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根底上，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Differential gear hobbing selection of computer-aidedAbstractGear 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11 滚齿差动挂轮的计算机辅助选择的开展12 主要研究内容23 国内外研究现状24 滚齿差动挂轮的计算机辅助选择根本原理24.1 挂轮的选择原理24.2 挂轮的计算与选择34.2.1 挂轮的选择34.2.2 差动挂轮分配计算与数据库的生成：55机床传动系统分析665.1.1 主运动传动链65.1.2 分齿运动传动链65.1.3 轴向进给运动传动链775.2.1 主运动传动链75.2.2 分齿运动传动链75.2.3 轴向紧急运动传动链85.2.4 运动传动链86 程序思路97 程序设计10117.2 程序流程117.3 c语言程序框图127.4滚齿机差动挂轮的计算机辅助选择的c 语言程序13结束语16致谢17 参考文献18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，假设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开展在齿轮传动中，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，那么一共有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根底上，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缺乏，缺乏这方面的开展战略。没有从企业开展战略的高度去思考其的重要性，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，有局部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，丧失可能的开展时机。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根底知识，比拟传统的挂轮选择的弊端缺乏。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缺乏，缺乏这方面的开展战略。没有从企业开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，有局部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，丧失可能的开展时机。4滚齿差动挂轮的计算机辅助选择根本原理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 的值到达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，否那么程序出错。(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，否那么将增加循环次数，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 挂轮的选择滚齿差动挂轮的计算机辅助选择根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，这也是挂轮选择的根本条件。另外挂轮组还应当满足条件：a+bc+20、c+db+20；条件：ac、bd。当传动比小于1时，假设满足条件，可使齿面接触应力相对地小些，而且启动力矩小，传动平稳；当传动比大于1时，系统将自动取其倒数进行挂轮组的查找，在找到相应的挂轮组后，再将这些挂轮进行排序，按顺序进行保存，以确保查找结果的正确。在差动挂轮选择前首先要知道挂轮传动比的大小和绝对误差，系统采用两种方法来获得传动比：(1)通过输入机床参数系统自动计算传动比，通过“机床选项可进行机床参数的输入，机床类型包括滚齿机、铣床、插齿机三种。(2)直接输入传动比，绝对误差可以根据用户要求设定。在得到传动比i和绝对误差后，就可进行挂轮的选择查找。查找算法是：首先，因为传动比是数据库两个表中记录的积，所以先将传动比i开方得到平方根j，在两个表中分别查找大于j和小于j的记录，并将指针分别指向各自符合条件的记录；然后循环查找记录，符合条件的记录是满足条件和，且 (i1i2) -i 。系统先从大于j的记录i1开始查找，并在小于j的记录i2中查找符合上述条件的记录，每找到一条记录，那么将这条记录的相关信息(挂轮组传动比、挂轮1、挂轮2、挂轮3、挂轮4以及误差)保存起来，同时提示是否继续查找；如果继续查找，那么直到不满足条件 (i1i2)-i 时，i1向下一条记录移动，在记录i2中查找符合条件i2(i+) /i1的记录，重复上述步骤，直到最后一条记录，如果找不到，系统会提示没有匹配的记录。分齿挂轮计算公式： 分齿定数K/Z=aka1/aiaj 4差动挂轮计算公式： 速比db =差动定数sin A /M K =aka1/aiaj 4 5式子中 K-滚刀头数Z-工作齿数A-工件螺旋角M-法向模数a-挂轮齿数以Y38滚齿机为例，式子中分齿定数为48，差动定数为6.96301。滚轮的一般选择顺序为分齿挂轮差动挂轮走刀挂轮，另外所选挂轮必需品时机床上备有齿数之挂轮。需要说明的是，由于差动挂轮速比db的误差直接影响齿向误差，在一定的挂轮速比精度e下，通过使所选挂轮比与速比db之差的绝对值小于精度e，即ce进行控制选择。由于不同精度等级的齿轮，所要求的精度e也不同，当然所选择的精度过高，能计算出符合的可选择挂轮数量较少，精度过低，那么能计算出符合要求的可选挂轮数量较多，因此，在挂轮计算过程中可通过改变速比精度值e重新调整计算结果。 差动挂轮分配计算与数据库的生成一般机床的差动挂轮传动比计算公式为： i=abcd=C1sinKmn 6式中 a、b、c、d所求的机床挂轮齿数C1滚齿机差动定数 K滚刀头数mn被加工齿轮的法向模数 被加工齿轮的螺旋角为了保证齿轮螺旋角精度，同一台机床加工时，差动挂轮传动比误差应精确到小数点后6位或6位以上。为方便挂轮的选择，首先要生成挂轮传动比数据库。传统的方法是将挂轮组按照一定的啮合条件依次生成传动比i，并把对应的挂轮组存入数据库的表中。有时也可以把传动比i按照大小划分不同的等级，比方以0.1为一个单位，这样构造数据库中的表用来存放数据。但是由于数据量太大，一旦设计不当就会引发计算机的死机或死循环。因此我们根据挂轮搭配的特点，将公式中的4个挂轮分为两组，分别用来构造数据库中的数据，其中a、b为一组构成i1，c、d为一组构成i2，即将所得的i1、i2分别存入数据库中的两个表中，i1与i1的积即为传动比i。这样不但数据量大大减少，同时也提高了数据库的生成速度。在生成数据库时，系统所设定的挂轮组的啮合条件为：a80齿，a/bi+，那么所有的齿数小于d的挂轮都不可能成立，同样，如果d有(a/b) (c/d)i-，那么所有的齿数大于d的挂轮都不可能成立。考虑到这种情况，再结合二分法的算法思想，从小到大排列各齿齿数。搜索时先找两端，再找中间，将不适合的一半去除。然后，在剩余的一半中继续同样的搜寻，直至完成。由于不同的机床就有不同的挂轮组合，考虑到通用性，不同型号的机床利用文件来表示。文件中存有挂轮定数&值和机床所配备的挂轮组各个齿轮的齿数等信息。程序中有生成、修改及读取这种文件的功能。为了减小用户的工作量，预先建立了一个文件，保存了最常见的滚齿机Y3180H的的挂轮信息文件名Y3180.hui在程序运行时自动读入。如果遇见了新的机床。用户可以方便的自行建立不同的文件，用时读入程序中即可。在滚齿机上加工斜齿轮圆柱齿轮时，需要计算和调整差动挂轮，从机床配备中的假设干变换齿轮中选择4个符合条件的齿轮作为差动挂轮，现在以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那么计算公式为： a/b(c/d)=9 sinB /(mk) 7 14设等号左边的值为x，右边为i，如果x接近i就可选用这4个挂轮。 传统的方法时查?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表，但是此表比值约为18000个数据，从中选出最理想的一组，在其他条件下不变的情况，可减少误差，提高齿轮加工精度。对程序说明如下：1程序中A为为螺旋角B的弧度数。2赋值语句必须放在变量声明之后，否那么程序出错。3在赋值语句x=1.0*a*c/b/d中，加了浮点常量系数1.0，整型量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，否那么将增加循环次数，程序出错。5对程序中个别数据加以调整，还可以扩展到其他型号的滚齿机。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，假设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。7 程序设计采用了windows c 作为开发语言，编写基于对话框的程序。7.1界面设计程序中默认的已经装入了挂轮信息。在“传动比栏中输入要求的传动比，再在“设定精度栏中输入精度值，点击“运算按钮，进度条给出当前的进度。完成后随即出现搜寻结果。如果机床不同，可以点击“修改参数按钮来修改、建立并保存不同的文件。假设文件已建立，那么从“从文件中读入按钮中读入。7.2 程序流程由于windows系统采用消息循环方式进行工作，其流程图如下： 开始读入n个挂轮齿数1 斜齿轮 2 直齿轮 0 推出输入法向模数齿轮齿数滚刀头数计算当前参数输出：单式分齿挂轮复式分齿挂轮输出齿轮几何参数结束输出速比输入精度输出差动挂轮重输精度 图2 滚齿机差动挂轮选择程序流程图7.3 c语言程序框图初始化数组 a41 t=o 输入m，BA=B/180，i=9sina/mfor j=0 to j40a=ajfor k=j+1 to k40c=akfor l=0 to l41b=alY j=51且r=51 N 用break结束循环 Y b=a N r=r+1，b=ar Y b=c N r=r+1,b=ar for s=r+1 to s53 d=as Y j=51且s=51 N 用break结束循环 Y d=a N s=s+1，d=as Y d=c N s=s+1，d=as x=0.1ac/(bd) Y |x-1|10-5 N t=t+1，输出 a，b，c，d 图3程序流程框图7.4 滚齿机差动挂轮的计算机辅助选择的C 语言程序#include #include#includeInt 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；i41；i+) For(j=0；j41；j+) If(ai*Z=48.0*K*aj) Printf(“复式分齿挂轮)；For(i=0；i41；i+) For(j=0；j41；j+)b=ai*aj；m=float(b*48.0*K/Z+0.5)；For(k=0；k41；k+) For(l=0；l41；l+)If(m=1.0*ai*al&ai!=aj&ai!=ak&ai!=al&aj!=ak&aj!=al&ak!=al&n5)Printf(“%d*%d*%d*%d，ai，aj，al，ak)；n=n+1；If(X=1) db=6.96301*sin(A*PI/180)/M/K；Printf(“n 差动挂轮速比db=%f，db)；label_1；Printf(“n 要求精度e=)；scanf(“%f，&e)；For(i=0；i40；i+)For(j=0；j40；j+)b=ai*aj；m=float(b*db+0.5)；c=m/b-db；if(fabs(c)e)For(k=0；k40；k+)For(l=0；lal+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；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； 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局部的几何参数，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。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多的缺陷，经过这次设计我学到了很多东西，特别是在老师的指导和监督下，我的论文得到了更好的完善，我从中也学到了很多的知识，我对老师的指导表示真挚的感谢。参考文献1谭浩强.C 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叠层式物体制造快速成型机机械系统设计09/08 22:41 可急回抽油机速度分析及机械系统设计09/08 22:42 可移动的墙设计及三维建模10/04 13:25 右出线轴钻2-8夹具设计10/04 13:23 右出线轴钻6-6夹具设计09/08 22:36 咖啡杯盖注塑模具设计10/07 08:33 咖啡粉枕式包装机总体设计及横封切断装置设计09/09 16:15 啤酒贴标机的设计总体和后标局部的设计10/29 13:58 喷油泵体零件的工艺规程及钻14通孔的工装夹具设计08/30 19:39 四工位的卧式组合机床设计及其控制系统设计09/21 13:39 四方罩模具设计08/30 19:42 四组调料盒注塑模具设计10/07 23:55 固定座的注塑模具设计09/09 23:52 圆柱坐标型工业机器人设计09/09 23:48 圆珠笔管注塑模工艺及模具设计10/13 16:36 圆盘剪切机设计09/21 13:25 基于PLC变频调速技术的供暖锅炉控制系统设计09/08 22:20 基于pro-E的减速器箱体造型和数控加工自动编程设计08/30 18:00 基于PROE的果蔬篮注塑模具设计08/30 19:37 基于UG的TGSS-50型水平刮板输送机-机头段设计09/21 15:16 塑料油壶盖模具设计09/09 22:41 塑料胶卷盒注射模设计10/07 09:25 多功能推车梯子的设计09/08 21:25 多功能齿轮实验台的设计08/30 16:32 多层板连续排版方法及基于控制系统设计08/30 16:30 多层板连续排版方法毕业设计08/30 16:42 多用角架搁板的注塑模具设计及其仿真加工设计08/30 16:39 多绳摩擦式提升机的设计09/08 21:05 大型矿用自卸车静液压传动系统设计09/20 16:27 大型耙斗装岩机设计09/08 21:01 大批生产的汽车变速器左侧盖加工工艺及指定工序夹具设计10/30 15:42 套筒的机械加工工艺规程及攻6-M8-6H深10的夹具设计10/30 15:38 套筒的机械加工工艺规程及钻40H7孔的夹具设计10/29 14:13 套筒零件的工艺规程及钻3-10孔的工装夹具设计