模型。 錐形擺線齒輪的設(shè)計及數(shù)控加工 14 圖 3 2 錐形擺線齒輪上下端面輪廓曲線 建立錐形擺線齒輪實體模型 點擊 菜單欄中“插入 ”下“網(wǎng)格曲面”命令里的“通過曲線組”， 分 別選擇錐形擺線齒輪大小端面曲線作為截面曲線，創(chuàng)建錐形擺線齒輪，錐形擺線齒輪創(chuàng)建完成，隱藏輪廓線即可得到實體模型。 通過拉伸修剪打孔等命令創(chuàng)建本次錐形擺線齒輪最終模型，如圖 33。 圖 3 3 錐形擺線齒輪模型 華僑大學(xué)廈門工學(xué)院 畢業(yè)設(shè) 計（論文） 15 第 4章 錐形擺線齒輪的數(shù)控仿真加工 引言 本論文降利用 UG 仿真加工模塊進行錐形擺線齒輪的加工。使用 UG 的加工模塊，用戶可以在圖形方式下觀察刀具沿軌跡運動的情況并可對其進行圖形化修改，如對刀具軌跡進行延伸、縮短或修改等。該模塊同時還可用于鉆孔、攻絲和鍵孔等加工編程。所以在對錐形擺線齒輪加工的過程中，可以利用 UG進行數(shù)控車削自動編程。結(jié)合 UG 強大的參數(shù)化功能和后處理器支持多種數(shù)控機床功能，可迅速自動生成數(shù)控代碼，縮短編程人員的編程時間，提高程序的正確性和安全性，降低生產(chǎn)成本，提高工作效率。 數(shù)控加工準(zhǔn)備及工藝分析 在進行仿真加工之前，首先要對零件的加工工藝進行分析。 數(shù)控加工與通用機床加工的工藝分析原則上一致，但數(shù)控機床自動化程度高，設(shè)備成本高，控制有其獨特的特點。因此，在這個過程中有其獨特的要求，可簡要概括如下： 1） 加工內(nèi)容是特定 數(shù)控加工的刀具，夾具，刀具路徑和切削路線等具體流程問題是提前由編程人員設(shè)計好了的。 2） 工藝設(shè)計嚴(yán)謹(jǐn) 數(shù)控機床，自動化程度高，適應(yīng)性差，不能根據(jù)實際處理問題靈活調(diào)整。實際加工中，一個小數(shù)點或錯誤的標(biāo)志可能會導(dǎo)致重大事故或質(zhì)量事故。因此，數(shù)控加工的圖形處理，計算和編程的所有細節(jié)應(yīng)力求準(zhǔn)確，從而使 NC 加工順利。 3） 注重加工適應(yīng)性 雖然 CNC的自動化程度高，加工質(zhì)量相對穩(wěn)定，但成本和技術(shù)要求高。因此，要謹(jǐn)慎選擇加工方法和對象。如果選擇不當(dāng)，很可能會引起較大的損失。實踐表明，數(shù)控加工失誤主要是做工還是編程的考慮不周。 毛坯選擇 材 料的形成過程是機械制造的重要工藝過程。機器制造中，基本大部分零件都是先 通過鑄造成形、鍛壓成形、焊接成形或者非金屬材料成形方法制得毛錐形擺線齒輪的設(shè)計及數(shù)控加工 16 坯，再經(jīng)過切削加工制成。毛坯的選擇，對機械制造的質(zhì)量、成本、使用性能和產(chǎn)品形象有非常重要的影響，也是機械設(shè)計和制造過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。 通常來說，零件的材料一旦確定，其毛坯成形方法也大致確定。例如，零件采用 ht200、 qt6002 等，顯然它們的毛坯選用鑄造成形；齒輪零件采用 45 鋼、 ld7 等一般采用鍛壓成形；零件采用 q23 08 鋼等板，則一般選用切割、焊接或沖壓成形；零件采用塑料，則用適合的塑料成形方法；零件采用陶瓷，則應(yīng)該選用陶瓷成形 方法。而且在選擇毛坯成形方法時，除了考慮零件的結(jié)構(gòu)工藝性之外，還必須考慮的工藝性能能否符合要求。 毛坯選擇的原則，應(yīng)在滿足使用要求的前提下，盡可能地降低生產(chǎn)成本，使產(chǎn)品在市場上具有競爭能力。從工藝性原則來說，零件的使用要求決定毛坯形狀特點，各種各樣不同的使用要求和形狀特點，也就形成了相應(yīng)的毛坯成形工藝要求。零件的使用要求具體體現(xiàn)在對其尺寸、形狀、加工精度、表面粗糙度等外部質(zhì)量，和對其金屬組織、力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)成分和化學(xué)性能等內(nèi)部質(zhì)量的要求上。所以對于不同零件的使用要求，必須考慮零件材料的工藝特性 (比 如鑄造性能、鍛造性能、焊接性能等 )來確定采用何種毛坯成