滚齿差动挂轮的计算机辅助选择

本科毕业论文（设计） 论文题目： 滚齿差动挂轮的计算机辅助选择 学生姓名： 所在院系： 机电学院 所学专业： 机电技术教育 导师姓名： 完成时间： 摘 要 在 滚齿机床上加工齿轮时，需要计算挂轮，但是差动挂轮的计算选择尤其繁琐，在齿轮传动中，螺旋齿 (斜齿轮 )运动和动力的传递是依靠接触轨迹沿着轴向移动实现的，因此斜齿轮的加工精度直接影响了斜齿轮的工作平稳性。 而斜齿轮的各种机械加 工方法中 ， 其首要步骤是进行差动挂轮选择计算 ， 但是由于传统的手工计算来选配挂轮是达不到快速准确的要求的 ， 基于上述原因 ，我们在研究差动挂轮选择算法的基础上 ， 运用了计算机技术开发了机床差动挂轮选择软件 ， 选择这个课题的目的就是改变传统的滚齿机差动挂轮的选择 ， 找到一种简便快捷精度高的方法 ， 代替传统那种费时而且容易出错的查表法 ， 这种方法精度很低 ， 有时侯甚至出现调整机床的挂轮配备和安装条件不能满足挂轮分配计算的要求 。 关键词 ： 滚齿机差动挂轮数据库 ， 计算精度 ， c 语言程序 ， 计算机 ， 比值挂轮表 1 Differential gear hobbing selection of computer-aided Abstract Gear hobbing machine processing in bed when the gear requirements, but the calculation of the differential gear selection especially cumbersome in gear, the helical gear (helical gear) movement and the driving force is to rely on the transmission of axial movement along the access track to achieve, so the machining precision helical gear has a direct impact on the work of helical gear stability. The use of computer-assisted support options to meet on the set is equipped with gear requirements. In this paper, the use of computer technology to solve differential gear selection tools that exist in the database form, gear and traditional methods to find the problem of low accuracy, improved differential gear machine tool accuracy and search speed, the actual production to meet the needs . Keywords ： Gear cutting machine, Precision, Computer, Program. 目 录 前言 . 0 1 滚齿差动挂轮的计算机辅助选择的发展 . 错误 !未定义书签。 2 主要研究内容 . 错误 !未定义书签。 3 国内外研究现状 . 错误 !未定义书签。 4 滚齿差动挂轮的计算机辅助选择基本原理 . 错误 !未定义书签。 4.1 挂轮的选择原理 . 错误 !未定义书签。 4.2 挂轮的计算与选择 . 错误 !未定义书签。 4.2.1 挂轮的选择 . 错误 !未定义书签。 4.2.2 差动挂轮分配计算与数据库的 生成： . 错误 !未定义书签。 5 机床传动系统分析 . 错误 !未定义书签。 5.1 加工直齿圆柱齿轮的调整计算 . 错误 !未定义书签。 5.1.1 主运动传动链 . 错误 !未定义书签。 5.1.2 分齿运动传动链 . 错误 !未定义书签。 5.1.3 轴向进给运动传动链 . 错误 !未定义书签。 5.2 加工斜齿轮圆柱齿轮的调整计算 . 错误 !未定义书签。 5.2.1 主运动传动链 . 错误 !未定义书签。 5.2.2 分齿运动传动链 . 错误 !未定义书签。 5.2.3 轴向紧急运动传动链 . 错误 !未定义书签。 5.2.4 运动传动链 . 错误 !未定义书签。 6 程序思路 . 错误 !未定义书签。 7 程序设计 . 11 7.1 界 面设计 . 11 7.2 程序流程 . 11 7.3 c 语言程序框图 . 13 7.4 滚齿机差动挂轮的计算机辅助选择的 c 语言程序 . 14 结束语 . 17 致谢 . 18 参考文献 . 19 1 前言 滚齿机加工 齿轮时需要计算挂轮 ， 特别是加工斜齿圆柱齿轮 ， 大质数圆齿轮和用切向走刀加工蜗轮时还需要计算差动挂轮 。 由于差动挂轮的速比时一个复杂的数据 ， 若采用手工计算其运算过程很容易出错 ， 同时也难于搭配成满足要求的实用挂轮 ， 即使采用查表法也很繁琐 。 在齿轮传动中 ， 螺旋齿 (斜齿轮 )运动和动力的传递是依靠接触迹沿轴向移动实现的 ， 因此斜齿轮的加工精度直接影响着斜齿轮工作的平稳性 。 而在斜齿轮的各种机械加工方法中 ， 其首要步骤是进行差动挂轮选择计算 。 因为差动挂轮给工件以附加运动 ， 切出螺旋齿 ， 因此它的分配计算精度就决定了被加工齿轮螺旋角的 加工精度 。 另外 ， 差动挂轮的速比值直接影响被加工齿轮的精度 ， 只有精确选用挂轮才能满足加工要求 。 如果我们利用计算机运算速度快 ， 计算精度高且具有很强的逻辑判断能力这一特点编写相关的应用程序 ， 就能很好的解决上述问题 。 1 滚齿差动挂轮的计算机辅助选择的发展 在齿轮传动中 ， 螺旋齿 (斜齿轮 )运动和动力的传递是依靠接触迹沿轴向 动实现的 ， 因此斜齿轮的加工精度直接影响着斜齿轮工作的平稳性 。 而在斜齿轮的各种机械加工方法中 ， 其首要步骤是进行差动挂轮选择计算 。 因为差动挂轮给工件以附加运动 ， 切出螺旋齿 ， 因此它的分配计算精度就决定了 被加工齿轮螺旋角的加工精度 。 传统的挂轮计算方法是采用传动比计算和图表相结合的方法 ， 即首先计算出传动比的数值 ， 然后利用因数分解法、渐近法、直接加合法、比重加合法、校正乘合法等方法 ， 再根据其相应的图表 ， 查出与该传动比相对应的挂轮齿数 。 这些方法费时、易出错 ， 并且挂轮分配计算精度低 ， 甚至出现被调整机床的挂轮配备和安装条件不能满足挂轮分配计算的要求 。 通常机械加工中所配备的挂轮有 54 种，齿数从 20 齿 127 齿，按照 54 种齿轮，每 4 个齿轮一种组合，则一共有 99985110 种不同的组合。显然通过手工计算来选配挂轮是达不 到快速、准确的要求的。 基于上述原因，我们在研究了差动挂轮选择算法的基础上，运用计算机技术开发了机床差动挂轮选择软件，满足了用户根据自己实际机床挂轮配备情况进行设置的需求，并在实际应用中取得了良好的效果。 在中国 滚齿差动挂轮的计算机辅助选择 取得成绩的同时，也必须看到我们的企业对它仍存在很大的误区。主要是对计算机辅助选择的认识不足，缺乏这方面的发展战略。没有从企业发展战略的高度去思考其的重要性，更别说实施。他们 主要 2 选择方式仍然是传 统的人工查表模式。 至于什么是计算机辅助设计 ， 如何开展，完全一窍不通 ， 有部分企业 甚至觉得自己在传统行业里已经做得很不错 ， 不需要花精力开拓计算机辅助设计 。 这种目光短视的行为给企业带来的是在信息化进程中企业抗风险能力差 ， 丧失可能的发展机会 。 2 主要研究内容 通过课本的学习了解滚齿差动挂轮的计算机辅助选择原理和基础知识 ， 比较传统的挂轮选择的弊端不足 。 意识到一种新型的选择方式的开发的重要性 。 在研究的前期对 c语言有了深刻的了解 ， 根据工作的实际需要编写 c语言程序的框图 ， 编写出了一套正确的程序用于选择滚齿机差动挂轮 ， 调试程序界面 。 计算传动比且传动比必须满足装配条件 ， 运用了计算机技术开发了机床差动挂 轮选择软件 ， 满足了用户根据自己实际机床挂轮配备情况进行设置的需求 。 进行差动挂轮选择计算 ， 检测挂轮能否正确的安装和啮合 。 3 国内外研究现状 在中国 滚齿差动挂轮的计算机辅助选择 取得成绩的同时 ， 也必须看到我们的企业对它仍存在很大的误区 。 主要是对计算机辅助选择的认识不足 ， 缺乏这方面的发展战略 。 没有从企业发展战略的高度去思考其的重要 ， 更别说实施 。 他们主要选择方式仍然是传统的人工查表模式 。 至于什么是计算机辅助设计 ， 如何开展 ，完全一窍不通 ， 有部分企业甚至觉得自己在传统行业里已经做得很不错 ， 不需要花精力开拓计算机辅助设计 。 这种目光短视的行为给企业带来的是在信息化进程中企业抗风险能力差 ， 丧失可能的发展机会 。 4 滚齿差动挂轮的计算机辅助选择基本原理 4.1 挂轮的选择原理 在滚齿机上加工斜齿圆柱齿轮时 ， 需计算和调整差动挂轮 ， 从机床配备的变换齿轮中选出 4 个符合条件的齿轮作为差动挂轮 。 现以 Y3180 H 型滚齿机为例 ，该机配备了 53 个变换齿轮 ， 设被加工齿轮的法向模数 m， 螺旋角为 B， 滚刀头数为 k， 需要选配的 4 个挂轮的齿数分别为 a、 b、 c、 d ， 计算公式为 (a/b) (c/d) = 9sinB/(mk)1 （ 1） 设等号左边的值为 x， 右边为 i， 如果 x 充分接近 i 就可选用这 4 个挂轮 。 传统的方法是查比值挂轮表 ， 即把 x 值按从小到大的顺序和每组挂轮对应起来列成列表 ， 但此表比值约有 18 000 个数据 ， x-i 精度一般为 510-5。 现在借助 计 3 算机使比 值数据的个数可增加约一百倍 ， 精度可以根据要求设定 ， 一般可达 10-5。在其中选出最理想的一组 ， 在其它条件不变的情况下 ， 可减少误差 ， 提高齿轮加工精度 。 在程序中 (具体程序及运行结果略 )， 假定 m 为 3， A 为从运行结果可以看出 ， 输出的 5 组数据中 ， 第一组精度最高 ， x-i 的值达到 10-6。 用比值挂轮表查得比值和挂轮分别为 0.90210， 43， 36， 63， 77， 而 i 值为 0.902117398，精度 为 0.000017， 所以选择程序输出的第一组挂轮 ， 计算精度提高了 17 倍 。 对程序说明如下 ： (1)程序中 A 为螺旋角 B 的弧度数 。 (2)赋值语句必须放在变量声明之后 ， 否则程序出错 。 (3)在赋值语句 x=1.0ac/b/d 中，加了浮点常量系数 1.0，使整 a， b， c， d的值能够正确地传递给浮点量 x。 (4)循环体中的 break 语句使程序及时跳出循环 ，否则将增加循环次数，程度出错。 (5)对程序中个别数据加以调整，还可以扩展到其它型号的滚齿机。 传动比的计算公式 ： I a/bc/d 2 （ 2） 式子中 I 要求的传动比 a， b， c， d 挂轮的齿数 加工斜齿圆柱齿轮时差动公式： I=ASsin /(mk) （ 3） 式子中 I 要求的传动比 A 差动 挂轮定数 工件分度圆螺旋角 k 滚刀头数 m 工件法面模数 4.2 挂轮的计算与选择 4.2.1 挂轮的选择 滚齿差动挂轮的计算机辅助选择基本原理及公式绝对误差是指理论传动比与所选挂轮组传动比之差 ， 采用挂论的目的是为了扩大变速范围而又不至于使变速箱的结构太复杂 。 一般所选的挂轮组传动比与输入的传动比之差应小于绝对误差 ， 这也是挂轮选择的基本条件 。 另外挂轮组还应当满足条件 ： a+bc+20、 c+db+20； 条件 ： ai+， 则所有的齿数小于 d 的挂轮都不可能成立 ， 同样 ， 如果 d 有 (a/b) (c/d) #include #include Int a41= 20， 23， 24， 25， 30， 33， 34， 35， 37， 40， 41， 43， 45， 47， 48， 50， 53， 55， 57， 58， 59， 60， 61， 62， 65， 67， 70， 71， 73， 75，79， 80， 83， 85， 89， 90， 92， 95， 97， 98， 100 ； Int I， j， k， l， b， n=1， K， Z， X； Float db， e， m， c， j， M， A， N， H， L； Clrscr()； Printf(“n 计算机辅助齿轮加工程序 ”)； Printf(“n 1.斜齿轮 2.直齿轮 0.结束 ”)； Printf(“n 请选： ”)； scanf(“%d”， &X)； If(X2)exit()； If(X=1) Printf(“n 螺旋角 A=”)； scanf(“%f”， &A)； Printf(“法向模数 M=”)； scanf(“%f”， &M)； Printf(“齿轮齿数 Z=”)； scanf(“%f”， &Z)； Printf(“滚刀头数 K=”)； scanf(“%f”， &K)； Printf(“单式分齿挂轮 ”)； For(i=0； ial+15&aj+alai+15)&(ai!=aj&aj!=ak&ai!=al)&(aj!=ak&aj!=al&ak!=al) Printf(“%d %d %d %d”， ai， aj， ak， al)； Printf(“%e”， c=1.0* al*ak/ai/aj-db)； If(n%2=0) printf(“n”)； n=n+1； 16 Printf(“n D 顶 =%6.2f”， M*(Z+2)； Printf(“n D 根 =%6.2f”， M*(Z-2.5)； N=float(0.11*Z+0.5)； Printf(“ 跨齿数 N=%2.0f”， N)； L=M*(2.9521*(N-0.5)+0.014*Z)； Printf(“ 公法线 L=%6.2f”， L)； Printf(“ 全齿高 H=%6.2f”， 2.25*M)； If(X=1) Printf(“n 请选择（ 1-重新输入精度 /0-结束 ： ） ”)； Scanf(“%f”， &e)； If(e!=0) goto label_1； 17 结束语 由于我们编写了计算机辅助齿轮加工程序 ， 从而可以方便快捷 ， 准确的选择出所需要精度的挂轮 ， 同时还自动输出齿轮部分的几何参数 ， 实现了滚齿机加工齿轮时计算挂轮 相关数据的自动化 当有许多不同的机床需要挂轮选择 时 ， 不同机床表现在本程序中就是不同的文件 。 而且这些文件还可以在不同的用户间交流 ， 这就大大的提高了程序的通用性 ， 本程序为差动挂轮设计 ， 但可以不用修改就用于其他任何挂轮计算 ， 很有推广应用的价值 。 18 致谢 在本次毕业设计的设计过程中，我意识到了很多方面的问题，特别 是 在论文的撰写方面更存在很