非圆齿轮加工技术的研究 毕业论文.doc
《非圆齿轮加工技术的研究 毕业论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《非圆齿轮加工技术的研究 毕业论文.doc(57页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、 毕业设计(论文)任务书 题目: 非圆齿轮加工技术的研究 姓名 符印 学院 机械工程学院 专业 机械设计制造及其自动化 学号200702010205 指导老师 职称 副教授 教研室主任 一、 基本任务及要求:1. 分析非圆齿轮工作原理,探索其滚齿、磨齿加工方法; 2. 进行非圆齿轮加工工艺设计并编程; 3. 非圆齿轮加工过程仿真; 4. 完成非圆齿轮加工工装夹具装配图及主要零部件图合计2张一号图纸,按照要求撰 写15000 字左右设计论文。 二、 进度安排及完成时间: 1、 准备阶段。时间2010-12-62010-12-26 了解设计内容,搜集有关技术文献资料,自学CAD/CAE软件和相关设
2、计技术。 2、 确定设计方案。时间:2010-12-272011-1-23 完成文献综述和开题报告,提出解决问题的初步方案,并对方案优、缺点进行比较,分析实 施 可行性,按实际条件确定实施方案。 3、 设计及实验。时间:2011-2-112011-5-20 应用CAD软件完成非圆齿轮加工工艺研究,设计非圆齿轮加工工装夹具,进行非圆齿轮加工过 程仿真,并借助毕业实习环节完善设计。 4、 撰写毕业设计说明书。时间:2011-5-212011-6-5 按湖南工程学院毕业设计说明书相关标准要求撰写毕业设计说明书。 5、 毕业答辩工作。时间:2011-6-82011-6-10 6、 毕业设计整改。时间:
3、2011-6-112011-6-20 目 录摘要IAbstractII第1章绪论11.1 引言11.2非圆齿轮的特点及应用11.2.1 非圆齿轮的特点11.2.2非圆齿轮的应用1第2章非圆齿轮画法研究32.1引言32.2非圆齿轮的基本参数设计32.3基于CAXA的椭圆齿轮画法设想42.4UG参数化建模绘制椭圆齿轮9第三章椭圆齿轮加工工艺设计143.1零件的分析143.1.1 零件的作用143.1.2 零件的工艺分析153.2椭圆齿轮加工工艺的问题和采取的措施153.2.1 孔和平面的加工顺序153.3椭圆齿轮加工定位基准的选择153.3.1粗基准的选择153.3.2 精基准的选择163.4椭圆
4、齿轮工艺路线的拟定173.4.1加工方法的选择173.4.2加工阶段的划分173.5机械加工余量、主轴速度、切削速度、进给量的确定183.6铣夹具的设计193.6.1 定位、夹紧装置193.6.2 夹紧力的计算19第4章非圆齿轮的加工技术研究214.1引言214.2线切割加工非圆齿轮的研究214.2.1 线切割加工技术214.2.2 CAXA线切割XP软件224.2.3 加工仿真过程224.3基于UG7.5的多轴加工非圆齿轮研究264.3.1 UG7.5的多轴加工仿真技术274.3.2 UG7.5的多轴加工仿真过程274.4两种加工方式的对比研究404.4.1 多轴加工缺点分析404.4.2
5、线切割的误差分析及改进方案404.4.3 线切割加工和多轴铣削加工分院齿轮的可共存性414.5多轴加工相对于传统加工方式的对比研究41结论43参考文献44致谢46附表非圆齿轮加工技术的研究摘要:随着数控技术在加工制造方面的发展应用,非圆齿轮的加工技术步入一个新阶段。在本课题中,探索了非圆直齿轮简化画法的可行性,对椭圆齿轮的加工工艺进行了分析设计,并设计了椭圆齿轮加工工装夹具,分别通过CAXA线切割、UG6.0软件对非圆齿轮的加工过程进行虚拟仿真,对其加工的方式进行了对比分析。关键词:非圆齿轮;加工;绘图;椭圆齿轮Non-circular gear processing technologyAb
6、stract:With the CNC manufacturing technology in the development and application processing, processing technology of non-circular gear into a new phase. In this issue, the non-circular gear explored the feasibility of the simplified drawing of oval gear design process is analyzed and designed the ov
7、al gear machining fixture, respectively, through CAXA Wire, UG6.0 software The processing of non-circular gears for virtual simulation, its processing methods were compared.Keywords: Non-circular gear;Processing;Drawing;Elliptical gear II 第1章 绪 论1.1 引言非圆齿轮从20世纪初出现到现在已经有了一个世纪的历史,它的发展过程几经波折,在20世纪40年代,
8、由于当时机械制造业对传动机构的多样化,复杂化要求,当时已有的齿轮传动或者其他的传动机构很难满足需求。为了实现变传动比传动,人们研究出了非圆齿轮,但是由于当时设计加工水平的限制,无法生产出复杂的,精度要求高的非圆齿轮,且生产出的非圆齿轮传动效率不高。因此非圆齿轮的实际生产并没有得到实际的推广和发展,仅在形状相对简单的椭圆齿轮副上有一定的研究。直到20世纪80年代,随着CAD/CAM系统、计算机技术在制造业的应用,非圆齿轮的生产设计才有了质的飞跃。非圆齿轮正式进入了实际生产领域。1.2非圆齿轮的特点及应用1.2.1 非圆齿轮的特点非圆齿轮最显著的特点是综合了圆形齿轮和凸轮机构的优势,能够准确地以变
9、传动比传递较大动力。另外,非圆齿轮可按运动要求进行精确的设计和制造,运动精度高;节曲线封闭的非圆齿轮可以单向连续的传动,获得周期性的变速比运动;非圆齿轮副的结构紧凑,非圆齿轮相对其它传统机构,具有传递效率高、刚性好、传动比较平稳、容易实现平衡等优点。但在应用方面却没有得到普及。关键制约它发展的原因就在于加工技术不够成熟。现有的加工制造方式生产率低下,成品率低,且难以保证零件的精度要求。因此,研究非圆齿轮的加工技术,对生产技术的提高,对社会产生的经济效益都有重大意义。1.2.2非圆齿轮的应用非圆齿轮机构可实现变传动比传动,非圆齿轮与某些机构组合可实现某些特殊的运动,其他机构若要实现其功能,则不可
10、避免的让其机构复杂化,巨型化。非圆齿轮机构在某些情况下还能够达到改善运动性能和动力性能的目的。目前,在航空航天、工程机械、机器人、船舶等领域得到了广泛的应用。 归纳非圆齿轮的应用类型主要有: (1)非圆齿轮机构:由一对非圆齿轮传动实现变传动比传动或间歇驱动机构。 (2)非圆齿轮与曲柄滑块机构组合:可实现滑块等速快回运动或行程中增、减速度。 (3)非圆齿轮与曲柄摇杆机构组合:可实现从动件的特殊运动要求。 (4)非圆齿轮与凸轮机构组合:可实现从动件的特殊运动规律。 (5)非圆齿轮与槽轮机构组合:可改善运动特性,减小启动时的加速度。 (6)非圆齿轮差动轮系机构:可实现输出轴:转角单纯增加或减少;连续
11、摆动;间歇摆动;间歇转动;摆动旋转等。第2章非圆齿轮画法研究2.1引言椭圆齿轮的绘制难度是实际上制约椭圆齿轮应用的主要因素,在现有的椭圆齿轮绘制方法里,很难找到一种快捷,灵敏的方式。实质上,椭圆齿轮标准化得阻碍就在于其画法没有得到规范。在本课题的研究中,也深受此制约的影响。此画法的研究属于一种探索,所绘制的椭圆齿轮是通过简单的阵列命令得到,其结果还不能令人满意,经综合对比分析,此方法相对其它方法具有计算简单、绘图快捷、齿形标准等优势。2.2非圆齿轮的基本参数设计椭圆齿轮的节曲线是封闭的,根据封闭节曲线上轮齿均匀分布的特点,则有椭圆周长 再根据椭圆周长的计算公式通过积分进行计算,可求出符合轮齿均
12、匀分布要求的常半轴A,椭圆曲线的短半轴椭圆齿轮偏心率的确定,根据上面求得的长短轴半径,求椭圆偏心率不产生根切的最大模数为齿数Z的确定,根据求出的模数和椭圆周长,可以得到齿数Z。我国规定了齿顶高系数和顶隙系数的标准值:1)正常齿制 当时,当m1mm时,2) 短齿制,齿顶高 齿根高压力角 我国规定分度圆压力角一般为202.3基于CAXA的椭圆齿轮画法设想1.利用caxa软件绘图功能里的椭圆绘制功能,见图2.1。图2.1 椭圆绘制2.在左下角输入相应的长短半轴,见图2.2,然后生成相应的椭圆节曲线。图2.2 椭圆参数3.确定齿顶高曲线与齿根曲线椭圆齿轮的齿顶高和齿根高,应在节曲线的法线方向计量。所以
13、,齿轮的齿顶曲线和齿根曲线,理论上是其节曲线的法向等距线,它们与节曲线之间的法向距离分别是齿顶高和齿根高。利用caxa绘图工具里的等距线命令,选取节曲线,输入齿顶高,选取相应的方向,然后生成了齿顶高曲线,见图2.3。图2.3 椭圆齿顶高曲线绘制齿根曲线绘制方法类似,见图2.4。图2.4 椭圆齿根曲线绘制 4.绘制齿廓曲线非圆齿轮的齿形,严格来说,是应该按照其齿廓曲线的解析方程来确定。用直线和圆弧来拟合其上的点,只要计算出的点多,则用这种方法得到的齿廓就够精确,不足之处就是方程式复杂,计算量大、费时繁琐。另一种方法是折算齿形,把各齿折算成其当量圆齿轮的齿形,此法只要按每个轮齿分别进行折算,其结果
14、得到的齿形也能达到一定的精确度,该法无需大量的计算,但过程依旧比较繁琐。进过本人研究,改进后,椭圆齿轮的画法得到了极大的简化。首先,利用绘图里的齿轮命令绘制一个单个的齿轮,把通过计算、查阅资料得到的相应参数填入下表,见图2.5。图2.5 单齿参数设置1点击下一步,单齿参数设置2,见图2.6。图2.6 单齿参数设置2勾选有效齿数,填入1,这样就生个了一个单个的齿,在有效齿起始角里填入84,这样生成的齿就是一个水平放置的单齿,有利于下一步的工作,如果生成的不是水平放置的单齿,则勾选“中心线(延长)” 然后点击完成 系统生成的图像见图2.7。图2.7 单齿图像绘制直线,连接中心线的中点和齿顶的中点,
15、再标注出这条线和水平方向中心线的夹角,见图2.8。图2.8 单齿角度测量用90减去这个角度,再把这个角度输入到有效齿起始角里 这样生成的单个齿,就是水平放置,再通过平移把这个单齿移动到短半轴的轴线和齿顶圆相交的位置,见图2.9。图2.9 设置单齿位置然后通过曲线阵列,输入相应齿数,就能生成相应的椭圆齿轮,见图2.10。图2.10 椭圆齿轮生成5. 删掉开始绘制的单齿,齿顶圆,齿根圆,和节曲线,这样一个完整的椭圆齿轮就绘制完成了,见图2.11。图2.11 椭圆齿轮此法大大减小了椭圆齿轮的计算量,节省大量时间,由于单齿是采用标准渐开线齿轮的齿形,为椭圆齿轮的标准化提供了前提。此外,此方法还可推广应
16、用到其他非圆直齿轮的绘制,在齿形相同的前提下,利用曲线阵列命令,可得到更多形式的非圆直齿轮。由于此画法基于caxa软件的曲线阵列命令,而曲线阵列命令的不完善导致生成的齿轮存在一定的偏移。导致的齿根过渡曲线不能完全连接,或者出现重叠、交叉等现象。2.4UG参数化建模绘制椭圆齿轮在本课题中,所使用的椭圆齿轮是用此方法得到,椭圆齿轮参数见表2.1使用笛卡尔坐标系进行设计,渐开线方程是固定的,一般来说齿轮压力角也是固定为20度,齿根到基圆之间的齿形由一段圆弧决定,其半径是。 齿数模数压力角齿顶高系数齿顶隙系数3062010.25齿顶高齿根高节曲线长半轴节曲线短半轴齿全高67.51008013.5表2.
17、1 椭圆齿轮参数1.输入表达式打开UG,进入工具的表达式选项,输入椭圆齿轮的各个参数。如图2.12。图2.12 表达式选项2.建立渐开线利用规律曲线,选择根据方程确定,将改成x,将改为y,将改为z。其他不管,生成渐开线如图2.13。使用规律曲线工具如下: 图2.13 渐开线3.完善齿面曲线以椭圆的短轴长为标准绘制三个圆,直径分别是d、和,进入x-y草绘,提取渐开线,将三个圆固定,直线将分度圆和渐开线的交点与原点连接,在渐开线下方画一条直线,此直线与上一直线的角度是,即,即半个齿的角度。见图2.14。图2.14 齿面曲线4.绘制完成齿形曲线采用镜像工具得到齿形曲线,以直线为中心,镜像另一半。镜像
18、参考线为上一步得到的参考线。见图2.15。图2.15 齿形曲线5.绘制完整齿形图利用基本曲线工具,将两段曲线连成圆角,生成完整齿形图,如图2.16。图2.16 基本曲线6.拉伸齿形采用菜单中的拉伸选项步得到的完整的齿形曲线,将其朝z的正方向拉伸距离20mm,如下图2.17。 图2.17 拉伸的齿7.画出整个椭圆画出整个椭圆的轮廓线,然后进入草图并进入拉伸区,拉伸椭圆,高度为20mm。拉伸椭圆如图2.18。 图2.18 拉伸的椭圆8.引用几何体 从UG的主菜单插入中进入关联复制的引用几何体位置下,点击引用几何体出现图2.18,选择图2.18的齿确定,选择路径确定之后得到图2.19的曲面图。 图2
19、.19 曲面图9.剪裁面从插入进入修剪目录下的修剪体得到图2.20剪切图,选择工具选项为面或平面。图2.20 剪切图10.切割得到齿形图2.20 完整齿轮第三章椭圆齿轮加工工艺设计3.1零件的分析图3.1 椭圆齿轮零件图图3.1是椭圆齿轮零件图,它是非圆齿轮泵的基本零件之一,通过键和轴连接在一起。其基本参数见表3.1 齿数模数压力角齿顶高系数齿顶隙系数3062010.25齿顶高齿根高节曲线长半轴节曲线短半轴齿全高67.51008013.5表3.1 椭圆齿轮参数3.1.1 零件的作用椭圆齿轮是齿轮泵的主要工作部件,是由两个相互啮合的齿轮组成,其中一个是主动齿轮,另一个为被动齿轮。两个齿轮的各个齿
20、间槽与泵体和两个端盖形成了密封的工作容腔。当齿轮旋转时,泵的吸油腔侧两个齿轮逐渐脱开,使这密封容腔容积逐渐增大,形成部分真空,油箱中油液在大气压力作用下经油管进入该腔,被吸入泵体内的油液充满齿间槽,并随着齿轮的旋转带到齿轮泵的压油腔。在压油侧,两个齿轮的轮齿逐渐啮合,使密封工作容腔减小,齿间油液被挤出,进入液压系统。随着齿轮的不断旋转,油液便不断的从吸油腔吸入,从压油腔排出。3.1.2 零件的工艺分析由椭圆齿轮的零件图可知,此零件是一个非标准零件,椭圆齿轮的外表面有三个需要加工的面,此外,表面还需加工一一个中心孔及键槽。因此可将它们分为三组加工表面。它们相互之间有一定的位置要求。现分析如下:
21、(1)以车削为加工方式的加工面,这一组加工面包括:上、下表面粗、精加工,220mm外圆粗、精加工。粗、精加工选择普通车床。上下表面都有粗糙度要求以及平行度要求。零件还需要加工一个50mm的中心孔。此中心孔跳动公差为0.01mm。 (2)中心孔上键槽的加工,中心孔上键槽的插铣加工。键槽加工有对称度的要求。 (3)齿轮齿形加工,分为粗铣、精铣齿形。 3.2椭圆齿轮加工工艺的问题和采取的措施由上分析可知,椭圆齿轮零件主要的加工是上下表面、中心孔、键槽及齿形。一般来说,保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此,对于椭圆齿轮来说,加工过程中的主要问题是齿形的铣削,保证孔的尺寸精度和位置精度,处
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 非圆齿轮加工技术的研究 毕业论文 齿轮 加工 技术 研究
链接地址:https://www.31doc.com/p-3975780.html