齒輪滾刀全參數(shù)化計算機輔助設(shè)計畢業(yè)論文.doc

齒輪滾刀全參數(shù)化計算機輔助設(shè)計一、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)方法對齒輪滾刀進行設(shè)計時，由于參數(shù)太多，計算復(fù)雜，繪圖繁瑣，不僅設(shè)計效率低，而且容易發(fā)生錯誤。更重要的是，在齒輪加工完畢之前，一般沒有把握確定滾刀設(shè)計是否合理，用其加工的齒輪齒廓曲線是否準(zhǔn)確，也無法證實被切削的一對嚙合齒輪在運行過程中是否會發(fā)生干涉現(xiàn)象等。目前，AutoCAD軟件在機械制造業(yè)中的使用已日益廣泛。因此，在AutoCAD下開發(fā)齒輪刀具的計算機輔助設(shè)計軟件具有很高的實用價值和廣闊的應(yīng)用前景。本文所述為作者開發(fā)的齒輪刀具計算機輔助設(shè)計軟件包中齒輪滾刀CAD的方法與實現(xiàn)過程。文中解決了在齒輪滾刀CAD過程中參數(shù)計算、自動生成滾刀零件圖、切齒仿真、三維嚙合仿真的動畫制作等問題。二、幾何模型與參數(shù)計算在此，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)鍵點如圖1所示。圖1齒條刀上的幾何參數(shù)1用戶坐標(biāo)原點的確定選取齒條刀的節(jié)線與齒間中心線的交點O為用戶的坐標(biāo)原點。2齒條刀上齒形關(guān)鍵點的計算在繪制齒條刀之前，需要算出其齒形上的關(guān)鍵點（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下開發(fā)機械設(shè)計軟件，可直接用Autolisp語言編制繪圖程序。Autolisp的繪圖功能較強，可支撐各種類型的繪圖機、打印機，給繪圖帶來諸多方便。本文所討論的齒輪滾刀計算機輔助設(shè)計軟件均采用Autolisp語言編制繪圖程序。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?，制成幻燈片存入庫中。在切齒仿真與嚙合仿真校驗無誤后，再進行全參數(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，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、動態(tài)切齒仿真與嚙合仿真的實現(xiàn)本文根據(jù)齒輪齒條的嚙合原理進行切齒仿真。假定進刀量為常數(shù)，當(dāng)滾刀旋轉(zhuǎn)一周時，齒輪轉(zhuǎn)動一個齒。滾刀從開始加工時的第一次徑向進刀到第二次徑向進刀，齒輪毛坯應(yīng)旋轉(zhuǎn)360，這樣不斷滾動進刀，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刀和徑向進刀的換算問題。齒條刀的徑向進給與滾刀相同，而切向進給的速度與齒坯轉(zhuǎn)速必須成一定的比例。齒坯每轉(zhuǎn)過一個角度2，則滾刀轉(zhuǎn)動角度，齒條刀的切向走刀量為S，則因為tnmn所以設(shè)Z1，Z2分別為