齒輪滾刀全參數(shù)化計算機輔助設計畢業(yè)論文.doc

齒輪滾刀全參數(shù)化計算機輔助設計一、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計時，由于參數(shù)太多，計算復雜，繪圖繁瑣，不僅設計效率低，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計是否合理，用其加工的齒輪齒廓曲線是否準確，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計軟件具有很高的實用價值和廣闊的應用前景。本文所述為作者開發(fā)的齒輪刀具計算機輔助設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)與關鍵點如圖1所示。圖1齒條刀上的幾何參數(shù)1用戶坐標原點的確定選取齒條刀的節(jié)線與齒間中心線的交點O為用戶的坐標原點。2齒條刀上齒形關鍵點的計算在繪制齒條刀之前，需要算出其齒形上的關鍵點（如圖1所示）的坐標值：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滾刀結構的設計與有關參數(shù)齒輪滾刀的尺寸參數(shù)非常復雜，其零件圖的繪制與尺寸標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、內孔尺寸、鍵槽各部分尺寸等，應根據(jù)各參數(shù)之間的關系分別予以計算，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，即圖框與標題欄塊、主視圖圖塊、左視圖圖塊及軸剖面廓形圖圖塊。當輸入有關參數(shù)后，便會顯示相應的視圖圖塊。然后將這些塊插入圖幅適當?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)化尺寸標注、形位公差及表面粗糙度標注。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，并刪除了圖框標題欄、部分尺寸及其它一些標注。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)，當滾刀旋轉一周時，齒輪轉動一個齒。滾刀從開始加工時的第一次徑向進刀到第二次徑向進刀，齒輪毛坯應旋轉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速必須成一定的比例。齒坯每轉過一個角度2，則滾刀轉動角度，齒條刀的切向走刀量為S，則因為tnmn所以設Z1，Z2分別為