1、基于PRO/E的齒輪參數(shù)化設(shè)計與運用目錄摘要 (3關(guān)鍵詞 (3Abstrac (3Key words (3第1章緒論 (4設(shè)計的目的和意義 (4設(shè)計的目標(biāo)和任務(wù) (4第2章pro/e三維建?；A(chǔ) (52.1 建模應(yīng)遵循的標(biāo)準(zhǔn) (52.2 建模應(yīng)注意的問題 (52.3 建模技巧 (62.4 程序設(shè)計與關(guān)系 (72.4 機構(gòu)、裝配與運動仿真 (7第3章齒輪及其設(shè)計 (83.1 圓柱直齒輪設(shè)計 (83.2齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 (13第4章基于pro/e的參數(shù)化設(shè)計 (154.1齒輪三維建模 (15第5章基于pro/e的齒輪參數(shù)化設(shè)計下的機械時鐘建模 (195.1時鐘設(shè)計方案 (195.2 時鐘齒輪設(shè)計 (1

2、95.3 骨架及連接零件設(shè)計 (205.4 時鐘組裝設(shè)計 (23第6章基于pro/e的齒輪參數(shù)化設(shè)計下的機械時鐘仿真設(shè)計 (275.1 運動副及電機創(chuàng)建 (275.2 運動仿真 (285.3動畫輸出 (30第7章基于pro/e的齒輪參數(shù)化設(shè)計下的機械時鐘仿真設(shè)計 (315.1 數(shù)控加工技術(shù) (315.2 齒輪加工 (32參考文獻 (37摘要齒輪是機械中常用零件,參數(shù)化設(shè)計是利用Pro/E軟件進行設(shè)計的最重要的特點,運動仿真反映設(shè)計的結(jié)構(gòu)等是否合理。本文運用了大型三維實體建模軟件Pro/E齒輪結(jié)構(gòu)進行了參數(shù)化設(shè)計,包括對齒輪模型建立的方法、技巧及注意問題的討論,并對其進行了三維實體建模的實現(xiàn),并

3、通過石英鐘的建模與運動仿真分析,從而體現(xiàn)了整個設(shè)計的意義。參數(shù)化設(shè)計方法與傳統(tǒng)設(shè)計方法相比,其最大的不同在于它存儲了設(shè)計的整個過程,能設(shè)計出一族而不是單一的產(chǎn)品模型。參數(shù)化設(shè)計對于獲得比較精確的數(shù)據(jù)來指導(dǎo)實際的生產(chǎn)和提高齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計的準(zhǔn)確性和可靠性提供了一定的數(shù)據(jù),而運動仿真分析準(zhǔn)確傳達了設(shè)計的結(jié)果。本文所提供的Pro/E三維實體建模參數(shù)化設(shè)計方法,對使用Pro/E軟件進行齒輪進行設(shè)計的相關(guān)人員具有積極的意義。關(guān)鍵詞齒輪/三維實體建模/ Pro/ENGINEER/參數(shù)化設(shè)計/運動仿真Turn design and usage according to thewheel gear paramet

4、er of PRO/EAbstractThe wheel gear is an in common use spare parts in the machine, the parameter turn a design is make use of Pro/E the software carry on design most importance of characteristics, sport imitate true reflection design of structure etc. whether reasonable.This text usage the large and

5、3D entity set up the wheel gear structure of the mold software Pro/E to carry on parameter to turn design and include to the wheel gear model establishment of method, technique and attention problem of discussion, and as to it's carried on 3D entity to set up a mold of realization, and pass set

6、up of quartz clock a mold and sport imitate true analysis, thus body now the whole meaning for design.The parameter turn design method and tradition design method to compare, it be the biggest of dissimilarity lie in it saving design of the whole process, ability design one clan but is not one of pr

7、oduct model.The parameter turn design for acquire more precision of data to instruction actual of produce and exaltation wheel gear structure design of accuracy and credibility provided certain of data, but sport imitate true analysis accurate informed design of result.This text Pro/E 3D entity for

8、provide set up mold parameter to turn a design method, to usage Pro/E the software carry on wheel gear to carry on design of the related personnel have aggressive of meaning.Key wordsWheel gear/the 3D entity set up a mold/ Pro/ENGINEER/parameter to turn a design/sport imitatetrue第一章緒論一設(shè)計的目的意義齒輪傳動是機械

9、傳動中最重要的傳動之一,型式很多,應(yīng)用廣泛,傳動功率可達近十萬千瓦,圓周速度可達200m/s.齒輪傳動有很多優(yōu)點諸如:效率高,齒輪傳動是機械傳動中效率最高的傳動方式,如一級圓柱齒輪傳動的效率可達99%,這對大功率傳動是十分有經(jīng)濟意義的;結(jié)構(gòu)緊湊,齒輪傳動占用的空間都很小;工作可靠、壽命長;傳動比穩(wěn)定。因此齒輪在機械傳動中運用廣泛。Pro/e 是功能強大的3D建模與分析軟件,目前應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛,特別是在曲面、模具、參數(shù)化、動態(tài)仿真與各種分析方面有著明顯的優(yōu)勢?？墒窃趹?yīng)用P進行齒輪設(shè)計時卻是很煩瑣的事情,P不像有寫軟件一樣,輸入齒輪參數(shù)就可以自動生成齒輪模型。運用P建立齒輪模型必須先建立齒的輪廓

10、線,在進行拉伸等操作。拿漸開線圓柱齒輪來說吧,要先畫出齒根圓、基圓、分度圓、齒頂圓;對齒輪的四個圓的參數(shù)進行設(shè)計計算,添加尺寸約束;建立漸開線;求交點,做交點與軸共有的平面,求齒中線平面;鏡像漸開線;建立單齒輪廓;拉伸單齒;在拉伸輪轂等等。步驟繁多不說,如果對漸開線方程不熟悉或者忘記了,這個齒輪就造不出來,更不用說后面的仿真運動與分析了。如果能夠創(chuàng)建一個參數(shù)化實體,在用到齒輪時,輸入各種參數(shù)就可以生成對應(yīng)模型,那一定是一見令人興奮的事情。因此齒輪參數(shù)化設(shè)計是一件十分意義的工作,本次設(shè)計的目的就是簡化用P設(shè)計齒輪的過程,給更多的齒輪設(shè)計人員創(chuàng)造方便條件、加快工作速度、提高設(shè)計質(zhì)量,在設(shè)計方法上也

11、具有一些值得借鑒的方法與經(jīng)驗。因此這個設(shè)計還是很有意義的。二設(shè)計的目標(biāo)與任務(wù)齒輪作為一中應(yīng)用十分普遍的傳動工具,它的發(fā)展已經(jīng)有很久遠的歷史了,在不斷發(fā)展中,相關(guān)設(shè)計人員不斷的進行優(yōu)化與改進,因此也出現(xiàn)了許多不同的類型。經(jīng)驗告訴我們漸開線齒輪是傳動最好的齒輪也是最用的齒輪。鑒于此種情況,在本次設(shè)計中主要圍繞漸開線齒輪展開,由于時間比較緊,在齒輪與P的運用等各方面的不足,為了使我的設(shè)計比較完整、比較實用,我的設(shè)計對象主要限制為圓柱直齒輪,即此次設(shè)計為漸開線圓柱直齒輪的參數(shù)化設(shè)計。當(dāng)然這種設(shè)計的思路和方法對以后的設(shè)計還是很有借鑒意義的,在力所能及的前提下還會盡力考慮其它齒輪的設(shè)計。漸開線圓柱直齒輪的

12、參數(shù)主要有:模數(shù)、齒數(shù)、壓力角、齒高系數(shù)、頂隙系數(shù)、變位系數(shù)、齒寬等。單方面對某個參數(shù)進行設(shè)變是很簡單的事情,如果要對整個齒輪的所有系數(shù)進行設(shè)變就不是很簡單的事情了,這需要關(guān)系約束和其它很多內(nèi)容的,稍有差錯就會失敗。本次的設(shè)計就是為滿足以上參數(shù)的隨意變更而模型可以再生。具體一點就是在打開實體時候點擊再生按扭,在彈出的窗體中包含模數(shù)、齒數(shù)、壓力角、齒高系數(shù)、頂隙系數(shù)、變位系數(shù)、齒寬等所有參數(shù),當(dāng)輸入所有參數(shù)的任意值時,模型都不會失敗。本次設(shè)計的任務(wù)有:一運用Pro/e的齒輪3D建模二參數(shù)化注入,關(guān)系設(shè)定,參數(shù)化模型建立三應(yīng)用舉例(石英鐘設(shè)計組裝、動態(tài)仿真等用P進行參數(shù)化設(shè)計與運動仿真有好多不同的

13、思路與方法,參數(shù)化方面有:1先建模,再參數(shù)化;2邊建模邊參數(shù)化。這兩種方法都有各自的優(yōu)勢,前者對與不太熟練者來說不比較好的一種選擇,如果對參數(shù)化已經(jīng)比較熟悉,為了取得比較好的效果,建議采用邊建模邊參數(shù)輸入,這樣利于模型穩(wěn)定上和運算速度的提高。第二章 Pro/e三維實體建模基礎(chǔ)第一節(jié)建模應(yīng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)(一所建立的模型能夠全面,準(zhǔn)確的反映各個部分的結(jié)構(gòu)以及在工作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)關(guān)系。(二齒輪的結(jié)構(gòu)模型與實際形狀應(yīng)保持幾何相似,對研究問題影響不大的局部地方,可以進行適當(dāng)?shù)暮喕?甚至忽略。(三在建立齒輪結(jié)構(gòu)模型時,應(yīng)考慮特征數(shù)量多少對建模產(chǎn)生的影響,應(yīng)盡可能減少模型上的特征數(shù)量。(四齒輪結(jié)構(gòu)的建模條件應(yīng)符合實

14、際情況,要求全面掌握多種設(shè)計方法,確定最佳方案。(五運用Pro/E建模方法建立主體模型,其設(shè)計思路是由簡到繁,由基本到復(fù)雜。因為復(fù)雜的幾何體都是由一個簡單的幾何特征組合構(gòu)成的。9第二節(jié)建模注意問題建模是所有工作的第一步,是一個前奏性的工作,建模的適當(dāng)與否關(guān)系后繼工作的順利與否,在前期建模當(dāng)中由于不熟悉后面參數(shù)化的工作進程,會進行好多無用的工作,具體地說就是前面建立的模型在后期不能夠被參數(shù)化或者是難以參數(shù)化,因此虛心聽從老師的指導(dǎo)、安排一個合理的工作步驟,指定一個有效的工作計劃是十分重要的。大體的說建模需要注意以下幾個方面:1、在建模之前要熟練運用pro/e進行一些基本的操作,對其進行三維建模要

15、有一定的了解。運用pro/e建模是比較有效的的建模方式,它具有強大的三維建模功能,可以滿足幾乎所有要求的操作,事實都是具有兩面性的,它的強大的功能就決定了要求它操作的多樣化,操作多樣化也就增加了它的操作難度,當(dāng)然了對與能夠熟練運用它的人來說操作絕對不是問題所在,但是對初學(xué)者來說的,就具有一定的難度了。因此說在建模之前就要想到后期要做哪些工作,在這里我要怎樣為后期工作做準(zhǔn)備,而我們用的pro/e能否完成這樣是工作,如果不能就應(yīng)該盡快的尋找有效的方法,只有在比較熟練的運用此軟件才能作到這一點。2、要對參數(shù)化進程有一定的了解,明確建模的方式。像上面提到的一樣所有前期的工作都是要為后期服務(wù)的,明白后期

16、工作才能作好前期的,不然會到后來才發(fā)現(xiàn)前邊所有的工作都是白做的。3、不選好核心部件就進行裝配是不明智的。在裝配之前還要研究那些是比較好裝的,哪些是比較不好裝的,要先裝不好裝的,千萬不要急功近利說裝的越快越好,因為機器裝的越大就越難一再添加新的零件所以要在裝配的開始就把最難裝的先裝上13。4、如果要進行動畫仿真就要考慮裝配的方式了,是放置還是連接都要做認真的研究,必修注意的是動畫與實際還存在一定的差別,實際上可以應(yīng)用的,為了動畫的容易建立我們會改變裝配的方法,因此動畫的裝配并不代表實際的裝配;但是如果要進行一些受力只類的分析時候就必須按實際進行,并準(zhǔn)確添加重力等因素。第三節(jié)建模技巧用Pro/E建

17、造三維實體模型的方法可以分為兩種:邊界表示法和建構(gòu)實體幾何法。1、采用邊界表示法的實體模型采用邊界表示法的實體模型分為三種:線框模型、曲面模型和實體模型。1線框模型線框模型是一種在計算機內(nèi)構(gòu)成三維實體的方法。它通過點、直線、圓弧等基本圖形元素組成的框架,來描述具有立體形狀的幾何圖形。這種模型稱為“線框模型”,是最早用于實際且現(xiàn)在仍然被廣泛應(yīng)用的一種三維幾何模型。因為線框模型的數(shù)據(jù)比較簡單,所以具有處理速度快的特點。用線框模型來表示線性立體幾何或許可以,但是要用來表示曲線幾何特征可能就不夠完美了。因此必須以直線或圓弧等輔助線來表示,但是這樣一來,就會失去邊界的感覺。用線框模型描述空間實體,雖然表

18、達的信息不夠完全,但對于在無法使用高性能計算機的情況下,仍有很大的優(yōu)越性。線寬造型的特點:結(jié)果簡單,易于理解,數(shù)據(jù)存儲量少,操作靈活,反應(yīng)速度快,是進一步構(gòu)造曲面模型和實體模型的基礎(chǔ)。在Pro/E中,可以很方便的在實體模型狀態(tài)下顯示線框模型。2實體模型從表面上看,實體模型和曲面模型很類似,尤其是線性幾何方面,幾乎分辨不出來。曲面模型在表示三維立體時,使用的方法是以面來圍成立體。在此基礎(chǔ)上,再增加厚度的數(shù)據(jù),就可以構(gòu)成實體模型了。這種通過指定點、線、面的連接關(guān)系,以及實體再各個面的厚度數(shù)據(jù)表達三維實體的方法,稱為“邊界表示法”。實體造型就是指在計算機內(nèi)部提供對物體完整的幾何定義,可以直接用來進行

19、三維造型設(shè)計的方法。實體模型是一個完整的幾何模型,它可以對模型進行質(zhì)量、質(zhì)心、慣性矩等實際物理量的計算,可以進行實體與實體間的相交、渲染等處理。實體造型的制作方法與實際生活中接觸的物體非常接近,如可以對實體進行切削、填補等加工。因此,目前許多的造型軟件都以它為基本造型手段。對Pro/E來說,實體造型的制作方法有拉伸實體,旋轉(zhuǎn)實體,掃描實體,混合實體等。2、采用建構(gòu)實體幾何法表示的實體模型機械產(chǎn)品和機械零件的幾何形狀多數(shù)是由立方體和圓柱體等簡單幾何形狀繪制而成的?，F(xiàn)代CAD軟件采用的立體構(gòu)建可根據(jù)“建構(gòu)實體幾何學(xué)”而來。這個理論在20世紀末為CAD軟件業(yè)提供了嶄新的立體繪圖功能設(shè)計觀念。17在這

20、次設(shè)計中主要運用的是構(gòu)件實體幾何法表示的實體模型,這是一個很用的方法。第四節(jié)程序與關(guān)系基礎(chǔ)程序與關(guān)系在參數(shù)化中起著十分重要的作用這里介紹一些常用的內(nèi)容一程序設(shè)計最常用的關(guān)系式:If.EndifIf.Else.endif二常用運算符:算術(shù)運算符:+、-、*、/、(賦值運算符:=比較運算符:= != <> = &三系統(tǒng)保留使用代碼:PI:圓周率G:引力常數(shù)C:整數(shù)四關(guān)系中的函數(shù)Sqrt( sin( cos( tan( tanh(第五節(jié)機構(gòu)、裝配、運動仿真機構(gòu)、裝配、運動仿真這是一系列相互關(guān)聯(lián)又不同與建模的獨立模塊,P自帶的運動仿真模塊基本可以滿足一般的模擬,添加PT后功能相當(dāng)強

21、大。機構(gòu)類型有:連桿、齒輪、曹輪、圓柱、銷釘、球等這些機構(gòu)在一般的裝配中不體現(xiàn)什么重要的作用,但是在運動仿真中卻決定了機構(gòu)的運動方式。各種機構(gòu)有各自的連接方式,P自動檢查連接是否正確完成,正確完成后才能完成添加上新元件。裝配新元件時有三中選擇:放置、移動、連接。放置后元件不能運動,在動畫仿真時不能夠與父項相對移動;移動可以在沒有放置和連接前提下移動模型;連接完好的元件可以在動畫仿真時候按連接和動力進行運動。機構(gòu)與裝配對后期的運動仿真成敗有決定性的影響。運動仿真是檢驗機構(gòu)是否干涉、合理的一種方式。在運動仿真中一可以定義元件的屬性、連接、受力等方面的內(nèi)容;可以添加驅(qū)動電機等驅(qū)動力;可以添加彈簧、重

22、力、自定義阻尼等內(nèi)容,并可按照要求進行運動仿真。本節(jié)具體內(nèi)容可借助時鐘動畫演示詳細介紹。第三章齒輪設(shè)計基礎(chǔ)齒輪并不是現(xiàn)在文明的產(chǎn)物,古代的齒輪是用木材刻制或用金屬鑄造的。在中國山西省永濟縣薛家崖出土的文物中已有青銅棘齒輪,據(jù)考證是秦、漢之間(公元前200年前后的產(chǎn)品。魏明帝青龍三年(公元235年馬鈞發(fā)明的指南車中也采用了齒輪傳動。16世紀中葉以后的200多年中,齒輪主要用于時鐘傳動,制造方法大多是在裝有旋轉(zhuǎn)的銼刀或銑刀的切齒裝置上粗切齒部,再用手工修整齒形。18世紀后期,傳遞動力所需的較大尺寸和較高精度的齒輪,一般都采用鑄造齒輪。19世紀2030年代,英國的J.福克斯和J.G.博德默爾等相繼研

23、究了用多齒的成形銑刀銑削鑄鐵齒輪的方法。1835年,英國的J.B.惠特沃思創(chuàng)造了用滾刀按展成法原理加工漸開線齒形的方法,但當(dāng)時要制造用機械切制鑄鐵齒輪所用刀具極為困難。直到1854年美國的J.R.布朗發(fā)明了鏟背的齒輪盤銑刀,于是在萬能銑床上用銑刀銑削齒輪的工藝才廣為流行。19世紀后期,由于汽輪機、內(nèi)燃機和其他高速重載機械要求齒輪加工的精度和生產(chǎn)率更高,人們重視并發(fā)展用展成法加工齒輪,滾齒法不斷完善。1897年,美國的E.R.費洛斯發(fā)明了用盤形插齒刀按展成法加工齒輪,同時創(chuàng)造了用大平面砂輪展成磨削插齒刀的方法。20世紀初,英國的T.漢佩奇研究了蝸桿砂輪磨齒法。20年代出現(xiàn)剃齒法。50年代末珩齒工

24、藝開始應(yīng)用。1824年,英國的J.懷特開始利用指形銑刀加工時鐘用的錐齒輪。1865年歐洲時鐘匠波茨創(chuàng)造了用刨刀按靠模仿形刨削錐齒輪的方法。1884年美國的H.比爾格拉姆首先用單刃刨刀按展成法刨削錐齒輪。1898年,美國的J.E.格利森發(fā)明了用旋轉(zhuǎn)的端面銑刀盤按展成法銑削弧齒錐齒輪。20世紀初,汽車工業(yè)迅速發(fā)展,汽車后橋傳動用錐齒輪的大量制造,促進了錐齒輪加工技術(shù)的發(fā)展。1923年,德國的克林根貝格公司首創(chuàng)用圓錐形滾刀滾切準(zhǔn)漸開線齒錐齒輪的方法(即Palloid法,又稱克林根滾齒法。1944年,瑞士的厄利康公司首創(chuàng)用端面銑刀盤銑削延長外擺線齒錐齒輪的方法(即Elloid法,又稱厄利康銑齒法。為了

25、適應(yīng)淬硬錐齒輪的精密加工,40年代格利森公司又發(fā)展了錐齒輪磨齒和珩齒工藝。60年代克林根貝格公司發(fā)展了用端面銑刀盤銑削延長外擺線齒錐齒輪的所謂Cyclo Palloid法,又稱克林根銑齒法,取代了原來的Palloid法。第一節(jié)圓柱齒輪設(shè)計一齒輪各部分的名稱以漸開線圓柱直齒輪為例,介紹各參數(shù)。 齒輪上每個凸起部分稱為齒,z 表示。圓。半徑用r、直徑用d 表示用ra、直徑用da表示。距離。用ha 表示。用rf 、直徑用df 表示。距離。用hf 表示。距離。用h 表示?；鶊A:產(chǎn)生漸開線的圓。半徑用rb直徑用db 表示。齒厚:每個輪齒上的圓周弧長。在半徑為rk 的圓上度量的弧長稱為該半徑上的齒厚,用s

26、k 表示;在分度圓上度量的弧長稱為分度圓齒厚,用s 表示。槽寬:兩個輪齒間槽上的圓周弧長。在半徑為rk 的圓周上度量的弧長稱為該半徑上的槽寬,用 ek 表示。在分度圓上度量的弧長稱為分度圓槽寬,用 e 表示。齒距:相鄰兩個輪齒同側(cè)齒廊之間的圓周弧長。在半徑為rk 的圓周上度量的弧長稱為該半徑的齒距,用pk 表示;顯然。在分度圓上度量的弧長稱為分度圓齒距,用p 表示,。在基圓上度量的弧長稱為基圓齒距,用pb 表示,。法向齒距:相鄰兩個輪齒同側(cè)齒廊之間在法線方向上的距離。用pn 表示。由漸開線性質(zhì)可知:二、基本參數(shù)我們知道了齒輪各部分的定義及名稱,那么,齒輪各部分的關(guān)系是怎樣的?如何進行計算?為此

27、,我們規(guī)定了以下五個基本參數(shù):1齒數(shù)Z 2分度圓模數(shù)3分度圓壓力角 4齒頂高系數(shù)5頂隙系數(shù)2分度圓模數(shù)m 分度圓周長,因而分度圓直徑 d 為:從這個式子可見,由于是無理數(shù),所以不論p 取任何有理數(shù),都會使計算出的分度圓和以它為基準(zhǔn)的其它圓的直徑為無理數(shù),這會給齒輪的設(shè)計、制造和測量帶來諸多不便,為此,我們?nèi)藶榈貙?的比值取為有理數(shù),用m表示,我們將m稱為分度圓模數(shù),簡稱為模數(shù),單位是mm 。在這五個參數(shù)中,模數(shù)m、壓力角、ha*、c*都已標(biāo)準(zhǔn)化,設(shè)計齒輪時,一般按國家標(biāo)準(zhǔn)選取。 說明:1.本表適用于漸開線圓柱齒輪。對斜齒輪是指法面模數(shù)。2.選用模數(shù)時,應(yīng)優(yōu)先選用第一系列,其次是第二系列,括號內(nèi)

28、的模數(shù)盡可能不用。3分度圓壓力角分度圓確定后,就要確定用作齒廓曲線的漸開線的形狀。漸開線的形狀是由基圓決定的,由可知,已知分度圓半徑后,只要選定一個分度圓壓力角,就可以求出基圓半徑:壓力角標(biāo)準(zhǔn)值: 我國規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值一般為20°。某些行業(yè)也采用14.5°,15°,問題1:一個齒輪不同圓上的壓力角和模數(shù)是否相同?是否都是標(biāo)準(zhǔn)值?答案:一個齒輪不同圓上的齒距不相同,因而模數(shù)也不相同;不同圓上壓力角也不相同,只有分度圓上的模數(shù)和壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值。通常所說的齒輪的模數(shù)和壓力角,是特指分度圓上的模數(shù)和壓力角。問題2:為什么模數(shù)值要標(biāo)準(zhǔn)化?答案:為減少標(biāo)準(zhǔn)刀具的數(shù)量,降低加工成本。

29、問題3:標(biāo)準(zhǔn)為什么規(guī)定壓力角為20°?答案:從理論上講,壓力角越小對傳動越有利,如果壓力角太小,會造成齒根變瘦,輪齒的承載能力小;如果壓力角太大,齒根變厚、齒頂變尖,傳動費力。因而,我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定分度圓壓力角的取值為20°,在強度和傳動效果方面都能夠兼顧。兩個重要定義:分度圓-齒輪中具有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)壓力角的圓;標(biāo)準(zhǔn)齒輪-除m、ha*、c* 四個基本參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值外,還有兩個特征: 1、分度圓齒厚與槽寬相等,即 2、具有標(biāo)準(zhǔn)齒頂高和齒根高,即,不具備上述特征的齒輪是非標(biāo)準(zhǔn)齒輪。4齒頂高系數(shù)ha*齒頂高ha用齒頂高系數(shù)ha*與模數(shù)的乘積表示:5頂隙系數(shù)c*齒根高hf用齒頂高系數(shù)h

30、a*與頂隙系數(shù)c*之和乘以模數(shù)表示:齒頂高系數(shù)與頂隙系數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值正常齒制當(dāng)m1mm時,ha*=1, c*=0.25當(dāng)m<1mm時,ha*=1, c*=0.35短齒制ha*=0.8, c*=0.3三、漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒輪幾何尺寸計算公式 注釋:1、上面的符號用于外齒輪,下面的符號用于內(nèi)齒輪;中心距計算公式上面符號用于外嚙合齒輪傳動,下面符號用于內(nèi)嚙合齒輪傳動。2、因為,所以。問題4:如果齒輪的五個基本參數(shù)中,除模數(shù)以外其余四個基本參數(shù)都相同,齒輪的幾何尺寸有何不同?答案:如圖所示的三個齒輪的齒數(shù)z 、齒頂高系數(shù)ha*、頂隙系數(shù)c*和分度圓壓力角均相同,但模數(shù)不同,則其幾何尺寸也不同。模數(shù)就相當(dāng)

31、于一個齒輪的“長度比例參數(shù)”,模數(shù)越大,齒輪的尺寸就越大。4、任意圓上的齒厚一個齒輪不同圓上的齒厚是不一樣的,下面推導(dǎo)任意圓齒厚的公式,由圖可知: 據(jù)上式可得齒頂圓齒厚: 式中 為齒頂圓壓力角節(jié)圓齒厚: , 其中 為節(jié)圓半徑,為節(jié)圓壓力角 基圓齒厚: 四 外齒的齒厚和曹寬分別等于內(nèi)齒的曹寬和齒厚第二節(jié) 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)通過齒輪傳動的強度計算,確定齒數(shù)、模數(shù)、螺旋角、分度圓直徑等主要參數(shù)和尺寸后,還要通過結(jié)構(gòu)設(shè)計確定齒圈、輪輻、輪轂等的結(jié)構(gòu)形式及尺寸大小。齒輪的結(jié)構(gòu)形式主要依據(jù)齒輪的尺寸、材料、加工工藝、經(jīng)濟性等因素而定,各部分尺寸由經(jīng)驗公式求得。 一、齒輪軸和盤式齒輪較小的鋼制圓柱齒輪,其齒

32、根圓至鍵槽底部的距離2m (m 為模數(shù),或圓錐齒輪小端齒根圓至鍵槽底部的距離1.6m (m 為大端模數(shù)時(圖6-15齒輪和軸做成一體,稱為齒輪軸(圖6-16齒輪軸的剛度較好,但制造較復(fù)雜,齒輪損壞時軸將同時報廢。故直徑較大的齒輪應(yīng)把齒輪和軸分開制造。 當(dāng)齒頂圓直徑d a 200mm ,且超過上述尺寸,可作成盤式結(jié)構(gòu)的齒輪,如圖6-17所示。二、腹板式和輪輻式齒輪齒頂圓直徑d a 500mm 的較大尺寸的齒輪,為減輕重量、節(jié)省材料,可做成腹板式 的結(jié)構(gòu),如圖6-18所示。齒頂圓直徑 d a 400mm 時常用鑄鐵或鑄鋼制成輪輻式,如圖6-19所示。圖6-15 齒輪結(jié)構(gòu)尺寸 圖6-16 齒輪軸三、

33、組合式的齒輪結(jié)構(gòu) 為了節(jié)省貴重鋼材,便于制造、安裝,直徑很大的齒輪(d a >600mm ,常采用組裝齒圈式結(jié)構(gòu)的齒輪。如圖6-20所示為鑲?cè)κ烬X輪,圖6-21所示為焊接式齒輪。 圖6-19輪輻式齒輪 圖6-20鑲?cè)κ烬X輪結(jié)構(gòu) 圖6-21焊接式齒輪結(jié)構(gòu) 圖6-17盤式齒輪 圖6-18腹板式齒輪第4章基于pro/e的齒輪參數(shù)化設(shè)計第一節(jié)齒輪三維建模一基本圓繪制1新建零件命名為gear-parameter/選擇front面作為草繪平面,以坐標(biāo)中心為圓心隨意作4個圓如圖4.1所示 圖4.1 圖4.22 選擇工具/程序,在彈出的窗體里選擇“編輯設(shè)計”在生成的記事本中進行如下編輯:在“INPUT”

34、與“END INPUT”之間輸入:M NUMBER"請輸入模數(shù)"ZB NUMBER"請輸入齒數(shù)"ALPHA NUMBER"請輸入壓力角"HAX NUMBER"請輸入齒高系數(shù)"CX NUMBER"請輸入頂隙系數(shù)"X NUMBER"請輸入變位系數(shù)"W NUMBER"請輸入齒輪寬度"在“RELATIONS”與“END RELATIONS”之間輸入:IF ZB>11Z=ZBELSEZ=11ENDIFD=M*ZHF=(HAX+CX-X*MHA=(HAX+X*M

35、DF=D-2*HFDB=D*COS(ALPHADA=D+2*HAD0=DFD1=DBD2=DD3=DA關(guān)閉窗口,系統(tǒng)自動提示“是否保存修改”點擊是,完成編輯。同時輸入M、ZB、ALPHA、HAX、CX、X、W的值分別為:1、20、20、1、0.25、0、10,則主界面的尺寸在參數(shù)驅(qū)動下自動調(diào)整如圖2所示。二漸開線齒廓繪制1點擊插入基準(zhǔn)曲線/從方程/完成/選取“PRT_CSYS_DEF”坐標(biāo)系,/迪卡爾坐標(biāo),在彈出的記事本中輸入:r=DB/2THETA=t*45X=r*COS(THETA+r*SIN(THETA*THETA*PI/180Y=r*SIN(THETA-r*COS(THETA*THET

36、A*PI/180Z=0關(guān)閉窗口,在系統(tǒng)提示下自動保存記事本,點擊確定則生成如圖4.3所示的漸開線。 圖4.3 圖4.42 選擇漸開線與分度遠相交的點,創(chuàng)建點基準(zhǔn)點PNTO/選擇RIGHT和TOP平面建立基準(zhǔn)軸A1/選中軸A1和PNTO創(chuàng)建平面TDM1/選中TDM1和軸A1創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)平面TDM2,在角度里輸入“360/(z*4”,在彈出的“是否添加360/(z*4為系統(tǒng)關(guān)系”中點擊“是”生成TDM23 以TDM2為鏡像平面,鏡像“曲線標(biāo)志-54”的漸開線,生成標(biāo)志為74的漸開線,如圖4.4所示。完成輪廓漸開線的繪制。三輪轂拉伸拉伸齒根圓,在高度里輸入“W”,在“是否添加W為特征關(guān)系”對話框中選擇是

37、。如圖4.5示四拉伸單齒由于漸開線齒輪當(dāng)齒數(shù)大于41時,基圓就會小于齒根圓,拉伸的齒與前者是不一樣的為準(zhǔn)確表達應(yīng)用程序控制,具體步驟如下:1 繪制如圖4.6示的截面2拉伸輸入高度W同上設(shè)為特征參數(shù)3點擊工具/程序/編輯設(shè)計在拉伸實體前后分別加入程式“if z<42”;”endif”使該拉伸只存在與Z<42情況下,如圖4.6;4再生輸入ZB=50,在新的界面下拉伸新的單齒,繪制如圖4.7所示截面,拉伸輸入高度為W 添加為特征關(guān)系如圖4.8示 圖4.5 圖4.6 圖4.7 圖4.8 圖4.9 圖4.10五陣列單齒再生模型輸入ZB=20,選擇“拉伸1”以A1為軸進行陣列,在角度里輸入“3

38、60/Z”在系統(tǒng)提示下加為特征參數(shù)如圖4.10,點擊工具/關(guān)系,彈出關(guān)系對話框,點擊陣列特征顯示如圖4.11所顯示的特征,找到陣列代碼P19,在關(guān)系中輸入P19=Z,再生模型生成圖4.12模型。再生模型輸入ZB=50,選擇“拉伸3”以A1為軸進行陣列,在角度里輸入“360/Z”在系統(tǒng)提示下加為特征參數(shù),點擊工具/關(guān)系,彈出關(guān)系對話框,點擊陣列2特征顯示,找到陣列代碼P29,在關(guān)系中輸入P29=Z,再生模型生成圖4.13模型。再生模型輸入 圖4.11 圖4.12 圖4.13至此齒輪參數(shù)化模型建立完畢。再生模型,在菜單管理器里選擇“輸入”彈出的菜單管理器里,選取“選取全部”就可以改變該齒輪的參數(shù)了

39、。保存模型,以用備用。第5章基于齒輪參數(shù)化的石英鐘建模第一節(jié)時鐘設(shè)計方案針對齒輪五種失效形式,應(yīng)分別確立相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則。但是對于齒面磨損、塑性變形等,由于尚未建立起廣為工程實際使用而且行之有效的計算方法及設(shè)計數(shù)據(jù),所以目前設(shè)計齒輪傳動時,通常只按保證齒根彎曲疲勞強度及保證齒面接觸疲勞強度兩準(zhǔn)則進行計算。對于高速大功率的齒輪傳動(如航空發(fā)動機主傳動、汽輪發(fā)電機組傳動等,還要按保證齒面抗膠合能力的準(zhǔn)則進行計算(參閱GB6413-1986。至于抵抗其它失效能力,目前雖然一般不進行計算,但應(yīng)采取的措施,以增強輪齒抵抗這些失效的能力。1、閉式齒輪傳動由實踐得知,在閉式齒輪傳動中,通常以保證齒面接觸疲勞強

40、度為主。但對于齒面硬度很高、齒芯強度又低的齒輪(如用20、20Cr鋼經(jīng)滲碳后淬火的齒輪或材質(zhì)較脆的齒輪,通常則以保證齒根彎曲疲勞強度為主。如果兩齒輪均為硬齒面且齒面硬度一樣高時,則視具體情況而定。功率較大的傳動,例如輸入功率超過75kW的閉式齒輪傳動,發(fā)熱量大,易于導(dǎo)致潤滑不良及輪齒膠合損傷等,為了控制溫升,還應(yīng)作散熱能力計算。2、開式齒輪傳動開式(半開式齒輪傳動,按理應(yīng)根據(jù)保證齒面抗磨損及齒根抗折斷能力兩準(zhǔn)則進行計算,但如前所述,對齒面抗磨損能力的計算方法迄今尚不夠完善,故對開式(半開式齒輪傳動,目前僅以保證齒根彎曲疲勞強度作為設(shè)計準(zhǔn)則。為了延長開式(半開式齒輪傳動的壽命,可視具體需要而將所

41、求得的模數(shù)適當(dāng)增大。前已述之,對于齒輪的輪圈、輪輻、輪轂等部位的尺寸,通常僅作結(jié)構(gòu)設(shè)計,不進行強度計算。時鐘是傳動系統(tǒng)是低速開式傳動系統(tǒng),適當(dāng)增大模數(shù),選M=1。第二節(jié)時鐘齒輪設(shè)計無論是機械鐘還是石英鐘都是純齒輪機構(gòu)運動的典型,由于機械時鐘的發(fā)條機構(gòu)是比較復(fù)雜的,不容易進行設(shè)計與裝配,因此進行石英鐘表的建模與設(shè)計。由于只是動態(tài)展示時鐘的運動狀態(tài),也由于時間有限,故對齒輪系的傳動比,齒輪的壽命都沒有嚴格計算,只是滿足總的傳動比即:秒針與分針的60:1;分針與時針的60:1,在分配的時候,參照機械設(shè)計手冊,傳動比選擇范圍為412之間,故:方案一:把60:1分為10:1乘6:1,滿足傳動要求。按照以

42、上傳動比,需要的齒輪齒數(shù)為20、120、200、為方便改變轉(zhuǎn)向與美觀起見增加了齒數(shù)為30、60、80的齒輪備用。方案二:把60:1分為3:1乘4:1乘5:1,滿足傳動要求。按照以上傳動比,需要的齒輪齒數(shù)為20、60、80、100、為方便改變轉(zhuǎn)向與美觀起見增加了齒數(shù)為30、120、200的齒輪備用。從上可以看出方案二的傳動比比較均衡,有小到大,適合由高速向低速過度的要求,因此選用方案二為優(yōu)先方案。調(diào)出第4章設(shè)計的參數(shù)化齒輪,輸入?yún)?shù)ZB=14,W=1即變齒數(shù)為14(參數(shù)化能生成的最少齒寬度為1,并保存實體。選擇一截面為基準(zhǔn),選擇拉伸實體進入草繪界面,選擇消隱線框,繪制如圖5.1截面。完成草繪/反

43、向/去材/拉伸實體/選擇穿透,完成建模。如圖5.2.再生模型。分別再生齒數(shù)為20、30、60、80、100、120、200的齒輪,分別以不同的顏色表示出來并分別命名存檔。完成齒輪的創(chuàng)建。 圖5.1 圖5.2 圖5.3 圖5.4 圖5.5 圖5.6 圖5.7第三節(jié)骨架及連接零件設(shè)計骨架主要起固定齒輪與指針的作用,強度方面基本上都能夠滿足要求的,只要滿足制造與裝配要求就可以了。針對時鐘來說,主要就是表盤的設(shè)計,如何能夠用最簡單的結(jié)構(gòu)起到最大的作用,達到最美觀的效果,是這次設(shè)計的關(guān)鍵所在。由于用P建?？梢愿鶕?jù)需要改變各個結(jié)構(gòu)的位置與尺寸,因此前期的設(shè)計甚是簡單,可以在裝配過程中進行設(shè)計。具體方案采用

44、較厚的表盤,然后有軸,軸套緊配連接,把齒輪、指針等連接在表盤上,使其可以達到預(yù)期效果。確定孔的特征。在設(shè)計孔是時候有兩種設(shè)計方案:方案一:在表盤上直接打孔,不加凸臺。此種方案簡單易行,適用與低速,無重載傳動,不能承擔(dān)震動與較大的側(cè)壓力。如圖5.8方案二:在表盤上直接打孔,并加凸臺。此種方加工難度大,適用與高速速,重載傳動,能承擔(dān)震動與較大的側(cè)壓力。如圖5.9由于時鐘為低速無重載傳動,故考慮采用方案一,這樣有利于減低成本。根據(jù)以上設(shè)計,表盤采用直徑400mm,厚度為1.5mm的優(yōu)質(zhì)合金,既可以達到緊配的效果,有可以使表盤顯得美觀大方,切質(zhì)地輕便。連接部位統(tǒng)一鉆孔直徑為6。開始可以隨便鉆幾個孔,在

45、裝配的時候可以根據(jù)需要進行修改。連接零件有螺栓、螺母、軸、軸套、銷釘?shù)取３藥讉€比較特別的零件外,都為標(biāo)準(zhǔn)件,在需要的時候根據(jù)需要查機械設(shè)計手冊選用就可以了,連接方法上以緊配為主,螺栓連接適當(dāng)考慮預(yù)緊問題,由于沒有太大的震動與受力,連接零件要求都不太高,只要滿足精度要求,保證傳動平穩(wěn)進行就可以。時鐘的主要設(shè)計零件有:表盤、外殼、連接螺栓、轉(zhuǎn)軸、軸套、指針等等。3D圖片如下: 圖5.8 圖5.9 圖圖5.10 圖5.11 圖5.10 圖5.11 圖5.10 圖5.11第四節(jié)時鐘組裝設(shè)計以動畫仿真為目標(biāo)的裝配與一般的裝配是不一樣的,在動態(tài)仿真中的裝配是建立一種連接關(guān)系的過程,在連接中選擇的連接方式

46、有:插銷、圓柱、平面等。以齒輪齒輪傳動為主的時針傳動主要的連接為齒輪的插銷連接。插銷連接的對話框如圖: 以下是連接的裝配示意圖。1.20-60變速齒輪組示意圖 2.20-80變速齒輪組示意圖 3.其它變速齒輪組示意圖 鐘表正面:美觀大方鐘表反面:布局合理 側(cè)視圖:傳動均勻 裝配剖面圖 完整鐘表的正面 第6章基于pro/e的齒輪參數(shù)化設(shè)計下的機械時鐘仿真設(shè)計第一節(jié)運動副及電機的創(chuàng)建傳動關(guān)系有很都類別,常用的有齒輪副、槽輪副、平面副、球面副等等。在時鐘設(shè)計中主要的運用的是齒輪副。齒輪副傳動具有精確、效率高等特點,動畫仿真設(shè)計與實際有區(qū)別的,在裝配過程中考慮每個零件的運動情況,這在實際中是不必要的。

47、齒輪副的建立需要在裝配時候建立軸線的插銷連接和接觸平面的位移連接,這樣齒輪就可以作頸向上的轉(zhuǎn)動在軸線上固定。在此前提下建立齒輪副齒輪就可以按照要求做相應(yīng)的運動了。打開建立好的組裝模型,單擊工具/機構(gòu),進入仿真界面,單擊機構(gòu)/齒輪副/新建,出現(xiàn)如圖示畫面:選擇要建立齒輪副的齒輪軸線,輸入節(jié)圓直徑,單擊齒輪2/選擇另一齒輪軸線/輸入節(jié)圓直徑,單擊確定完成齒輪副的建立。以同樣方法建立其它齒輪的傳動齒輪副。在著個時鐘里,共建立了12個齒輪副,建立好齒輪副的時鐘如圖 齒輪副建立好之后,建立驅(qū)動連接,選擇機構(gòu)/司服電機/新建,或者在界面右選者創(chuàng)建司服電機按扭就會彈出司服電機創(chuàng)建對話框,選擇“新建”/在類型

48、中選擇“連接軸”/選取需要驅(qū)動的,在裝配時建立的銷釘連接/在輪廓選項中選擇“速度”/在模中選擇“常數(shù)”/輸入“A”的數(shù)值為10就創(chuàng)建還司服電機驅(qū)動。選擇機構(gòu)/分析/新建,或者選擇新建分析按扭,命名新建的分析,選擇編輯在彈出的對話框中輸入以下內(nèi)容:選擇“電動機”按扭,添加電動機如下圖: 單擊確定,完成齒輪副、驅(qū)動電機的創(chuàng)建第二節(jié)運動仿真選擇“運動分析”按扭,選擇建立的分析,選擇“運動”,鐘表就開始了為期10秒種的運行,運行后的畫面如圖: 選擇“機構(gòu)圖標(biāo)顯示”彈出如圖示對話框去掉齒輪、接頭、司服電機的選擇如下圖: 選擇工具/標(biāo)準(zhǔn),退出仿真分析,進入建模狀態(tài),選擇設(shè)置/樹過濾器/在彈出的“模型樹項目

49、”中選中“特征”確定,就可以對模型進行編輯了。第三節(jié)動畫輸出選擇“回放以前的運動分析”按扭/播放當(dāng)前按扭/捕獲,選擇瀏覽保存短片。 第7章齒輪的數(shù)控加工第一節(jié)數(shù)控加工技術(shù)數(shù)控技術(shù),即NC(Numerical Control技術(shù),是指用數(shù)字化信息(數(shù)字量及字符發(fā)出指令并實現(xiàn)自動控制的技術(shù)。計算機數(shù)控(Computerized Numerical Control,簡寫為CNC是指用計算機實現(xiàn)部分或全部基本數(shù)控功能。一、數(shù)控加工原理數(shù)控加工將加工過程所需的各種操作(如主軸變速、刀具選擇、冷卻液供給、進給、起停等以及工件的形狀尺寸用程序表示,再由數(shù)控裝置對輸入的信息進行處理和運算,然后由數(shù)控裝置按照零

50、件加工程序的要求控制機床伺服驅(qū)動系統(tǒng),實現(xiàn)刀具與工件的相對運動,完成零件加工。當(dāng)被加工工件改變時,除了重新裝夾工件和更換刀具外,只需更換程序。在進行曲線輪廓加工時,只要知道曲線的種類、起點、終點以及速度等,就可以根據(jù)給定的數(shù)字函數(shù),如線性函數(shù)、圓函數(shù)或高次曲線函數(shù),在曲線的起點和終點之間進行數(shù)據(jù)點的密化,確定一些中間點,從而加工出給定的曲線輪廓,這種方法稱為插補。插補算法是數(shù)控加工技術(shù)中的一個基本問題。目前常用的插補算法有兩大類:以脈沖形式輸出的脈沖增量法,它適合于以步進電動機作為驅(qū)動元件的開環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng);以數(shù)字時形式輸出的數(shù)字增量法,它適合于以交、直流伺服電動機作為驅(qū)動元件的閉環(huán)(或半閉環(huán)

51、伺服驅(qū)動系統(tǒng)。要實現(xiàn)數(shù)控加工必須:1.具有一個既能接受零件圖樣加工要求信息,又能按照一定的數(shù)學(xué)模型進行插補運算,實時地向各坐標(biāo)軸發(fā)出速度控制指令的數(shù)字計算機,即控制裝置;2.具有能夠快速響應(yīng),并具有足夠功率的伺服驅(qū)動裝置;3.具有能夠滿足上述加工方式的機床主機,輔助裝置和刀具。二、數(shù)控機床的組成數(shù)控機床分成兩大部分,即CNC系統(tǒng)和機床主機(包括輔助裝置。(一CNC系統(tǒng)CNC系統(tǒng)由程序、輸入輸出(L/O設(shè)備、CNC裝置及主軸、進給驅(qū)動裝置組成。零件加工程序是CNC系統(tǒng)的重要組成部分。輸入輸出設(shè)備主要用于零件加工程序的編制、存儲、打印、顯示等。簡單的輸入輸出設(shè)備只包括健盤、米字管和數(shù)碼管等。一般的

52、輸入輸出設(shè)備除了人機對話編程健盤和陰極射線管(CRT顯示器或液晶顯示器(LCD外,還包括紙帶、磁帶或磁盤輸入機、穿孔機和電傳機等。高級的輸入輸出設(shè)備還包括自動編程機乃至CAD/CAM(計算機輔助設(shè)計/計算機輔助制造系統(tǒng)。CNC裝置是CNC系統(tǒng)的核心部件,它由三部分組成,即計算機(硬件和軟件、可編程序控制器(PLC和接口電路。主軸驅(qū)動裝置用于控制主軸的旋轉(zhuǎn)運動,實現(xiàn)在寬范圍內(nèi)速度連續(xù)可調(diào),并在每種速度下都能提供切削所需要的功率。進給驅(qū)動裝置用于控制機床各坐標(biāo)軸的切削進給運動,提供切削過程中所需要的扭矩,并可以任意調(diào)節(jié)運動速度,再配以位置控制系統(tǒng),可實現(xiàn)對工作臺和刀具位置的精確控制。(二主機為了滿

53、足數(shù)控機床高自動化、高效率、高精度、高速度、高可靠性的要求,其機械結(jié)構(gòu)具以下一些特點:1.高剛度和高抗振性。提高機床靜剛度和固有頻率,改進機床結(jié)構(gòu)的阻尼特性是提高機床動剛度和抗振性的有效方法。通過機床結(jié)構(gòu)、筋板的合理布局,例如加大主軸的支承軸徑,縮短主軸端部的受力懸伸段,床身采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)等方法來提高剛度。采用新材料,特殊結(jié)構(gòu)也可以提高動剛度和抗振能力。2.減小機床熱變形。為了減小熱變形常采取以下措施:采用熱對稱結(jié)構(gòu)及熱平衡措施;對于發(fā)熱部件(如主軸箱、靜壓導(dǎo)軌液壓油等采取散熱、風(fēng)冷、液冷等控制溫升;對切削部位采取強冷措施;專門采用熱位移補償,即預(yù)測熱變形規(guī)律建立數(shù)學(xué)模型存入計算機,來進行實

54、時補償。3.采用滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌、滾珠絲杠、塑料滑動導(dǎo)軌等高效率、無間隙、低摩擦傳動。4.簡化的機械傳動結(jié)構(gòu)。采用高性能、寬調(diào)速范圍的交直流主軸電動機和伺服電動機,使主軸箱、進給變速箱及其傳動系統(tǒng)大為簡化,提高傳動精度和可靠性。為了保證數(shù)控機床正常運行,必須配備必要的輔助裝置,包括:液壓、氣動裝置,交換工作臺,數(shù)控轉(zhuǎn)臺,數(shù)控分度頭,排屑裝置,刀具及其監(jiān)控檢測裝置等。第二節(jié)齒輪加工方法切削加工圓柱齒輪齒部的方法(包括直齒斜齒人字齒的圓柱齒輪以及齒條和非圓齒輪的齒部切削加工主要有成形法和展成法兩類。成形法切齒利用與被切齒輪齒槽輪廓相同的成形刀具或成形砂輪,由分度機構(gòu)將工件分齒逐齒切出,常用的有銑

55、齒、拉齒、磨齒。銑齒利用盤形齒輪銑刀在銑床上加工或利用指形齒輪銑刀(見齒輪加工刀具在有單齒分度機構(gòu)的滾齒機上加工(圖1 成形法銑齒和磨齒拉齒利用齒輪拉刀拉削內(nèi)、外圓柱齒輪。拉齒的生產(chǎn)率高,齒面粗糙度小,但刀具制造成本高,故拉齒只適用于大量生產(chǎn)。磨齒一般用于已淬火齒面的精加工。成形法磨齒(圖1成形法銑齒和磨齒 所用砂輪的截形須根據(jù)齒輪齒槽的輪廓形狀用靠模修整。成形磨齒生產(chǎn)率較高,精度可達56級,但對不同齒數(shù)或模數(shù)的工件要專門修整砂輪,故只適用于大量生產(chǎn)。展成法切齒利用輪廓與被切齒輪輪廓相共軛的刀具(或磨具,并通過輪坯與刀具間的展成運動將齒切出。展成法切齒能用一把刀具(或磨具加工同一模數(shù)中不同齒數(shù)

56、的齒輪,在齒輪加工中應(yīng)用最廣,常用的有插齒、滾齒、剃齒、珩齒、磨齒。插齒利用齒輪形插齒刀或齒條形梳齒刀切齒。用插齒刀切齒時,刀具隨插齒機主軸作軸向往復(fù)運動,同時由機床傳動鏈?zhǔn)共妪X刀與工件按一定速比相互旋轉(zhuǎn)保證插齒刀轉(zhuǎn)一齒時工件也轉(zhuǎn)一齒,形成展成運動,齒輪的齒形即被準(zhǔn)確地包絡(luò)出來(圖2插齒工作原理。如果在插齒機主軸上加設(shè)螺旋導(dǎo)軌,利用斜齒插齒刀也能加工斜齒輪。如果在插齒機工作臺上安裝一個插齒條的附件,使工作臺的旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動,則能插削齒條。插齒能適應(yīng)較小的空刀距離,適于加工帶凸肩的齒輪或空刀槽窄的多聯(lián)齒輪,同時也便于加工扇形齒輪、內(nèi)齒輪和非圓齒輪。插齒的加工精度可達68級。用梳齒刀切齒的工

57、作原理與用插齒刀切齒基本相同。但梳齒刀不能切內(nèi)齒,而且由于刀具受長度限制,切完一齒后需要相對于工件作精確的回程運動,影響生產(chǎn)率,機床結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜,故已很少用梳齒刀切齒。滾齒利用蝸桿形的齒輪滾刀在滾齒機上加工外嚙合的直齒、斜齒圓柱齒輪(圖3滾齒。滾齒時,滾刀相當(dāng)于一個螺旋角很大的斜齒輪與被切齒輪作空間交軸嚙合,滾刀的旋轉(zhuǎn)形成連續(xù)的切削運動。加工直齒輪時,滾刀每轉(zhuǎn)一周,工件齒輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)等于滾刀的頭數(shù),形成展成運動并包絡(luò)切出齒形。為了切出全部齒寬,滾刀還沿工件軸向進給。加工斜齒輪時,隨著滾刀沿工件的軸向進給,工件還應(yīng)附加一個與斜齒輪的螺旋角相適應(yīng)的旋轉(zhuǎn)運動。滾齒的加工精度一般為68級,特精滾齒可達4級。滾齒是連續(xù)切削,無退刀和空程,故生產(chǎn)率高。當(dāng)采用高速鋼滾刀時,切削速度一般為40米/分左右;采用硬質(zhì)合金滾刀的高速滾齒,切削速度可達200米/分左右。滾齒不能加工內(nèi)齒輪和空刀槽較窄的多聯(lián)齒輪。剃齒利用剃齒刀在剃齒機上對齒輪齒面進行精整加工,常作為滾齒或插齒的后續(xù)工序,一般加工余量為0.050.1毫米(單面,剃齒后可使齒輪精度大致提高一級,齒面粗糙度達R 1