齒輪滾刀全參數(shù)化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

齒輪滾刀全參數(shù)化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)一、引言齒輪滾刀是加工直齒和斜齒圓柱齒輪最常用的刀具。用傳統(tǒng)方法對(duì)齒輪滾刀進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，由于參數(shù)太多，計(jì)算復(fù)雜，繪圖繁瑣，不僅設(shè)計(jì)效率低，而且容易發(fā)生錯(cuò)誤。更重要的是，在齒輪加工完畢之前，一般沒(méi)有把握確定滾刀設(shè)計(jì)是否合理，用其加工的齒輪齒廓曲線是否準(zhǔn)確，也無(wú)法證實(shí)被切削的一對(duì)嚙合齒輪在運(yùn)行過(guò)程中是否會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象等。目前，AutoCAD軟件在機(jī)械制造業(yè)中的使用已日益廣泛。因此，在AutoCAD下開(kāi)發(fā)齒輪刀具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件具有很高的實(shí)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。本文所述為作者開(kāi)發(fā)的齒輪刀具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件包中齒輪滾刀CAD的方法與實(shí)現(xiàn)過(guò)程。文中解決了在齒輪滾刀CAD過(guò)程中參數(shù)計(jì)算、自動(dòng)生成滾刀零件圖、切齒仿真、三維嚙合仿真的動(dòng)畫(huà)制作等問(wèn)題。二、幾何模型與參數(shù)計(jì)算在此，齒輪滾刀的基本蝸桿為阿基米德蝸桿，其軸剖面廓形與齒條相同，所以在切齒仿真過(guò)程中，滾刀用齒條刀代替。齒條刀（滾刀軸剖面廓形）上幾何參數(shù)與關(guān)鍵點(diǎn)如圖1所示。圖1齒條刀上的幾何參數(shù)1用戶(hù)坐標(biāo)原點(diǎn)的確定選取齒條刀的節(jié)線與齒間中心線的交點(diǎn)O為用戶(hù)的坐標(biāo)原點(diǎn)。2齒條刀上齒形關(guān)鍵點(diǎn)的計(jì)算在繪制齒條刀之前，需要算出其齒形上的關(guān)鍵點(diǎn)（如圖1所示）的坐標(biāo)值：x10，y1hH；x2t2s2y1tg，y2y1；x3x2Htgrsintg（90）2，y3hrcostg（90）2；x4x2，y4h；x5t2，y5h；xrcx2Htgrtg（90）2，yrchr；tm其中為齒形角。3滾刀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與有關(guān)參數(shù)齒輪滾刀的尺寸參數(shù)非常復(fù)雜，其零件圖的繪制與尺寸標(biāo)注涉及到幾十個(gè)尺寸參數(shù)，如外廓尺寸、軸向齒形尺寸、切削部分的前角、鏟齒量、刀槽各部分尺寸、刀槽螺旋角、支承臺(tái)各部分尺寸、內(nèi)孔尺寸、鍵槽各部分尺寸等，應(yīng)根據(jù)各參數(shù)之間的關(guān)系分別予以計(jì)算，在此，由于篇幅所限不一一列出。三、滾刀零件圖的程序編制在AutoCAD下開(kāi)發(fā)機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，可直接用Autolisp語(yǔ)言編制繪圖程序。Autolisp的繪圖功能較強(qiáng)，可支撐各種類(lèi)型的繪圖機(jī)、打印機(jī)，給繪圖帶來(lái)諸多方便。本文所討論的齒輪滾刀計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件均采用Autolisp語(yǔ)言編制繪圖程序。我們將滾刀零件圖分成四部分并分別定義為塊，即圖框與標(biāo)題欄塊、主視圖圖塊、左視圖圖塊及軸剖面廓形圖圖塊。當(dāng)輸入有關(guān)參數(shù)后，便會(huì)顯示相應(yīng)的視圖圖塊。然后將這些塊插入圖幅適當(dāng)?shù)奈恢?，制成幻燈片存入?kù)中。在切齒仿真與嚙合仿真校驗(yàn)無(wú)誤后，再進(jìn)行全參數(shù)化尺寸標(biāo)注、形位公差及表面粗糙度標(biāo)注。圖2為被加工齒輪模數(shù)m325mm，齒數(shù)Z30，軸孔直徑D23mm時(shí)，所形成的滾刀零件圖?？紤]文章版面與圖形的清晰，圖2所示的滾刀零件圖按一定比例縮小，并刪除了圖框標(biāo)題欄、部分尺寸及其它一些標(biāo)注。圖2齒輪滾刀零件圖四、動(dòng)態(tài)切齒仿真與嚙合仿真的實(shí)現(xiàn)本文根據(jù)齒輪齒條的嚙合原理進(jìn)行切齒仿真。假定進(jìn)刀量為常數(shù)，當(dāng)滾刀旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒。滾刀從開(kāi)始加工時(shí)的第一次徑向進(jìn)刀到第二次徑向進(jìn)刀，齒輪毛坯應(yīng)旋轉(zhuǎn)360，這樣不斷滾動(dòng)進(jìn)刀，直至加工完畢。由于程序中用齒條刀代替滾刀，所以就存在著齒條刀的切向進(jìn)刀和徑向進(jìn)刀的換算問(wèn)題。齒條刀的徑向進(jìn)給與滾刀相同，而切向進(jìn)給的速度與齒坯轉(zhuǎn)速必須成一定的比例。齒坯每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度2，則滾刀轉(zhuǎn)動(dòng)角度，齒條刀的切向走刀量為S，則因?yàn)閠nmn所以設(shè)Z1，Z2分別為