【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 半錐角， 1tank ?? 。 由此可推導(dǎo)出當(dāng)針齒齒廓為圓錐面時(shí)，錐形擺線輪的實(shí)際齒廓（短幅外擺線的等距曲線）上 K 點(diǎn)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 s ins in s in 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(mén)工學(xué)院 畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 9 ? ?? ?? ?? ?12111211s i n s i nc o s1 2 c o sc o s c o ssin1 2 c o sbgbgKzK 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(dá)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 ta n sinsin sin ta n c o sz b zbz b zbKx R z m rzKy R z m rzzm? ? ? ?? ? ? ?? ??? ? ? ? ?? ?????? ??? ? ? ? ?? ?????? ??? （ 28） 式中 ： ? ?? ?? ?? ?12111211s i n s i nc o s1 2 c o sc o s c o ssin1 2 c o sbgbgKzK K zKzK K z????????????????? 當(dāng) m = 0時(shí)，方程所表示的曲面為錐形擺線齒輪大端面曲線； 當(dāng) m = 實(shí)際齒輪寬度時(shí)，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(dòng)比又與針輪的齒數(shù) bz 有關(guān)。所以在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)以針輪半徑 zr ，軸向半錐角錐形擺線齒輪的設(shè)計(jì)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 tanzzr r m ??? `錐形擺線齒輪的齒頂圓半徑 01t a na g z zr R e r m ?? ? ? ? ? 錐形擺線齒輪的齒根圓半徑 01t a 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(dòng)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(jì)工作中必須注意解決的問(wèn)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(duì)值小于針齒半徑 zr ，就會(huì)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 i n m i nt a nzzr m a R??? ? ? 式中 當(dāng) ? ?? ?12 121b bz Kz? ???時(shí)， ? ?? ?12 21m in 322 7 12ggzKaz??????? 當(dāng) ? ?? ?1221bbzKz??? 時(shí)，? ?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(shí)， 理論齒廓的最小曲率半徑系數(shù) 就會(huì)增大 ， 擺線齒輪就不會(huì)產(chǎn)生根切。 華僑大學(xué)廈門(mén)工學(xué)院 畢業(yè)設(shè) 計(jì)（論文） 11 錐形擺線齒輪基本參數(shù)設(shè)計(jì)及計(jì)算 1） 給定幾個(gè)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(gè)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(gè)基本參數(shù)計(jì)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(shí)，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(shí)用齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算手冊(cè)》， K1= ~ 為其最佳范圍。在初步計(jì)算時(shí)：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(jì)算 K1值。 本次 gz ≤ 18，所以初步取 K 值為 ，可計(jì)算出 e為 ，然后將 e帶入上式，反向計(jì)算出 K 值為 3）計(jì)算小端面針齒直徑 d 按照計(jì)算公式 sinzzzbDd Kz?? ， 可 得出針齒直徑 ，取針齒直徑為20，這時(shí)半徑為 10。 錐形擺線齒輪的設(shè)計(jì)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(jìn)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(dá)式對(duì)話(huà)框中輸入要建立的幾何模型的參數(shù)方程 .然后通過(guò)曲線 —規(guī)律曲線繪制出擺線齒輪的輪廓曲線，通過(guò)曲線組生成實(shí)體模型。如果要對(duì)擺線輪的尺寸進(jìn)行修改的話(huà)，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(duì)幾何模型的修改，從而提高設(shè)計(jì)和制造的質(zhì)量，以及縮短設(shè)計(jì)制造的周期。 建立錐形擺線齒輪的輪廓曲線 首先打開(kāi) UG 軟件，點(diǎn)擊新建按紐，在建模環(huán)境下新建一個(gè)文件，更改文件名和指定路徑后點(diǎn)擊確定。接著 執(zhí)行下面幾個(gè)步驟： 在菜單欄中打開(kāi)“工具”中的表達(dá)式 。 圖 3 1 UG 表達(dá)式 如圖 31在彈出的表達(dá)式對(duì)話(huà)框中輸入下列參數(shù)： 華僑大學(xué)廈門(mén)工學(xué)院 畢業(yè)設(shè) 計(jì)（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(gè)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(jì)算） K1=zb*e/Rz （實(shí)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(shí)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(rèn)無(wú)誤之后點(diǎn)擊確定。 點(diǎn)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(duì)話(huà)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(diǎn)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(guò)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(jì)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(shí)體模型 點(diǎn)擊 菜單欄中“插入 ”下“網(wǎng)格曲面”命令里的“通過(guò)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(shí)體模型。 通過(guò)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(mén)工學(xué)院 畢業(yè)設(shè) 計(jì)（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(jìn)行錐形擺線齒輪的加工。使用 UG 的加工模塊，用戶(hù)可以在圖形方式下觀察刀具沿軌跡運(yùn)動(dòng)的情況并可對(duì)其進(jìn)行圖形化修改，如對(duì)刀具軌跡進(jìn)行延伸、縮短或修改等。該模塊同時(shí)還可用于鉆孔、攻絲和鍵孔等加工編程。所以在對(duì)錐形擺線齒輪加工的過(guò)程中，可以利用 UG進(jìn)行數(shù)控車(chē)削自動(dòng)編程。結(jié)合 UG 強(qiáng)大的參數(shù)化功能和后處理器支持多種數(shù)控機(jī)床功能，可迅速自動(dòng)生成數(shù)控代碼，縮短編程人員的編程時(shí)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(jìn)行仿真加工之前，首先要對(duì)零件的加工工藝進(jìn)行分析。 數(shù)控加工與通用機(jī)床加工的工藝分析原則上一致，但數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化程度高，設(shè)備成本高，控制有其獨(dú)特的特點(diǎn)。因此，在這個(gè)過(guò)程中有其獨(dú)特的要求，可簡(jiǎn)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(wèn)題是提前由編程人員設(shè)計(jì)好了的。 2） 工藝設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn) 數(shù)控機(jī)床，自動(dòng)化程度高，適應(yīng)性差，不能根據(jù)實(shí)際處理問(wèn)題靈活調(diào)整。實(shí)際加工中，一個(gè)小數(shù)點(diǎn)或錯(cuò)誤的標(biāo)志可能會(huì)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(jì)算和編程的所有細(xì)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(dòng)化程度高，加工質(zhì)量相對(duì)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(duì)象。如果選擇不當(dāng)，很可能會(huì)引起較大的損失。實(shí)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(guò)程是機(jī)械制造的重要工藝過(guò)程。機(jī)器制造中，基本大部分零件都是先 通過(guò)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(jì)及數(shù)控加工 16 坯，再經(jīng)過(guò)切削加工制成。毛坯的選擇，對(duì)機(jī)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(jī)械設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。 通常來(lái)說(shuō)，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(shí)，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(mǎn)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(chǎng)上具有競(jìng)爭(zhēng)能力。從工藝性原則來(lái)說(shuō)，零件的使用要求決定毛坯形狀特點(diǎn)，各種各樣不同的使用要求和形狀特點(diǎn)，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(duì)其尺寸、形狀、加工精度、表面粗糙度等外部質(zhì)量，和對(duì)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(duì)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