ZK蜗杆砂轮修整控制程序开发设计说明书.doc

eZK蜗杆砂轮修整控制程序开发作者：ee（ee）指导老师：ee摘要：根据ZK蜗杆磨削加工的精度要求，了解蜗杆磨削加工的过程，推导出蜗杆截面的数学方程，再根据空间啮合原理，建立磨削时的蜗杆砂轮空间坐标系，进一步推导出磨削阿基米德蜗杆时砂轮的数学模型和砂轮截面方程；再通过对砂轮修正参数的优化，得出最优的修整轮廓；最后通过VB开发能自动生成砂轮修整时的CNC程序，从而减少齿形误差，提高砂轮使用寿命。关键字：ZK蜗杆;砂轮修整;齿形误差;VB编程Control program development and dressing of ZK worm wheelAuthor: ee(ee)Tutor :eeeAbstract: According to the requirements of the ZK worm grinding accuracy, worm grinding process, the mathematical equation of the section, worm is deduced according to the principle of spatial mesh, again to create the grinding worm wheel space coordinate system and further deduce the mathematical model of grinding wheel and grinding wheel when grinding Archimedes worm section equation; Through the optimization of grinding wheel correction parameters again, it is concluded that the optimal trimming contour; Finally through VB development can automatically generate the CNC program when grinding wheel dressing, thus reducing the tooth profile error and increase the service life of the grinding wheel.Keywords: ZK worm; wheel dressing; tooth profile error; VB programming目 录1绪论11.1课题的国内外研究背景11.2研究课题的意义11.3 ZK蜗杆传动的特征31.4课题的研究内容32 ZK蜗杆的数学模型42.1建立坐标系42.2砂轮的数学建模5 2.2.1砂轮轴截面坐标内参数的几何关系5 2.2.2包含修整参数的砂轮模型72.3砂轮表面与蜗杆齿面相包络时的接触线方程82.4蜗杆数学模型的建立9 2.4.1蜗杆齿面方程9 2.4.2蜗杆轴向齿形方程10 2.4.3蜗杆法向齿形方程10 2.4.4蜗杆的法向齿形角113 砂轮的修整143.1引言143.2砂轮的修整14 3.2.1砂轮修整原理14 3.2.2砂轮修整程序主界面15 3.2.3砂轮修整程序流程图163.3实例17 3.3.1蜗杆轴向齿形误差随砂轮修整参数变化规律17 3.3.2砂轮修整前蜗杆齿顶处轴向齿形误差17 3.3.3不同砂轮半径修整前后蜗杆轴向齿形误差对比18 3.3.4砂轮修整前后轴向理论齿形对比20 3.3.5轴向齿形误差随导程角的变化规律213.4本章小结214砂轮修整控制软件234.1 软件功能23 4.1.1 系统功能模块23 4.1.2 模块功能描述234.2 设计分析24 4.2.1系统数据流程图24 4.2.2 数据库设计24 4.2.3 访问数据库264.3 用户软件界面29 4.3.1 系统主界面29 4.3.2 新建工件29 4.3.3 修改工件30 4.4.4 删除工件30 4.4.5 齿形修整314.4 运行环境说明31致谢32参考文献33351绪论1.1课题的国内外研究背景蜗杆副传动自18世纪70年代发明以来一直是重载传动的常用形式,其大传动比、紧凑的结构、较大的承载能力是其他传动形式难于比拟的。所以,世界上很多国家,尤其是工业发达的欧洲、美国、日本、前苏联等都积极研究、发展蜗杆副传动。除了早期的圆柱蜗杆副外,最有代表性的产品是:1922年,美国格里森公司总工程师E.Wildharber发明了平面直齿蜗杆传动,即威氏蜗杆(Wildharber Worm)。威氏蜗杆改变了传统的蜗杆传动的构型原理,将母面设定为蜗轮的廓面,且为平面直齿,成为近代平面包络环面蜗杆传动的前身;五十年代,日本人发展了此项技术,就是斜齿平面蜗轮传动(Plane Worm),并由租RIKEI公司成功地应用于减速器生产。1953年,前西德著名学者尼曼(Nieman)教授为蜗杆传动做出了新的贡献,发明了凹圆弧齿圆柱蜗杆传动,这就是著名的Cavex Worm”,亦称Nieman蜗杆。Nieman蜗杆的特点是蜗杆齿廓磨削工艺好,齿面瞬时接触线形状和方向易于形成润滑油膜,因而传动效率高,承载能力大、温升低、寿命长,其缺点是加工蜗轮的滚刀制造困难。1975年,日本学者酒井高男、牧充提出了可展齿面环面蜗杆传动;1985年,中国和日本学者韦云隆、酒井高男、大泉哲哉提出了“圆柱面为媒介齿面的环面蜗杆传动”;1996年,我国学者程福安、董明、王树人等又提出了一种新型锥面包络圆柱蜗杆传动。回顾蜗杆传动的发展历史,可以说齿型研究一直是蜗杆传动研究的一个相当活跃的方面。从以蜗杆为母面到以蜗轮为母面,从阿基米德蜗杆和渐开线蜗杆到平面、柱面、锥面包络环面蜗杆。这些发展与演变改善了蜗杆传动的润滑情况,提高了蜗杆传动的性能。近年来,我国蜗杆传动技术也得到了较快的发展。1971年,我国原一机部机械科学院齿轮研究室(现郑州机械科学研究所)与首都钢铁公司机械厂合作,吸取了Plane Worm和Cone Worm的优点,用独创的专用工具和制造工艺研制成功了我国第一套平面二次包络环面蜗杆传动副(又称SG-71型蜗杆副)并用于生产，经长期实践证明,其啮合性能良好,效果显著,获得国家发明二等奖。1983年,我国学者骆家舜对间接展成法形式的平面二次包络环面蜗杆传动的主要啮合特性给出了证明,在理论上做了更深入的研究。1988年,我国学者谭建平、张光辉提出了球面二次包络弧面蜗杆传动。1990年,我国学者王丽竹、彭琳提出了锥面和平面二次包络环面蜗杆传动。1991年,我国学者王国栋、刘鹊然提出了双自由度和角修正柱面二次包络环面蜗杆传动。1993年我国学者秦大同、张光辉讨论了锥面二次包络环面蜗杆传动的齿面接触和运动精度及齿面修形效果。1996年,我国学者刘鹊然提出了以蜗杆为母面的二次包络环面蜗杆传动。这些新型蜗杆传动都是很有生命力的高性能蜗杆传动。1.2研究课题的意义近年来我国对蜗杆的研究一般都集中在对环面蜗杆的研究上。对环面蜗杆传动而言,蜗杆齿面多为以蜗轮面为铲形面的包络面,蜗杆、蜗轮面的加工过程构成二次包络过程。二次包络环面蜗杆传动由于能实现瞬时双线接触,把蜗轮廓面上由于二类界限的限制所造成的非接触区变为接触区,从而显著扩展了蜗轮廓面的接触域,提高了承载能力。但是,其蜗轮的加工制造困难,蜗轮滚刀制造困难、寿命低,是制约二次包络环面蜗杆传动发展的主要原因;另外二次包络环面蜗杆传动对制造误差、安装误差、受载变形及热变形等各种误差非常敏感,因而影响了其实际的传动性能。因此在实际应用中主要还是以普通圆柱蜗杆传动装置为主。目前普通圆柱蜗杆传动装置,每年生产的数量相当大,使用的场合非常广,但由于普通圆柱蜗杆传动存在着承载能力差、传动效率低和使用寿命短等缺点,从而影响其使用效果和适用范围。因此,研究如何提高普通圆柱蜗杆传动的承载能力、传动效率和使用寿命,具有非常重要的实际意义。在这种情况下,产生了一种新型圆柱蜗杆传动装置即锥面包络圆柱蜗杆传动,简称ZK蜗杆,ZK蜗杆是由锥形刀具(铣刀或砂轮)包络而成的锥面包络圆柱蜗杆,其齿面是圆锥面族的包络曲面。ZK蜗杆轴线与刀具轴线在空间交错成一个与蜗杆分度圆柱的螺旋升角相等的角度。刀具高速旋转,它的刀刃在旋转中形成一个回转面。工件蜗杆则一面绕自己的轴线转动,一面沿轴线平移,并在回转一周的过程中前进一个导程。包络形成的螺旋面是非线性的,齿廓在各个截面均呈曲线形状。ZK蜗杆,按加工蜗杆齿面所采用的刀具的不同又可以分为ZK1-蜗杆(盘状锥面包络圆柱蜗杆),ZK2-蜗杆(指状锥面包络圆柱蜗杆)和ZK3-蜗杆(端锥面包络圆柱蜗杆) 本文中ZK蜗杆的加工方法采用盘状锥形砂轮磨削加工如图1-1所示。图1-1锥面包络圆柱蜗杆锥面包络圆柱蜗杆与普通圆柱蜗杆最根本的区别是:它的螺旋面是在锥形砂轮与蜗杆坯件的相对运动中所形成的包络面,与其它圆柱蜗杆传动类型相比,ZK蜗杆传动具有承载能力大、传动效率高、结构紧凑、工作平稳、大传动比、使用寿命长等优点,在机械设备的大功率传动中得到了越来越广泛的应用。而且由于锥面砂轮的母线是直线,易于修整,磨削工艺比较简单,且可得到较高的齿形精度,因而具有良好的可加工性。1.3 ZK蜗杆传动的特征（1）易磨削，生产效率高。常用的四种圆柱型蜗杆传动：ZA型（阿基米德型）、ZN型（法向直廓线型）、ZC型（圆弧线型）和ZI型（渐开线型）。前三种线型蜗杆的磨削工艺复杂，磨削时必须将砂轮母线修整成与蜗杆齿廓相共轭的曲线，因此这三种蜗杆一般不进行磨削加工，从而制造精度低、承载能力低、寿命短。ZI蜗杆虽然能够用直线刃车刀加工，而且可以用母线砂轮来磨削，但磨削需要专用的渐开线磨床，而这种磨床专用性太强，我国发展的较晚，因而往往需要采用其他方式来磨削。ZK蜗杆磨削时，将砂轮安置在蜗杆齿槽内，使刀具轴线与蜗杆轴线在空间交错成一个等于蜗杆分度圆柱上的导程角，在蜗杆与刀具的相对运动中所得到的砂轮表面的包络面即为ZK蜗杆齿面。由于砂轮的母线为直线，易于修正，故蜗杆磨削及蜗轮滚刀知道比较容易。而且磨削时，能同时磨削蜗杆两侧齿面，因而生产效率较高。（2）齿面非线性。ZA蜗杆、ZN蜗杆、ZI蜗杆这三种蜗杆在其齿面上均存在线性截形，而ZK蜗杆的齿面在任意方向的截形均为曲线，所以起初也有人将ZK蜗杆称为曲纹面圆柱蜗杆，但这样的称谓并不合适，因为ZC蜗杆传动也属于曲纹面圆柱蜗杆传动。这种齿面非线性给ZK蜗杆砂轮的三维数字化造型、检测度量、强度计算及接触分析带来了困难。（3）由于属于二次包络型蜗杆传动，所以ZK蜗杆的齿面曲率对于刀具参数的变化比较敏感。在实际加工中，由于磨损，刀具的参数也在时刻变化。如何既增加刀具的使用寿命，又保证齿形误差符合精度要求，并有利于ZK蜗杆砂轮共轭齿廓曲面间的润滑，是ZK蜗杆传动设计及制造的一个关键问题。（4）承载能力较高。由于ZK蜗杆易于磨削，所以可以采用渗碳、淬火等工艺，从而保证了该蜗杆传动具有较高的承载能力级寿命。1.4课题的研究内容蜗轮蜗杆机构是一种重要的传动元件，在机械行业有很广泛的应用。本课题重点根据砂轮修整器的结构，研究ZK蜗杆的磨削工艺，了解蜗杆的精加工方法，队蜗杆的磨削机理进行分析与计算、依据空间齿面啮合原理建立蜗杆磨削模型，推导蜗杆加工时的砂轮的理论轮廓，并开发主要用于螺纹磨床CNC砂轮修整器控制软件，能自动生成对应蜗杆的数控加工代码。2.电机选择2.1电动机选择2.1.1选择电动机类型2.1.2选择电动机容量电动机所需工作功率为：；工作机所需功率为：；传动装置的总效率为：；传动滚筒 滚动轴承效率 闭式齿轮传动效率 联轴器效率 代入数值得：所需电动机功率为：略大于 即可。选用同步转速1460r/min ；4级 ；型号 Y160M-4.功率为11kW2.1.3确定电动机转速取滚筒直径1.分配传动比（1）总传动比(2)分配动装置各级传动比取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比则低速级的传动比2.1.4 电机端盖组装CAD截图 图2.1.4电机端盖2.2 运动和动力参数计算2.2.1电动机轴 2.2.2高速轴2.2.3中间轴2.2.4低速轴2.2.5滚筒轴3.齿轮计算3.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1按传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。2绞车为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB 10095-88）。3材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280 HBS，大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240 HBS，二者材料硬度差为40 HBS。4选小齿轮齿数，大齿轮齿数。取5初选螺旋角。初选螺旋角3.2按齿面接触强度设计由机械设计设计计算公式（10-21）进行试算，即3.2.1确定公式内的各计算数值（1）试选载荷系数1。（2）由机械设计第八版图10-30选取区域系数。（3）由机械设计第八版图10-26查得，则。（4）计算小齿轮传递的转矩。（5）由机械设计第八版表10-7 选取齿宽系数（6）由机械设计第八版表10-6查得材料的弹性影响系数（7）由机械设计第八版图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 。13计算应力循环次数。（9）由机械设计第八版图（10-19）取接触疲劳寿命系数; 。（10）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数S=1，由机械设计第八版式（10-12）得（11）许用接触应力3.2.2计算（1）试算小齿轮分度圆直径=49.56mm（2）计算圆周速度（3）计算齿宽及模数 =2mmh=2.252.252=4.5mm49.56/4.5=11.01（4）计算纵向重合度0.318124tan=20.73（5）计算载荷系数K。已知使用系数根据v= 7.6 m/s,7级精度，由机械设计第八版图10-8查得动载系数由机械设计第八版表10-4查得的值与齿轮的相同，故由机械设计第八版图 10-13查得由机械设计第八版表10-3查得.故载荷系数11.111.41.42=2.2（6）按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径，由式（10-10a）得（7）计算模数 3.3按齿根弯曲强度设计由式（10-17）3.3.1确定计算参数（1）计算载荷系数。 =2.09（2）根据纵向重合度 ，从机械设计第八版图10-28查得螺旋角影响系数（3）计算当量齿数。（4）查齿形系数。由表10-5查得（5）查取应力校正系数。由机械设计第八版表10-5查得（6）由机械设计第八版图10-24c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ；大齿轮的弯曲强度极限 ；（7）由机械设计第八版图10-18取弯曲疲劳寿命系数 ，；（8）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S1.4,由机械设计第八版式（10-12）得（9）计算大、小齿轮的 并加以比较。=由此可知大齿轮的数值大。3.3.2设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于由齿面齿根弯曲疲劳强度计算 的法面模数，取2，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度得的分度圆直径100.677mm 来计算应有的齿数。于是由取 ，则 取 3.4几何尺寸计算3.4.1计算中心距a=将中以距圆整为141mm.3.4.2按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正。3.4.3计算大、小齿轮的分度圆直径3.4.4计算齿轮宽度圆整后取.低速级取m=3;由 取圆整后取表 1高速级齿轮：名称代号计 算 公 式 小齿轮大齿轮模数m22压力角2020分度圆直径d=227=54=2109=218齿顶高齿根高齿全高h齿顶圆直径表 2低速级齿轮：名称代号计 算 公 式 小齿轮大齿轮模数m33压力角2020分度圆直径d=327=54=2109=218齿顶高齿根高齿全高h齿顶圆直径4.轴的设计4.1低速轴4.1.1求输出轴上的功率转速和转矩 若取每级齿轮的传动的效率,则4.1.2求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为圆周力 ,径向力 及轴向力 的4.1.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据机械设计第八版表15-3,取 ,于是得输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩, 查表考虑到转矩变化很小,故取 ,则:按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5014-2003或手册,选用LX4型弹性柱销联轴器,其公称转矩为2500000 .半联轴器的孔径 ,故取 ,半联轴器长度 L=112mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度.4.1.4轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案 图4-1（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)根据联轴器为了满足半联轴器的轴向定位要示求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取挡圈直径D=65mm.半联轴器与轴配合的毂孔长度,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故1-2 段的长度应比 略短一些,现取.2)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承30313。其尺寸为dDT=65mm140mm36mm，故 ；而。3）取安装齿轮处的轴段4-5段的直径 ；齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为90mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度 ，故取h=6mm ，则轴环处的直径 。轴环宽度 ，取。4）轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取 低速轴的相关参数：表4-1功率转速转矩1-2段轴长84mm1-2段直径50mm2-3段轴长40.57mm2-3段直径62mm3-4段轴长49.5mm3-4段直径65mm4-5段轴长85mm4-5段直径70mm5-6段轴长60.5mm5-6段直径82mm6-7段轴长54.5mm6-7段直径65mm（3）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按查表查得平键截面b*h=20mm12mm，键槽用键槽铣刀加工，长为L=63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。4.2中间轴4.2.1求输出轴上的功率转速和转矩4.2.2求作用在齿轮上的力（1）因已知低速级小齿轮的分度圆直径为：（2）因已知高速级大齿轮的分度圆直径为：4.2.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据表15-3,取 ,于是得：轴的最小直径显然是安装轴承处轴的直径。图 4-24.2.4初步选择滚动轴承.（1）因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为dD*T=35mm72mm18.25mm，故，；（2）取安装低速级小齿轮处的轴段2-3段的直径 ；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为95mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取h=6mm，则轴环处的直径。轴环宽度，取。（3）取安装高速级大齿轮的轴段4-5段的直径齿轮的右端与右端轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为56mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。 4.2.5轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按查表查得平键截面b*h=22mm14mm。键槽用键槽铣刀加工，长为63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。中间轴的参数：表4-2功率10.10kw转速362.2r/min转矩263.61-2段轴长29.3mm1-2段直径25mm2-3段轴长90mm2-3段直径45mm3-4段轴长12mm3-4段直径57mm4-5段轴长51mm4-5段直径45mm4.3高速轴4.3.1求输出轴上的功率转速和转矩若取每级齿轮的传动的效率,则4.3.2求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为4.3.3初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为45钢,调质处理.根据表15-3,取 ,于是得：输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径.为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩 , 查表 ,考虑到转矩变化很小,故取 ,则:按照计算转矩 应小于联轴器公称转矩的条件,查标准GB/T 5014-2003 或手册,选用LX2型弹性柱销联轴器,其公称转矩为560000 .半联轴器的孔径 ,故取 ,半联轴器长度 L=82mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度.4.4轴的结构设计4.4.1拟定轴上零件的装配方案图4-34.4.2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)为了满足半联 轴器的轴向定位要示求,1-2轴段右端需制出一轴肩,故取2-3 段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取挡圈直径D=45mm .半联轴器与轴配合的毂孔长度 ,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上 而不压在轴的端面上,故 段的长度应比 略短一些,现取.2)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为d*D*T=45mm*85mm*20.75mm，故 ；而 ，mm。3）取安装齿轮处的轴段4-5段,做成齿轮轴；已知齿轮轴轮毂的宽度为61mm，齿轮轴的直径为62.29mm。4）轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离l=30mm，故取。 5）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按 查表查得平键截面b*h=14mm*9mm ，键槽用键槽铣刀加工，长为L=45mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为14mm9mm70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为m6。高速轴的参数：表4-3功率10.41kw转速1460r/min转矩1-2段轴长80mm1-2段直径30mm2-3段轴长45.81mm2-3段直径42mm3-4段轴长45mm3-4段直径31.75mm4-5段轴长99.5mm4-5段直径48.86mm5-6段轴长61mm5-6段直径62.29mm6-7段轴长26.75mm6-7段直径45mm5.齿轮的参数化建模5.1齿轮的建模（1）在上工具箱中单击按钮，打开“新建”对话框，在“类型”列表框中选择“零件”选项，在“子类型”列表框中选择“实体”选项，在“名称”文本框中输入“dachilun_gear”，如图5-1所示。图5-1“新建”对话框2取消选中“使用默认模板”复选项。单击“确定”按钮，打开“新文件选项”对话框，选中其中“mmns_part_solid”选项，如图5-2所示，最后单击”确定“按钮，进入三维实体建模环境。图5-2“新文件选项”对话框（2）设置齿轮参数1在主菜单中依次选择“工具”“关系”选项，系统将自动弹出“关系”对话框。2在对话框中单击按钮，然后将齿轮的各参数依次添加到参数列表框中，具体内容如图5-4所示，完成齿轮参数添加后，单击“确定”按钮，关闭对话框。图5-3输入齿轮参数（3）绘制齿轮基本圆在右工具箱单击，弹出“草绘”对话框。选择FRONT 基准平面作为草绘平面，绘制如图5-4所示的任意尺寸的四个圆。（4）设置齿轮关系式，确定其尺寸参数1按照如图5-5所示，在“关系”对话框中分别添加确定齿轮的分度圆直径、基圆直径、齿根圆直径、齿顶圆直径的关系式。2双击草绘基本圆的直径尺寸，将它的尺寸分别修改为、修改的结果如图5-6所示。 图5-4草绘同心圆 图5-5“关系”对话框 图5-6修改同心圆尺寸 图5-7“曲线：从方程”对话框（5）创建齿轮齿廓线1在右工具箱中单击按钮打开“菜单管理器”菜单，在该菜单中依次选择“曲线选项” “从方程” “完成”选项，打开“曲线：从方程”对话框，如图5-7所示。2在模型树窗口中选择坐标系，然后再从“设置坐标类型”菜单中选择“笛卡尔”选项，如图5-8所示，打开记事本窗口。3在记事本文件中添加渐开线方程式，如图5-9所示。然后在记事本窗中选取“文件” “保存”选项保存设置。图5-8“菜单管理器”对话框 图5-9添加渐开线方程4选择图5-11中的曲线1、曲线2作为放置参照，创建过两曲线交点的基准点PNTO。参照设置如图5-10所示。曲 线1曲 线 2图5-11基准点参照曲线的选择 图5-10“基准点”对话框5如图5-12所示，单击“确定”按钮，选取基准平面TOP和RIGHT作为放置参照，创建过两平面交线的基准轴A_1，如图6-13所示。图5-12“基准轴”对话框 图5-13基准轴A_16如图5-13所示，单击“确定”按钮，创建经过基准点PNTO和基准轴A_1的基准平面DTM1,如图5-14所示。5 5-15基准平面对话框 5-15基准平面DTM17如图5-16所示，单击“确定”按钮，创建经过基准轴A_1，并由基准平面DTM1转过“-90/z”的基准平面DTM2，如图5-17所示。图5-16“基准平面”对话框 图5-17基准平面DTM28镜像渐开线。使用基准平面DTM2作为镜像平面基准曲线，结果如图5-18所示。图5-18镜像齿廓曲线（6）创建齿根圆实体特征1在右工具箱中单击按钮打开设计图标版。选择基准平面FRONT作为草绘平面，接收系统默认选项放置草绘平面。2在右工具箱中单击按钮打开“类型”对话框，选择其中的“环”单选按钮，然后在工作区中选择图5-19中的曲线1作为草绘剖面。再图标中输入拉伸深度为“b”，完成齿根圆实体的创建，创建后的结果如图5-20所示。图5-19草绘的图形 5-20拉伸的结果（7）创建一条齿廓曲线1在右工具箱中单击按钮，系统弹出“草绘”对话框，选取基准平面FRONT作为草绘平面后进入二维草绘平面。2在右工具箱单击按钮打开“类型”对话框，选择“单个”单选按钮，使用和并结合绘图工具绘制如图5-21所示的二维图形。图 5-21 草绘曲线图 5-22显示倒角半径3打开“关系”对话框，如图5-22所示，圆角半径尺寸显示为“sd0”，在对话框中输入如图5-23所示的关系式。图5-23“关系“对话框（8）复制齿廓曲线1在主菜单中依次选择“编辑” “特征操作”选项，打开“菜单管理器”菜单，选择其中的“复制”选项，选取“移动”复制方法，选取上一步刚创建的齿廓曲线作为复制对象。图5-24依次选取的 菜单2选取“平移”方式，并选取基准平面FRONT作为平移参照，设置平移距离为“B”，将曲线平移到齿坯的另一侧。图5-25输入旋转角度3继续在“移动特征”菜单中选取“旋转”方式，并选取轴A_1作为旋转复制参照，设置旋转角度为“asin(2*b*tan(beta/d)”，再将前一步平移复制的齿廓曲线旋转相应角度。最后生成如图5-26所示的另一端齿廓曲线。图5-26创建另一端齿廓曲线（9）创建投影曲线1在工具栏内单击按钮，系统弹出“草绘”对话框。选取“RIGUT”面作为草绘平面，选取“TOP”面作为参照平面，参照方向为“右”，单击“草绘”按钮进入草绘环境。2绘制如图5-27所示的二维草图，在工具栏内单击按钮完成草绘的绘制。图5-27绘制二维草图3主菜单中依次选择“编辑” “投影”选项，选取拉伸的齿根圆曲面为投影表面，投影结果如下图5-28所示。图5-28投影结果（10）创建第一个轮齿特征1在主菜单上依次单击“插入” “扫描混合”命令，系统弹出“扫描混合”操控面板，如图5-29所示。2在“扫描混合”操控面板内单击“参照”按钮，系统弹出“参照”上滑面板，如图6-30所示。图5-29 “扫描混合”操作面板 图5-30“参照”上滑面板3在“参照”上滑面板的“剖面控制”下拉列表框内选择“垂直于轨迹”选项，在“水平/垂直控制”下拉列表框内选择“垂直于曲面”选项，如图5-30示。4在绘图区单击选取分度圆上的投影线作为扫描混合的扫引线，如图5-31示。扫描引线图5-31选取扫描引线5在“扫描混合”操作面板中单击“剖面”按钮，系统弹出“剖面”上滑面板，在上方下拉列表框中选择“所选截面”选项，如图5-32所示。图5-32“剖面”上滑面板 图5-33 选取截面6在绘图区单击选取“扫描混合”截面，如图5-33所示。7在“扫描混合”操控面板内单击按钮完成第一个齿的创建，完成后的特征如图5-34所示。图5-34完成后的轮齿特征 图5-35“选择性粘贴“对话框(11)阵列轮齿1单击上一步创建的轮齿特征，在主工具栏中单击按钮，然后单击按钮，随即弹出“选择性粘贴”对话框，如图5-35所示。在该对话框中勾选“对副本应用移动/旋转变换”，然后单击“确定”按钮。图5-36 旋转角度设置 图5-37复制生成的第二个轮齿2单击复制特征工具栏中的“变换”，在“设置”下拉菜单中选取“旋转”选项，“方向参照”选取轴A_1，可在模型数中选取，也可以直接单击选择。输入旋转角度“360/z”,如图6-36所示。最后单击按钮，完成轮齿的复制，生成如图6-37所示的第2个轮齿。3在模型树中单击刚刚创建的第二个轮齿特征，在工具栏内单击按钮，或者依次在主菜单中单击“编辑” “阵列”命令，系统弹出“阵列”操控面板，如图6-38所示。图5-38 “阵列”操控面板图5-39 完成后的轮齿 图5-40齿轮的最终结构4在“阵列”操控面板内选择“轴”阵列，在绘图区单击选取齿根园的中心轴作为阵列参照，输入阵列数为“88”偏移角度为“360/z”。在“阵列”操控面板内单击按钮，完成阵列特征的创建，如图5-39所示。5最后“拉伸”、“阵列”轮齿的结构，如图5-40所示致谢本论文是在ee老师的悉心指导下完成的。e老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，后文是被我人为屏蔽掉了，想要原版吗？小伙伴，在第2章电机选择CAD图里找我联系方式吧，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向e老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。感谢CAD培训中心老师的指导和帮助。参考文献1王定.矿用小绞车M.北京:煤炭工业出版社,1981.2程居山.矿山机械