面齒輪磨削用蝸桿砂輪的結(jié)構(gòu)分析與建模分析概述目錄TOC\o"1-3"\h\u32029面齒輪磨削用蝸桿砂輪的結(jié)構(gòu)分析與建模分析概述 )式中θs為齒面參數(shù)，φ1.2面齒輪蝸桿砂輪型面離散點(diǎn)計算同理于面齒輪模型構(gòu)建，蝸桿砂輪型面為復(fù)雜螺旋面，通過簡單建模操作無法得到三維模型，故需要先使用MATLAB軟件計算蝸桿砂輪型面上的離散點(diǎn)陣坐標(biāo)，將坐標(biāo)導(dǎo)入UGNX軟件通過插補(bǔ)曲面的方法構(gòu)建蝸桿砂輪模型。在MATLAB中建立新項(xiàng)目命名為“worm-surface”。首先定義插齒刀和蝸桿砂輪基本參數(shù)。設(shè)置插齒刀模數(shù)為4，插齒刀分度圓壓力角，插齒刀齒頂高系數(shù)為,頂隙系數(shù)，插齒刀齒數(shù)，蝸桿頭數(shù)，插齒刀與蝸桿軸線的最短距離。由基本參數(shù)可導(dǎo)出以下推導(dǎo)參數(shù)：齒槽半角θd0，即齒槽中線和漸開線起始點(diǎn)與基圓圓心連線之間的夾角，在編程中記為；基圓半徑rbd，即刀具漸開線基圓半徑，在編程中記為；分度圓半徑；齒頂圓半徑rad，在編程中記為；齒根圓半徑rfd,在編程中記為；插齒刀與蝸桿砂輪的傳動比mws，在編程中記為；插齒刀與蝸桿砂輪軸線交角λw，其值與螺旋升角等值，在編程中記為。蝸桿砂輪參數(shù)如表1.1表述：表1.1蝸桿砂輪參數(shù)表Table1.1parametersofwormwheel參數(shù)數(shù)值或表達(dá)式參數(shù)數(shù)值或表達(dá)式插齒刀模數(shù)m4分度圓壓力角α20×齒頂高系數(shù)為?1頂隙系數(shù)C0.25插齒刀齒數(shù)N32蝸桿頭數(shù)N1插齒刀與蝸桿軸線的最短距離E60齒槽半角θπ基圓半徑r1分度圓半徑r1齒頂圓半徑r1齒根圓半徑rm插齒刀與蝸桿砂輪的傳動比mN插齒刀與蝸桿砂輪軸線交角λsin則在MATLAB中編寫如下代碼生成蝸桿砂輪型面：i=1;forbeta=deg2rad(-720):deg2rad(2.5):deg2rad(720)alpha=beta/mws;M=[cos(beta)*sin(alpha)*sin(lambdaw)-cos(alpha)*sin(beta),-sin(alpha)*sin(beta)-cos(alpha)*cos(beta)*sin(lambdaw),cos(beta)*cos(lambdaw),Ewd*sin(beta);cos(alpha)*cos(beta)+sin(alpha)*sin(beta)*sin(lambdaw),cos(beta)*sin(alpha)-cos(alpha)*sin(beta)*sin(lambdaw),cos(lambdaw)*sin(beta),-Ewd*cos(beta)-cos(lambdaw)*sin(alpha),cos(alpha)*cos(lambdaw),sin(lambdaw),0;0,0,0,1];j=1;forthetad=0:deg2rad(1):thetad_xxDr(i,j)=-rbd*(cos(thetaod+thetad)+thetad*sin(thetaod+thetad));yDr(i,j)=rbd*(sin(thetaod+thetad)-thetad*cos(thetaod+thetad));zDr(i,j)=0;xDl(i,j)=xDr(i,j);yDl(i,j)=-yDr(i,j);zDl(i,j)=zDr(i,j);xwr(i,j)=M(1,:)*[xDr(i,j);yDr(i,j);zDr(i,j);1];ywr(i,j)=M(2,:)*[xDr(i,j);yDr(i,j);zDr(i,j);1];zwr(i,j)=M(3,:)*[xDr(i,j);yDr(i,j);zDr(i,j);1];xwl(i,j)=M(1,:)*[xDl(i,j);yDl(i,j);zDl(i,j);1];ywl(i,j)=M(2,:)*[xDl(i,j);yDl(i,j);zDl(i,j);1];zwl(i,j)=M(3,:)*[xDl(i,j);yDl(i,j);zDl(i,j);1];j=j+1;end編寫以下代碼生成打印結(jié)果將蝸桿砂輪型面可視化：figure(1)plot3(xwr(i,:),ywr(i,:),zwr(i,:),'r','linewidth',1.5);holdon;plot3(xwl(i,:),ywl(i,:),zwl(i,:),'b','linewidth',1.5);holdon;gridon;axisequal;holdon;i=i+1;endfigure(1)mesh(xwr,ywr,zwr);holdon;mesh(xwl,ywl,zwl);holdon;gridon;axisequal;holdon;MATLAB計算運(yùn)行后結(jié)果輸出如圖1.2所示：圖1.2MATLAB蝸桿砂輪計算結(jié)果圖Fig.1.2Matlabwormwheelcalculationresultsdiagram編寫以下代碼導(dǎo)出點(diǎn)陣坐標(biāo)：forp=1:size(xwl,1)wl=[xwl(p,:);ywl(p,:);zwl(p,:)]';wr=[xwr(p,:);ywr(p,:);zwr(p,:)]';fidl=fopen('wl.dat','a+');fidr=fopen('wr.dat','a+');fprintf(fidl,'ROW\n');fprintf(fidr,'ROW\n');forq=1:size(wl,1)fprintf(fidl,'%f,%f,%f\n',wl(q,:));fprintf(fidr,'%f,%f,%f\n',wr(q,:));q=q+1;endfclose(fidl);fclose(fidr);p=p+1;end注意每打印完一條齒形線上的點(diǎn)陣坐標(biāo)需插入一行加入“ROW”標(biāo)志表示分隔，若沒有此分隔標(biāo)志在點(diǎn)陣序列導(dǎo)入UGNX中進(jìn)行插補(bǔ)時會導(dǎo)致插補(bǔ)片位置錯誤。生成wl.dat和wr.dat兩個文件夾分別儲存兩面蝸桿砂輪型面點(diǎn)陣的坐標(biāo)序列，導(dǎo)入數(shù)據(jù)并保存。打開dat文件可以查看點(diǎn)陣坐標(biāo)，如圖1.3所示：圖1.3MATLAB蝸桿砂輪點(diǎn)陣坐標(biāo)導(dǎo)出Fig.1.3DerivationofdotmatrixcoordinatesofwormwheelinMATLAB兩個文件夾分別儲存進(jìn)20000組點(diǎn)坐標(biāo)。此步驟為后面UX建模提供數(shù)據(jù)。1.3面齒輪蝸桿砂輪型面三維建模以面齒輪模型構(gòu)建同樣的方法，運(yùn)行并更新UGNX，進(jìn)入操作界面。新建模型項(xiàng)目，將項(xiàng)目命名為“蝸桿砂輪模型”。點(diǎn)擊“菜單”-“插入”-“曲面”-“通過點(diǎn)”，將插補(bǔ)次方數(shù)設(shè)置為4并選擇MATLAB中生成的文件夾，導(dǎo)入所有點(diǎn)陣數(shù)據(jù)，插補(bǔ)后生成的蝸桿砂輪型面如圖1.4所示：圖1.4蝸桿砂輪型面插補(bǔ)Fig.1.4Profileinterpolationofwormwheel在整體模型側(cè)面，面對蝸桿砂輪斷截面的XOY平面建立草圖。以原點(diǎn)為起始點(diǎn)，X軸負(fù)方向?yàn)槭噶糠较?，以插齒刀與蝸桿軸線的最短距離Ews為長度畫出線段，此線段的端點(diǎn)即為直齒圓柱插齒刀的軸線投影。以此點(diǎn)為圓心，齒頂圓半徑rad為半徑畫圓，此圓即為插齒刀齒頂圓投影。切除齒頂圓與上下蝸桿砂輪型面交點(diǎn)外的多余圓弧斷，使剩余圓弧段完全包絡(luò)蝸桿砂輪型面?zhèn)让嫱队埃鐖D圖1.5蝸桿砂輪外截面輪廓Fig.1.5Profileofwormwheel將此圓弧以蝸桿砂輪旋轉(zhuǎn)軸為軸分別轉(zhuǎn)動角度為0°~180°以及圖1.6蝸桿砂輪外截面生成Fig.1.6Generationofoutersectionofwormwheel通過修剪片體的方法去除外截面與兩蝸桿砂輪型面相夾部分以外的多余部分。同時去除兩蝸桿砂輪型面超出外截面的多余部分，使蝸桿砂輪型面和外截面以螺旋線相過渡。如圖1.7所示：圖1.7蝸桿砂輪外截面修整Fig.1.7Externalsectiondressingofwormwheel在前草圖的相同平面上新建草圖。以同樣的方法找到直齒圓柱插齒刀的軸線投影，此時以此投影點(diǎn)為圓心，齒根圓半徑rfd為半徑畫圓，此圓即為插齒刀齒根圓投影。切除齒根圓與上下蝸桿砂輪型面交點(diǎn)外的多余圓弧斷，使剩余圓弧段與蝸桿砂輪型面?zhèn)让嫱队扒€相切，如圖1.圖1.8蝸桿砂輪內(nèi)截面輪廓Fig.1.8Internalprofileofwormwheel以同樣的方法將此圓弧以蝸桿砂輪旋轉(zhuǎn)軸為軸分別轉(zhuǎn)動角度為0°~180°以及圖1.9蝸桿砂輪內(nèi)截面生成Fig.1.9Generationofinternalsectionofwormwheel通過修剪片體的方法去除內(nèi)截面與兩蝸桿砂輪型面相夾部分以外的多余部分。同時去除兩蝸桿砂輪型面處于內(nèi)截面內(nèi)側(cè)的多余部分，同樣使蝸桿砂輪型面和內(nèi)截面以螺旋線相過渡。如圖1.10所示：圖1.10蝸桿砂輪內(nèi)截面修整Fig.1.10Internalsectiondressingofwormwheel在頂部與底部建立兩條與X軸平行的直線，其長度應(yīng)大于蝸桿砂輪側(cè)截面直徑。將其拉伸成面貫穿蝸桿砂輪頂部和底部。注意這兩個平面應(yīng)在蝸桿砂輪兩側(cè)未成型區(qū)域中間。如圖1.11所示：圖1.11蝸桿砂輪頂?shù)酌嫔蒄ig