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1、陕西理工学院毕业设计论文毕 业 论 文 设 计 说 明 书题 目 基于ADAMS的剃齿刀加工刀具齿面啮合动力学分析 学生姓名 学号 0715014152 所在院(系) 机械工程学院 专业班级 机自075 指导教师 2011年 6月1日 基于ADAMS的剃齿刀加工刀具齿面啮合动力学分析 （陕理工机械工程学院机械设计制造及其自动化专业075班，陕西 汉中 723003）指导老师： 摘要剃齿加工作为齿轮精加工的方法之一，因其效率高、成本低而被广泛的应用于齿轮制造领域。然而用标准渐开线齿形剃齿刀剃齿后，在工件齿形节点附近会出现不同程度的“中凹”现象。这样剃后齿形不仅影响齿轮的传动精度，而且会增大传动噪
2、声，缩短齿轮的使用寿命。虽然现阶段对于剃齿机理的研究有了突破性进展，但由于剃齿过程的复杂性，仍然没有给出误差产生的主要因素与误差量之间的定量解释。因此必须对剃齿中凹机理进行深入研究，并找到更有效的方法和措施来解决这一问题。本论文基于目前剃齿齿面修形的现状以及发展趋势做了以下研究工作:1.以传统剃齿加工原理为基础，分析并总结了国内外剃齿工艺研究领域的主要成果，阐述了造成中凹误差的主要原因，以及目前解决中凹误差的主要措施。2在UG平台上，对剃齿刀及齿轮实现了三维参数化实体造型并对它们进行了啮合装配;提出了渐开线齿廓以样条曲线表示，并参数化了此样条曲线，以达到对渐开线齿廓的自由修改。3.基于ADAM
3、S对剃齿刀/齿轮的无侧隙啮合加工过程进行了接触仿真分析，得出了沿齿廓曲线上的接触压力分布结果。4.在ADAMS环境的PostProcess模块下，以尽量满足整个齿廓曲线等接触压力为目标，对剃齿刀/齿轮啮合的最大接触压力进行了基于实验设计的技术优化，从而修形了齿廓曲线。关键字：剃齿刀 样条 参数化 接触分析 第40页 共42页Writer:Hu Xilong（Grade07,Class5, Mechanical Design Manufacturing and Automation , school of Mechanical engineering,Shaanxi University of
4、Technology，Hanzhong 723003，Shaanxi）tutor:Zhang ChangmingAbstract : Gear shaving is one of gear finishing operation, which is widely used for most gear-making factories because of its high efficiency and low cost. However, after shaved by shaving cutter with true involute profiles, there are the “mid
5、-concave” phenomena on the pitch points of shaved gear tooth profiles inevitable. Gears shaved like this will not only influence gears transmission accuracy, but also generate much more noise while running,and shorten greatly the operating life of the gears.At present, although much has been achieve
6、d on the research of mechanics of shaving process, there is not much quantitative description about the weight of each error-generating factor to the generation of mid-concave error due to the complexity of shaving process. So it is necessary to study the shaving principle and take effective measure
7、ments to solve it. The dissertation makes studies on tooth surface modification of shaving cutter based on present state and trend of development are as follows:1. Based on conventional shaving theory, the paper systematically analyes and summarize shaving process prime achievements of domestic and
8、foreign, and expound main factors leading to mid-concave errors and main methods to solve mid-concave errors at present.2. Have Implemented three-dimensional parameterization entity modeling of shaving cutter and gear based on UG; put forward involute profile is expressed by spline which can be para
9、meterized, in this way involute profile can be modified optionally.3. Based on ADAMS,execute contact simulation analysis of no-backlash engagement process between shaving cutter and gear, and obtain distribution Curve of Contact Pressure along the tooth profile curve.4. Based on Post Processor modul
10、e in ADAMS ,take contact pressure which most probable let entire tooth profile curve pressure to distrobute equal as object,execute maximum contact pressure of engagement between shaving cutter and gear based on design of experiment, and modify tooth profile curve.Key Words: shaving cutter, spline,
11、parameterzation,contact analysis目 录1绪论61.1剃齿加工概述61.1.1剃齿加工原理61.1.2剃齿产生的中凹误差原因71.1.3影响齿形中凹误差的主要因素81.1.4目前对减小或消除齿形中凹误差的措施81.2样条曲线概述91.2.1与样条有关的概念91.2.2 zier曲线101.2.3 B样条曲线101.3本课题的提出及研究内容.111.3.1课题提出的依据111.3.2课题的研究方法及主要内容112.实体造型142.1基于特征的实体参数化造型142.2 UG简介153剃齿刀及齿轮参数化实体建模173.1三维参数化绘图173.1.1参数化绘图的表现形式1
12、73.2渐开线齿廓方程的建立183.3剃齿刀参数化实体造型193.3.1剃齿刀的选定级参数计算193.3.2剃齿刀齿廓渐开线转化为样条曲线表示213.3.3 剃齿刀的实体造型223.4齿轮参数化造型243.4.1 齿轮的选定及参数计算243.4.2齿轮的实体造型253.5 模拟加工过程的无侧隙啮合装配274 剃齿刀/齿轮啮合仿真接触分析314.1 计算机仿真314.2 剃齿刀/齿轮装配后添加运动副314.2.1 UG中建立运动副314.2.2 仿真结果导入Adams中324.2.3 Adams中进行仿真344.3采用Adams/PostProcess进行后处理345.后处理/修整剃齿刀齿形37
13、5.1 修形，仿真371绪论齿轮传动在航天、汽车、船舶、机械、建筑等各个行业应用非常广泛，占有举足轻重的地位。生产实践和理论分析可知，在影响齿轮承载能力和使用寿命的诸因素中，最为主要的因素是齿轮的齿形。剃齿加工方法作为齿轮精加工工艺之一，由于其效率高、成本低、适应性强而被广泛地用作齿轮修形。但是长期以来剃齿领域的一大难题被剃齿轮齿形中凹问题一直困扰着齿轮加工行业。即若用标准渐开线齿形的剃齿刀剃齿，剃出的齿轮齿形在节圆附近均产生不同程度的凹陷现象，即形成所谓的中凹误差。这样剃后齿形不仅影响齿轮的加工精度，而且会产生传动噪音，甚至缩短使用寿命。由于剃齿是空间啮合过程，影响工艺特性的因素较多，较复杂
14、，从而导致有关剃齿的某些机理人们尚未透彻了解;产生中凹现象的原因在理论上尚未有十分明了的解释，因此被剃齿轮中凹误差成为剃齿领域的一大难题。齿轮修形技术是反映一个国家机械制造行业整体水平的重要方面，齿轮修形最终要通过对加工齿轮的工具修形来实现，齿轮刀具的修形是齿轮修形的基础，对其研究具有重要的实际意义。剃齿中产生的中凹现象是影响齿轮传动质量的重要因素，为了消除被剃齿轮齿形的这种现象，目前所采用的办法，就是相应地修正剃齿刀的齿形曲线。1.1剃齿加工概述1.1.1剃齿加工原理剃齿是齿轮形状加工的精加工工序，它是整个齿轮加工中最关键的工序之一。一方面剃齿要修正齿形粗加工时所降低的齿轮精度;另一方面，考虑到热处理的变形，在齿形方面，相邻齿距误差要适当提高精度，在齿向方面，要根据热处理的变形趋向而适当修正齿向曲线。只有这样，才能保证齿轮达到成品齿形、齿向的要求。剃齿的方法有传统的轴向剃齿、对角剃齿和先进的径向剃齿。剃齿刀是在齿轮制造中被广泛采用的齿轮精加工刀具。用剃齿刀加工主要优点是生产率高，加工一个齿轮仅需13分钟;刀具使用寿命长，故在生产中使用较多。剃齿刀能从(未经淬火的)齿轮齿面上剃下很薄的一层金属，从而使被剃齿轮获得较高的精度(15010095 88中的6级7级精度)并降低齿面粗糙度。加工齿轮的剃齿刀有两种:齿条状剃齿刀和盘状(齿轮状)剃齿刀，现在生产中使用
