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1、陕西理工学院毕业设计论文题 目 渐开线蜗杆磨削运动仿真研究 所在学院 机械工程学院 专业班级 机械设计制造及其自动化机自095班 渐开线蜗杆磨削运动仿真研究 摘要：现代工业产品对蜗杆蜗轮副在承载能力、传动效率和传动精度等方面提出了更高的要求。为满足这些要求，一方面是采用机械性能更好的材料和必要的热处理，另一方面是提高加工精度，如采用磨削加工来提高蜗杆螺旋面的形状精度和降低表面粗糙度值。因此蜗杆磨削的设计和研究有着重要的实际意义。本文主要研究渐开线蜗杆的磨削仿真，探讨了蜗杆、砂轮零件的实体建模，砂轮磨削蜗杆的运动仿真等问题。论文首先在深入研究微分几何和空间啮合原理的基础上，选定一组符合国家标准的
2、蜗杆参数在pro/e中建立蜗杆的实体模型。然后，系统的研究了渐开线蜗杆的磨削加工工艺，根据已知的蜗杆齿面形状和包络原理，求得了砂轮廓型，并进一步在pro/e建立了砂轮的实体模型。 关键词：啮合分析 法向直廓蜗杆 磨削 加工仿真 实体建模 Study on the grinding motion simulation of the involute worm Hu Kaihua（Grade9,Class05,Mchanical Design Manufacturing and Automation，Mechanical Engineering institute.，Shaan xi Univer
3、sity of Technology，Han zhong 723003，Shaan xi）tutor: Hou hongling Abstract：Nowadays，worm gearing which has higher performance in bearing capacity,transmission efficiency and transmission precision is needed in modem industry productsIn order to meet this demand,two measures can be taken to deal with
4、it；one is to adopt new material with higher strength and to take heat treatment on surface，the other is to enhance the manufacture accuracy,such as to improve worm shape precision or to deduce its surface rough nessSo，worm grinding technology research and development has important and real meaningIn
5、 this dissertation，involute worm has been researched，and the way how to modeling the worm gearing and grinding wheel with high accuracy and how to simulate worm gearing grinding with smooth motion also been discussedFirstly,surface equation of straight sided normal worm is built on the basis of diff
6、erential geometry and spatial meshing theory and on the basis of selected a set of worm parameters meet the national standards in the pro/e worm entity model is set up. Then, the system of involute worm grinding process is studied, according to the known worm tooth surface shape and envelope princip
7、le, type sand contour are obtained, and further established the entity model of grinding wheel in pro/e. Key words: meshing analysis, involute worm , Grinding, Processing simulation, Entity modeling毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组
8、织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的
9、论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：
10、日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日目 录1 绪论11.1 引言11.2 课题研究的目的和意义21.2.1课题研究的目的21.2.2课题研究的意义21.3与本课题相关的国内外研究动态21.3.1典型蜗杆的发展21.3.2齿轮啮合理论的发展41.3.3 蜗杆传动的发展趋势51.4本课题的主要工作51.4.1主要问题61.4.2解决问题的思路与方法61.5论文的组织结构62 渐开线蜗杆啮合理论72.1螺旋面及其法线表达式72.1.1圆柱螺旋面的形成及其表达式72.1.2一般螺旋面的法线表达式72.2蜗轮蜗杆啮合方程式的建立82.3 渐开线蜗杆齿面方程式93 渐开线蜗杆的建模123.1
11、建模原理123.2 三维造型软件ProE133.3 渐开线蜗杆实体建模思路163.4渐开线蜗杆三维实体的创建173.4.1参数的选取173.4.2蜗杆实体建模184 磨削研究及实体表示284.1蜗杆加工工艺284.2 齿面磨削工艺要求294.3 渐开线蜗杆磨削方法选择294.3.1渐开线蜗杆齿形磨削存在的问题304.3.2渐开线蜗杆齿形的磨削方法304.3.3磨削方法比较324.4砂轮表面参数方程324.5砂轮的三维建模355 结构仿真与运动分析385.1砂轮蜗杆机构的虚拟装配385.2砂轮蜗杆机构的运动仿真415.3干涉拟合曲线456 总结516.1 全文总结516.2 研究展望51参考文献
12、52致 谢541 绪论1.1 引言蜗杆传动是传递空间交错轴之间运动和转矩的一种机构，两轴线之间的夹角可为任意值，但最常用的是两轴在空间互相垂直，轴交角为90。按蜗杆分度曲面的形状不同，蜗杆传动可分为：圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥蜗杆传动。圆柱蜗杆传动又可分为：普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动，其中普通圆柱蜗杆的齿面一般是在车床上用直线刀刃的车刀车制而成的(ZK型蜗杆除外)。根据车刀安装位置的不同，所加工出的蜗杆齿面在不同截面中的齿廓曲线也不同。根据不同的齿廓曲线，普通圆柱蜗杆可分为：阿基米德圆柱蜗杆(ZA蜗杆)、法向直廓圆柱蜗杆(ZN蜗杆)、渐开线圆柱蜗杆(ZI蜗杆)和锥面包络圆柱蜗杆(Z
13、K蜗杆)等四种。图1.1 渐开线蜗杆定义：齿面为渐开螺旋面的圆柱蜗杆，其端面齿廓是渐开线。渐开线蜗杆（ZI 蜗杆），此蜗杆端面为渐开线，相当于一个少齿数（齿数等于蜗杆头数）、大螺旋角的渐开线圆柱斜齿轮，ZI 蜗杆可用两把直线刀刃的车刀在车床上车削加工。刀刃顶面应与基圆柱相切，其中一把刀具高于蜗杆轴线，另一把刀具则低于蜗杆轴线。刀具的齿形角应等于蜗杆的基圆柱螺旋角。这种蜗杆可以再专用机床上磨削。1.2 课题研究的目的和意义 1.2.1课题研究的目的 本研究课题为“渐开线蜗杆磨削运动仿真的研究”。主要研究渐开线蜗杆磨削加工技术、磨削过程的实体建模和运动仿真。 1.2.2课题研究的意义现代工业产品对
14、蜗杆蜗轮副在承载能力、传动效率和传动精度等方面提出了更高的要求。为满足这些要求，一方面是采用综合机械性能更好的材料和必要的热处理，另一方面是提高制造精度，如采用磨削加工来提高蜗杆螺旋面的形状精度和降低表面粗糙度值。因此蜗杆磨削的设计和研究有着重要的实际意义。本课题是数控加工的前期准备工作，通过对所加工物体的实体建模和运动仿真，就能在实际加工前发现诸如传动副零件几何结构，制造环境资源，传动副啮合特性等的设计不当，保证产品开发设计一次成功；在确保产品功能，产品质量和尽可能低的制造成本的前提下，可以有效地缩短开发周期，因此，本课题的研究具备可观的潜在经济效益。1.3与本课题相关的国内外研究动态 1.3.1典型蜗杆的发展蜗杆传动最早的研究应是古希腊学者阿基米德，据亚历山大时代的Pappus与Hieron的记载，当时出现了一个蜗轮与九个齿轮的省力装置，使得人们可以用130公斤的力量举起26吨的重物，大约放大200倍的效能。根据Pappus的记载，阿基米德曾经利用前述装置，以仅仅少数奴隶就将一艘大战舰推入
