CAD技术在渐开线齿轮指形铣刀样板设计中的应用.pdf

第 5期 2 0 0 7年 5月 机 械设 计 与 制造 ma c h i n e r v de s i a n ma n u f a c t u r e 一 2 7 一 文章编号 1 0 0 1 3 9 9 7 2 0 0 7 0 5 0 2 0 7 0 2 c a d技术在渐开线齿轮指形铣刀样板设计中的应用 路永洁 辽宁省机械研究院有限公司 沈阳 1 1 0 0 3 2 de s i g n an d i mp l e me n t a t i o n o n t h e f i n g e r mi l l i n g c u t t er t e mp l e t o f i n v o l u t i n g g e a r wi t h cad l u y o n g j i e l i a o n i n g p r o v i n c i a l ma c h i n e r y r e s e a r c h i n s t i t u t e c o l t d s h e n y a n g 1 1 0 0 3 2 c h i n a 摘要 齿轮指形铣刀样板是加工大模数齿轮的主要辅助工具 用微机辅助设计齿轮刀具样 板 速度快 数据准确 并能直接绘制样板 曲线图形 本文着重 阐述 了渐开线齿轮齿根过渡曲线的 确定以及使 用微机设计齿轮指形铣刀样板的方法 关键词 渐开线齿轮 指形铣刀 样板 c a d a b s t r a c t t h e fi n g e r m i l li n g c u t te r t e m p le t of i n v o l u t i n g g e a r is t h e a s s is t a n t t o o l m o s t l y t o m a c h i n i n g b i g mo d u l u s gear i n t h is a r t i c l e t h e c o n fir m a t i o n oft r a n s i t i o n a l c u r v i l i n e o n i n v o l u t i n g gear r o o t is e x p a t i a t e d a n d t he d e s i g n i n g m e t h o d w i t h c a df o r fin g e r m i l l i n g c u t t e r t e m p l e t is d is c uss e d i t is r a p i d a n d a c c u r ate i n des i gn a n d d r a w i n g t h e fin ger m i l l i n g c u t t e r t e m p l e t w i t h c a d ke y wo r d s i n v o l u t i n g g e a r fi n g e r mi l l i n g c u t t e r te mp l e t c u r v i l i n e co mp u t e r ai d e d de s i g n c ad 中图分类号 t h1 2 2 文献标识码 a 1引言 水利电力系统使用的大型启闭机 起重机等设备上 经常 用到模数大于 2 0 m甚至到 4 0 m的直齿圆柱外齿轮副做为最终 传动 这种大模数齿轮 常用指形齿轮铣刀按仿形法加工而成 而在制造指形齿轮铣刀时 必须要有精密度高的刀具样板来辅 助检测 而渐开线齿轮齿廓曲线的计算及其推导方法均已有成 熟的理谢 b l 3 但对于渐开线齿轮齿根过渡曲线的形式因加工方 法不同有较大差异 用展成法加工渐开线齿轮 例如用滚刀滚切 齿轮 齿轮的齿根过渡曲线是展成过程中由刀具的齿顶尖角形 成的长幅渐开线 用仿成法加工渐开线齿轮 例如用成形铣刀铣 切齿轮 齿轮的齿根过渡曲线取决于刀部的头部 或外圆顶部 廓型 同样铣切齿轮的刀具 指形铣刀与圆盘铣刀因各自的制造 工艺不同 加工齿轮齿根过渡曲线部分的刀具廓型也不相同 形 成的齿轮齿根过渡曲线也有差异 结合工厂生产实际需要及大型水利启闭机的传动特点 就 仿形法加工直齿圆柱外齿轮时的指形铣刀样板齿根过渡曲线的 形式 样板廓型曲线各段切点的计算方法 采用 c a d技术完成 渐开线直齿圆柱外齿轮指形铣刀样板的设计与编程计算方法 实现能根据样板曲线坐标值计算结果而绘制出准确的样板图 形 克服了人工计算费时费力 且易出差错等缺陷 2 齿轮曲线设计理论与分析 2 1 直齿圆柱外齿轮渐开线部分计算公式 直齿圆柱外齿轮指形铣刀样板的形式如图 1 所示 直齿圆 柱外齿轮参数见表 1 样板曲线由渐开线a k段和齿根过渡曲 线 k 一 0段组成 来稿 13 期 2 0 16 0 8 0 7 表 1直齿圆柱外齿轮参数 模数 齿轮 齿顶高系数 顶隙系数 分度 圆压力角 变位系数 齿厚减薄量 相啮合的齿轮齿数 变位系数 啮合角 y 图 1 齿轮铣刀样板图 图 2 齿轮齿型计算图 齿形计算采用直角坐标法 见图 2 取齿齿轮中心 0为坐 标原点 以齿槽对称中心线为 y 轴 渐开线上任意点 胁 的坐标 为 x i r i s i n r i 1 c o s q 2 f i n v 广 i n v a 3 一w z 4 x t g a 4 2 r 2 zi m zl m五 维普资讯 一 2 8一 路永洁等 c a d技术在渐开线齿轮指形铣刀样板设计中的应用 第 5期 c o s a r b 5 r 6 e o s o t 6 式 1 6 中 r i 齿廓上任意点 到齿轮中心的向径 广 点向径线与 y 轴夹角 一 齿廓上分度圆点与y轴夹角 广齿廓上任意点的渐开线函数 8 fi n v a 一 齿廓上分度圆点的渐开线函数 i n v a t g a 令 取不同值依次代人式 1 一 6 中 可计算出齿廓上各点 坐标 的取值范围 r i 2 1 0 m m r a 齿顶圆半径 r m ln o时 应尽可能使 点降到 点 取得 最长渐开线段 程序中首先令 r k r k 0 1 m 给出判断式条件语 句 如果 i 0 k b o r k r k 广 0 3 m 这三项同时成立 则需要重新 确定 r 令 r r k 一 0 0 2 m 减小 r k 重新计算 当上述三项有一项不 成立 说明 此时 值得当 兼顾了圆弧 值 c点和 点 结束 计算 整个程序是按照分层运算的原则编制的 基本参数的计算 是设计样板曲线的预备阶段 过渡曲线各切点的自动处理是本 程序的重要环节 各阶段曲线分别计算并连续存放 为绘图和打 印坐标点值提供了数据 3 2程序流程图 渐开线齿轮指形铣刀样板的微机辅助设计流程图如图 6 所 示 q 0l 开 始 输入齿轮参数 二二 计算相关参数 二二 二 圣 垒 y i k k l k t 釜 厂 计算渐开线是高点 计算 x i y i n n一 盎 计算j 线 各点 x y n 讨算bc线上各点 x y i 主 打印坐标数值 结束 y 图 6计算机解算流程图 4 结束语 齿轮指形铣刀样板是加工大规模齿轮的主要辅助工具 用 微机辅助设计齿轮刀具样板 数据处理速度快 计算结果准确 判定正确无误 并能直接绘制样板曲线图形 克服了人工计算费 时费力 且易出差错等缺陷 本文所阐述的渐开线齿轮齿根过渡 曲线的确定以及使用微机设计齿轮指形铣刀样板的方法已在生 产实际中推广应用 具有较好的推广应用价值和市场前景 参考文献 1 袁哲俊 齿轮刀具设计 m 北京 新时代出版社 1 9 8 3 9 2