基于VBA的格里森弧齿锥齿轮计算机辅助设计系统

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弧齿锥齿轮数控铣齿机刀轴箱的设计大学本科毕业论文

弧齿锥齿轮数控铣齿机刀轴箱的设计摘要弧齿锥齿轮以其良好的动态性能，在机械行业中占有相当重要的地位，在航空、航海、汽车和各种精密机床等行业应用广泛。

弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮具有重迭系数大，承载能力高，传动平稳，噪音低，对安装误差敏感性低等优点，被广泛应用于飞机、车辆、机床和各种机械产品中。

而准双曲面齿轮普遍应用于汽车的驱动桥主减速传动。

因而弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮的设计与制造在机械行业中占有相当重要的地位。

但是弧齿锥齿轮的设计加工相当复杂，而且当前拥有该技术的Gleason 公司等搞技术垄断，促使许多国家对该项技术进行研究和探讨，因而对弧齿锥齿轮传动的设计、制造和检测技术的研究一直是齿轮制造中非常活跃的领域。

尽管国内有多家企业研制开发了不同系列的弧齿锥齿轮数控加工机床，但是其控制系统都是采用SIEMENS、FANUC 等国外高档数控系统，使得国内在弧齿锥齿轮设计、加工等方面仍然受制于国外少数垄断企业，严重制约着我国制造业水平的提高。

本文通过对弧齿锥齿轮的齿面特征的研究，结合国内外可以了解的铣齿机的机构特征，通过对现有机床的钻研和齿面加工方法的探究，按照齿轮啮合的原理，完成了弧齿锥齿轮铣齿机刀轴箱部分的运动简化设计，以及对传统的数控弧齿锥齿轮铣齿机机构作出了一些改进。

关键词：弧齿锥齿轮,铣齿机,滚珠丝杠,刀轴箱THE DESIGN OF CUTTER SPINDLE CASE OF SPIRAL BEVEL GEARCNC MILLING MACHINE-TOOLABSTRACTBecause of the excellent dynamic performances, spiral bevel gears play a very important role in machinery industry, and are primarily applied to aviation, marine,automobile, precision machine tools and other projects. Spiral bevel and hypoid gears have many advantages in transmission as high contact ration and load capacity, smooth transmitting, lower sensitivity to errors of installation, low-noisy and so on; they are widely used in airplanes, automotivevehicles,machine tools and a lot of kinds of machines. Also hypoid gears are used in the trunk transmission of automobiles. As a result, the design and manufacturing of spiral bevel and hypoid gears occupy an important position in the machinery manufacturing area.The processing design of spiral bevel gears is comparatively complicated, and meanwhile, the owners of the technology, such as Gleason corporation, are engaged in a technological monopolization Therefore, many countries are prompted to the technology research and exploration, and the spiral bevel gear drive in the design, manufacture and testing technology has been very active inthe field of gear manufacturing. While domestic enterprises have developed several different series of spiral bevel gear NC Machines, the control kernel is the foreign NC systems, such as SIEMENS, FANUC and so on. It makes that the domestic spiral bevel gear design, manufacturing and other areas is still subject to few number of foreign monopolies, seriously hindering our manufacturing development.Combined with the home and abroad study of the spiral bevel gear tooth surface characteristics to milling machine can understand the mechanism characteristics. through the study of existing machine tools and the tooth surface processing methods to explore, in accordance with the principle of meshing gears, I completed to simplify the design part of the movemen of spiral bevel gear milling machine cutter axlet, as well as make some improvements of the traditional CNC spiral bevel gear milling machine body.KEY WORDS:spiral bevel gear，milling machine，ballscrew，cutter spindle case目录前言 (1)第1章绪论 (2)§1.1国内外的发展状况 (2)§1.1.1国内数控弧齿锥齿轮铣齿机发展现状 (2)§1.1.2国外数控弧齿锥齿轮铣齿机发展现状 (2)§1.2 研究的目的与意义 (3)§1.3 机械式与数控弧齿锥齿轮铣齿机加工原理 (4)§1.4弧齿锥齿轮的切齿方法 (5)§1.4.1成形法 (5)§1.4.2 展成法(滚切法) (7)第2章数控机床的总体结构 (8)§2.1各种铣齿机总体布局 (8)§2.1.1数控机床机械结构的组成 (9)§ 2.2机械结构要求 (10)第3章设计校核 (11)§3.1刀盘轴系的设计校核 (11)§3.2轴承的选择与校核： (14)§3.3 伺服电机选择 (17)§3.3.1 伺服电机选型依据 (17)§3.3.2 摇台伺服电机选择 (17)§3.3.3 刀盘轴伺服电机选择 (17)§3.4 丝杠 (18)§3.4.1 滑台丝杠的选择及校核 (18)§3.4.2 丝杠安装注意事项 (23)§3.4.3 滚珠丝杠使用的注意事项 (24)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (28)前言弧齿锥齿轮因其良好的动态性能，在机械行业中占有相当重要的地位，但其设计制造技术从问世以来一直是制造业的难点和热点。

Gleason弧齿锥齿轮齿面接触区优化设计

0引言螺旋锥齿轮是机械传动的核心部件，作为相交轴间传动的重要零件，弧齿锥齿轮广泛应用于汽车制造，航空，机械传动等领域，但传动方法加工螺旋锥齿轮副的接触区会不可避免的出现接触区位置不对，导致齿轮副啮合性能下降。

1弧齿锥齿轮的接触区原理弧齿锥齿轮啮合过程中，齿面实际接触的部分称为弧齿锥齿轮接触区，由于接触区的位置、大小和形状对锥齿轮的啮合传动，噪声大小等有直接的影响，所以此接触区是衡量弧齿锥齿轮是否满足设计要求的一个最重要的指标。

通过调整测齿文件及加工机床参数的方法实现对弧齿锥齿轮接触区的调整，从而获得较好的齿面接触应力和齿根弯曲强度，达到弧齿锥齿轮的承载能力[1]。

弧齿锥齿轮的理想位置要求接触区位于齿长中部，并稍偏于小端，加载后接触区会向大端少许移动，使其充满齿面的大部分；接触区要具有一定的长度，一般为齿宽的1/3，接触区的高度一般为齿高的3/5左右。

2弧齿锥齿轮的接触方程弧齿齿轮在理论上是线接触共轭啮合，此啮合方式具有承受载荷大，传动平稳，噪声低等特点，但是实际加工和安装过程中将不可避免的出现误差，且线接触啮合传动对安装误差较为敏感；并且在加载受力的情况下，齿面发生接触变形，不但无法实现理论上的接触区，而且容易产生接触区偏向一端的现象，从而引起齿面载荷集中，降低齿轮的承载能力。

因此有必要对理论上线接触的弧齿锥齿轮进行修行，以期在加载啮合过程中获得良好的齿面接触形态，提高齿轮啮合质量和承载能力，减小初始齿轮啮合冲击等对齿面接触区的影响。

将O 1，X 1，Y 1，Z 1为大轮的坐标系A ，O 2，X 2，Y 2，Z 2为小轮轮坐标系B ，ω（1）为大轮的回转速度，ω（2）为小轮的回转速度，∑为90°，设E 为安装偏置值（这里定义为0），大轮和小轮分别回转角度δ1和δ2，在大轮齿面上有一点P ，在初始回转角度上，该点在坐标系A 中的坐标与法线矢量为[2]（1）大轮在转过δ1时的点P 的位置矢量r 1和法线矢量n 1为（2）式中i ，j ，k —x ，y ，z 轴方向的单位矢量。

设计直齿圆锥齿轮的SolidWorks二次开发VB

设计直齿圆锥齿轮的SolidWorks 二次开发*王霞张耀宗李占君摘要介绍以SolidWorks 为开发平台,以VB 为编程语言,开发直齿圆锥齿轮三维实体参数化造型系统的方法。

关键词:Visual basic SolidWorks 参数化实体造型中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1671 3133(2004)09 0040 03The design of straight bevel gear and developing of SolidWorksW ang Xia,Zhang Yaozong,Li ZhanjunAbstract Introduces a method of developi ng straight bevel gear three di mensions body parametric system based on SolidWorks and VB language as program language.Its purpose is to provide a new method.Key words:Visual basic SolidWorks Parametric Body modeling一、圆锥齿轮三维造型系统简介SolidWorks 的二次开发为实现圆锥齿轮实体参数化设计提供了有力的手段。

渐开线直齿圆锥齿轮三维造型系统的流程如图1所示,各模块及其功能如下。

1 系统界面模块该模块的功能是采集直齿圆锥齿轮实体造型所要的具体参数,从而利用该系统生成标准齿形、压力角为20!的齿轮。

2 SolidWorks 软件的OLE 技术* 河南省自然科学基金资助项目(0111040900),河南科技大学基金资助项目(200113) hres=pFrame->AddM enuIte m(auT(∀3DCAD(&G)#),auT(∀垫套(&D)∃#),s wLastPosition, auT(∀3D CAD@MyFunction #),&bres);图3 定制菜单、工具栏及程序运行的界面2)定制SolidWorks 的工具栏用户可先绘制出自定义工具栏按钮的图标,然后在C3DC ADApp::docCreateMenu 函数中添加以下代码,加载并显示自定义工具栏。

数控弧齿锥齿轮铣齿磨齿机床的研制

第33卷第12期 2011-12(下)【105】0 引言弧齿锥齿轮是螺旋锥齿轮的一种，其轮齿节线是圆弧的一部分。

在齿轮副的啮合过程中，轮齿由一端至另一端逐渐而平稳地进入啮合，同时啮合的齿数多，与直齿锥齿轮相比，弧齿锥齿轮具有重迭系数较大、齿面比压较低、传动平稳、冲击和噪音比较小、承载能力高和寿命长等优点。

因此弧齿锥齿轮在传递相交轴间的运动中得到相当广泛的应用，尤其是在汽车、飞机、机床、石油、化工、冶金、矿山机械等行业应用更为广泛。

由于齿形结构、加工方法和齿轮工作安装结构上的复杂性，对于传统的机械结构的机床，调整参数特别多，费时费力,且质量难以保证。

国内外现有的数控弧齿锥齿轮加工机床，大多采用五轴、六轴数控系统，成本高，编程、维护、维修复杂。

本文用三轴数控系统代替复杂的机械结构，而保留了简单的机械结构的调整，使机床结构简单、造价低廉、操作维护方便。

同时，又将铣齿与磨齿结合在一起，扩大了机床的功能，提高了工艺范围，降低了企业的购置成本。

1 弧齿锥齿轮加工原理展成法加工弧齿锥齿轮是基于一假想的齿轮与工件齿轮切齿啮合。

加工机床上的摇台机构模拟一个假想的齿轮，安装在摇台上的刀盘的切削面是假想齿轮的一个轮齿。

当被加工齿轮与假想齿轮以一定的传动比切齿啮合时，刀盘就会在工件毛坯上切出一个齿槽。

刀盘的切削面与被加工出的轮齿曲面是一对完全共轭的齿面。

这个假想的齿轮称为铲形轮，其齿面由机床摇台上的刀盘刀刃相对于机床摇台运动的轨迹表面所代替。

铲形轮可以是平面齿轮或者平顶齿轮[1]，其加工过程对应了两种不同的加工方法。

1.1 平面齿轮图1所示为一对啮合的直齿锥齿轮，其中一个锥齿轮的半锥角δ2 /2＝90°，节锥面为中心与锥顶重合的圆形平面，这种锥齿轮称为平面齿轮。

平面齿轮的背锥面为一圆柱面，其当量圆柱齿轮为一齿条，节圆半径r ′＝∞，因而齿形为直线齿形。

由于平面齿轮的齿形是直线齿形，如果用它作为铲形齿轮，则所用刀具的刀刃也是直线形的，因而刀具制造容易，精度较高。

基于VB的渐开线齿轮计算机辅助设计

和文字相结合进行设计。先将所选图片进行处理，然后通过Ｌｂｌａｅ控件和Ｉａｅｍｇ控件来实
现。
４线图的程序化处理可以看到模数与尺寸系数的关系是线性的，已知模数的前提下，已知图线的名称在再就可以确定尺寸系数，方案要求在设计以一个图形界面，让使用者自己做出选择。（图如１以调质钢为例，ａ线段，Ｍｎ０时，）查当 ≥３Ｙ＝．；Ｍ ≤５时，ｘｌ当１ｎ０ｘ０８当ｎ５Ｙ＝； ≤Ｍ ≤３时，ｘ与Ｍｎ成线性关系，可以Ｙ＝０Ｙｘ一．
对于一些有标准数据建立完整的标准数据下拉列表，为方便程序调试和使用对这些参数进行初始化。２齿轮几何参数的确定．３设计者根据条件初选小齿轮的齿数、螺旋角等信息后，系统通过齿面接触疲劳强度来初步算出分度圆直径ｄ、计算模数ｍｌ１、ｍ，２再通过齿根弯曲疲劳强度校核，系统自动选择出满足条件的模数ｍ，通常模数是按照标准模数去选取，根据分度圆ｄ和模数ｍ计算出大小齿轮的齿数，分度圆直径等相关几何参数，最后输出计算结果。２数据查询系统．４在齿轮的设计过程中包含了大量的图表等数据，材料的选择，同材料的弯曲疲劳如不极限、度、硬弹性模量都不同，应不同的热对处理方法时许多力学参数也不同，系统对本材料建立了数据库，有选择、加、找等并添查功能，样极大的方便了设计者查找相关材这料数据，同时也可以根据自己需求来完善该数据库。３系统主要功能实现由于齿轮设计的步骤多，设计参数多，计算公式多，所用图表多，开发程序的窗体较多。前台窗体界面不但要直观、好、观，友美而且要操作方面。各个系统模块要建立必要的交互设计，同数据库建立逻辑联系，软件从不同层次实现设计功能要求。３１陆界面设计实现．登系统使用Ｆａｈ件对系统界面进行全ｌ控ｓ面的美化，因为Ｆｓｌｈ是一种矢量格式的动画ａ文件，以包括动画、音、文本链接，可声超而且文件的体积也很小，在ＶＢ中可以结合Ｆａｈｌｓ起到美化的作用，且还可以利用Ｆｓ的而ｌｈ中ａＦＣｏｍｎ（函数发送ＦＣｏｍｎ命令，Ｓｃｍａｄ）Ｓｃｍａｄ用Ｖ中Ｓｏｋａｅｌｈ控件的ＦＣｏ — ＢｈｃｗｖＦａｓＳｃｍｍｎ（事件过程来接收这些命令的，而根ａｄ）从据不同的命令及参数来实现对ＶＢ程序的控制。３２．设计参数界面设计实现齿轮设计的步骤和设计参数多且繁琐，就要考虑到这些参数录入、选择界面布局合理、晰、洁，人从整体角度看，清简使主次关系安排合理。因此将计算所需的参数分为基本设计参数和辅助设计参数两大类。然而考虑到外观布局的条理性，故采用选项卡式的参数录入、选择界面。３３ｌ齿轮啮合类型选择框设计齿轮啮合分为：圆柱齿轮啮合、齿轮啮锥合、交错轴齿轮啮合，在这里针对圆柱齿轮啮合中的直齿、斜齿和锥齿三种典型啮合方式进行设计，为了更加方便选择啮合方式和使用更加直观，将这三种啮合方式分别用图片

基于VB和VC6.0的CAXA锥齿轮辅助制图程序的二次开发

基于VB和VC6.0的CAXA锥齿轮辅助制图程序的二次开发摘要在机械设计特别是农业机械设计过程中，锥齿轮减速机构较为常用。

相对圆柱齿轮，锥齿轮在制图过程中较复杂，参数较多，计算量较大，且制图步骤繁琐。

尽管大部分CAD制图软件内置了齿轮图库，但适用面较小，且不够灵活。

本文进行了CAD软件CAXA2007的二次开发，基于VB和C/C++平台实现了锥齿轮齿廓的辅助制图、参数化设计和绘制，可有效提高机械设计效率，减轻劳动量。

关键词VB C/C++ CAXA 二次开发锥齿轮参数化设计0 引言锥齿轮是机械设计中使用较多的结构，特别在农业机械中，减速箱几乎是必不可少的装置，而锥齿轮减速箱是在传动比不大、需要改变传动方向的情况下最佳的结构形式。

因此锥齿轮的设计、参数计算以及CAD制图工作较为频繁。

锥齿轮的制图工作相对圆柱齿轮较为繁琐，且计算量也较大。

主流的CAD软件如CAXA中仅仅内置了渐开线圆柱齿轮的参数化模块，且不够灵活，在实际的齿轮设计工作中往往需要根据整机来微调尺寸，因此本文基于VB和C/C++平台进行了CAXA2007的二次开发，实现了CAXA锥齿轮齿廓的辅助制图，有效提高了锥齿轮相关的机械设计效率。

1 CAXA二次开发简介CAXA2007二次开发接口使用的是VC6.0、C/C++语言体系。

CAXA自带的EBADS模块定义了CAXA制图中使用的各种编辑、定义等命令基于C/C++语言的头文件、类以及API函数，开发者在掌握一定水平的C/C++语言的基础上，了解CAXA定义的API函数即可进行CAXA的二次开发。

而C/C++作为较为主流的编程语言，相比AUTOCAD的Lisp 语言使用面更广。

在CAXA电子图板中，使用“应用程序管理器”作为电子图板与应用程序之间的接口，对用户开发的应用程序进行统一管理。

通过应用程序管理器可以实现对应用程序的进程管理和自动加载管理，通过进程管理可对应用程序进行加载和卸载操作，通过自动加载管理可对自动加载的应用程序列表进行编辑，使在列表中列出的应用程序在电子图板启动时就同时加载进来[1][2]。

基于Matlab和UG的弧齿锥齿轮三维造型技术

关键词：弧齿锥齿轮；ＭｔｂＧＯｅＲＰａａ；Ｕ／ｐｎＧＩ；三维造型ｌ中图分类号：Ｔ２ＨＩ８文献标识码：Ａ文章编号：１００１—１６２１２— ０６— ４９Ｘ（０Ｉ００００Ｊ
Ｔｈｒｅｄｍｅｉｎａｏｅｉｇｔｃｏｏｙｆｒｓｉａｅｅｅｉｎｓｏｌｍｄｌｎｅｈｎｌｇｏｐｒｌｂｖｌ
ｅｔｂｉｈｄａｔｒａｒｙｎｒｃｓｎｅｉｂｅ，ｗｉｈｌｙａｏａｌｏｎａｉｎｆｒｆｉｌｍｅｔｓｔｎｓａｌｅｆｒａｉｇｉｐｅｉｅａｄｒｌｌｓｅｓａｈｃｓａｆｖｒｂｅｆｕｄｔｎｔｅｅｎｔｉａｄａｏｏｉｅａｃｄｎｍｉｎｌｓｓｏｐｒｌｂｖｌｇａａｅｎＡＮＳ．ｙａｃａａｙｉｆｓｉｅｅｅｂｓｄｏａｒＹＳＫｅｒｓｓｉｅｅｇａ；Ｍａｌｂ；ＵＯｅＩｙｗｏｄ：ｐｒｂｖｌｅｒｌａｔａＧ／ｐｎＧＲＰ；ｔｒｅｄｍｅｓｎｄｌｇｈｅｉｎｉａｍｏｅｉｏｌｎ
ｇａａｅｎａｌｂａｅｒｂｓｄｏＭｔａｎｄＵＧ
ＬＵＧａｇ１ｉ，ＴＡＮＹｅＪｎ，ＦＮＨｏｇｗｉ，ＷＡＮＭａ．ａＩｕｎ．ｅＩｕ．ｕＡｎ．ｅＧｏｙｎ（．Ｓｈｏｏｅｈｔｎｃ，Ｎｒｗｓｒｏｔｈｉｌｎｖｒｉ，Ｘ ’ １０２ｈｎ１ｃｏｌｆｃａｒｉＭｏｓｏｈｅｔｎＰｌｅｎｅｉｓｙｉｎ７０７，ＣｉａｔｅｙｅａＵｅｔａ

【doc】格里森专家制造系统（GEMS）开创弧齿锥齿轮及双曲面齿轮数字化制造新纪元

格里森专家制造系统（GEMS）开创弧齿锥齿轮及双曲面齿轮数字化制造新纪元樊奇★产品与技术Products&Technology-A-格里森专家制造系统(GEMS)开创弧齿锥齿轮及双曲面齿轮数字化制造新纪元樊奇,让?德福(美国格里森公司,美国纽约罗彻斯特市大学大道1000号,邮编:NY14692,USA)要:格里森专家制造系统(GleasonExpertManufacturingSystem),简称GEMS系统.GEMS系统是一个集成机网络软件系统,它集成格里森基于视窗平台的圆锥齿轮软件模块(CAGETM4WIN,G-AGETM4WIN,Manager,FEA,andUMCTM)于一体,提供工程工作站和格里森数控机床之间的信息通讯和互换.统创造一个高效,无缝,协同的圆锥齿轮制造系统.-C介绍开发GEMS系统新软件模块的有关理论,包括计算机模拟数控机床加工圆锥齿轮,轻载和重载下的齿合模拟(TCA和L TCA),齿面误差修正,以及高阶运动误差设计等.同时介绍GEMS系统的功能和应用.VIS系统的应用必将开创弧齿锥齿轮及双曲面齿轮数字化制造新纪元,中国已在应用这项新技术方面首先迈的一步.害词:凤凰数控机床,格里森专家制造系统(GEMS系统),弧齿锥齿轮及双曲面齿轮GleasonExpertManufacturingSystem(GEMS)OpensaNewErafor DigitizedManufacturingofSpiralBevelandHypoidGears QiFanandRonDafoe(TheGleasonWorks,Rochester,NY14692,USA)stract:GEMSisanintegratednetworksoftwaresystem,whichallowsthenew GleasonWindowsbasedbevel:wareprograms(CAGE~4MIN,G-AGE~4MIN,SummaryManager,FEA,a ndUMCTM)runningOilengineeringwork—OcommunicateandexchangeinformationwithGleasonCNCmachines,GE MSprovidesanefficient,seamless~rgeticbevelge arproductionsystem.Theworl’dsfirstcompleteGEMSsyste mwasrealizedinChina.1ecturefirstpresentssometheoreticalbackgroundofthedevelopmentofthen ewsoftwareprograms,which computerizedmodelingofCNCbevelgearmachiningprocesses,simulation ofgearmeshingunderlightandatload(TCAandL TCA,toothsurfacecorrections,anddesignofhigherorder motiongraphs.Thefunctions licationofGEMSarealsodescribed. rationofGEMSwillopenanewerafordigitizedmanufacturingofspiralbevel andhypoidgears.Chinawas tomakeasuccessfulsteptowardtheapplicationofthisnewtechnology. Fwords:PhoenixCNCmachine,GleasonExpertManufacturingSystem(GE MS),Spiralbevelandhypoid}者在2005年4B9-10日为配合CIMT2005展会主题而举办的”数字化制造技术与装备最新发展”国际论坛上发表的论文.--M4期2005年8月87l前言★产品与技术Products&Technology★格里森公司的创始人威廉?格里森先生于1874年发明了世界第一台圆锥齿轮刨齿机.从而开创了圆锥齿轮这一新的工业领域,为动力传动提供了更多的形式.从此,格里森公司就成为世界齿轮技术的领头羊,今天,随着格里森公司的全球化,其产品涵盖完整的齿轮切削机床和刀具以及服务,包括圆锥和圆柱齿轮的各种加工设备.格里森公司在齿轮理论方面也一直处于世界领先地位,其科研和各种研究成果在世界上享有声誉.世界知名的齿轮科学家威尔德哈泊(ErnstWildhaber),巴克斯特(MeriwetherL.Baxter)等都是成名于格里森公司的.格里森公司已成为圆锥齿轮技术和理论的同义词.早在上世纪7O年代,格里森圆锥齿轮技术和机床就开始引入中国市场,从机械摇台机床到最新的凤凰Ⅱ型数控机床,格里森公司不断向中国输入其最先进的圆锥齿轮设计和制造技术,机床和服务,始终致力于服务中国的汽车工业,航天航空及动力设备制造工业.今天,与格里森凤凰机相配套,格里森公司开始推出其先进的数字化圆锥齿轮制造技术,即格里森圆锥齿轮制造专家系统,(GEMS系统).GEMS系统是基于计算机网络的一体化制造系统,它将格里森公司现有软件模块如CAGET~4WIN,G—AGETM4WIN,Summary Manager,FEA,及UMC集成,实现工程工作站和格里森数控机床之间的信息互换和享用.GEMS提供了一个高效,无缝和协同的圆锥齿轮生产制造系统.世界上首套完整的GEMS系统已在中国某传动机械厂成功安装投产.GEMS系统为圆锥齿轮制造提供了最优化的解决方案.本文首先介绍有关开发GEMS系统的基本理论,包括数控加工圆锥齿轮的计算机模拟,轻载和重载下的齿面接触分析(TCA和L TCA)技术,轮齿齿面误差修正,高阶运动曲线的设计等.然后对GEMS系统的构成和功能模块作一些介绍.2新型凤凰数控机床运动学模型格里森凤凰系列数控机床的广泛应用已经给弧齿锥齿及双曲面齿轮的制造技术带来了巨大的进步.最新系列的凤凰Ⅱ型机床(见图1和2)包括切齿机和磨齿机,利用全新的整体式床身设计,从而减少了占地图l凤凰Ⅱ型系列结构模型图2凤凰II型275G磨齿机面积,提高了机床刚性,主轴由数字直接驱动电机驱动,省掉了机械传动元件,提高了驱动速率,从而大大地降低了生产周期和提高了机床精度.机床的其他运动轴由数字伺服电机直接驱动,以实现给定的齿面产形运动,凤凰机床采用自容式电器和液压装置设计,从而使安装和调整便捷.凤凰机系列并不改变基于机械摇台式机床的传统圆锥齿轮理论和现有的圆锥齿轮技术,圆锥齿轮工程师仍然能利用现有的术语和设计工具,来设计和计算机床调整参数,这些机械机床设置调整参数和运动关系可由专门的翻译程序转化成数控机床的数字化指令,通过这些指令来控制凤凰机床六个轴的运动以实现用户所定义的齿面几何形状.图3所示为一个圆锥齿轮产形机床运动模型,该模型含有l1个运动单元(列表1),圆锥齿轮工程师不会对该模型感到陌生,因为它实际上直接表达了机械摇台式机床的运动结构关系,产形轮和被加工齿轮之间的运动是由摇台和工件之间的展成运动来实现的.在加工非展88WMEMg期2005年8月成齿轮时,摇台保持静止不动.图3弧齿锥齿及双曲面齿轮产形机床的运动模型表1机床运动单元和旋转轴线编号运动单元名称和相关运动l机床床身,运动参考系2摇台,旋转运动/摇台转角3偏心装置,径向刀位运动4刀转角调整运动5刀倾机构,刀倾调整运动6刀具旋转运动轴线7工件旋转运动轴线8工作台,工件垂直轮位调整运动9工件轴向轮位调整运动lO工件安装机床根角运动l1床位运动/产形轮轴向运动摇台旋转轴线b偏心机构轴线刀具主轴轴线d工件主轴轴线工件机床根角旋转中心由于格里森凤凰机的数字化万能特性,图3所示机床的运动模型可以虚拟地将机床调整参数和运动表达为有关摇台运动参数的函数.即:★产品与技术Products&Technology-kR=Rw+R(‘P)(1)X6k(‘P)(2)S=So+S(‘p)(3)Em=E~+E(‘P)(4)(‘P)(5),(‘P)(6)j=Jo+j(‘p)(7)i=io+i(‘p)(8)公式中第一项是机床基本参数调整的常数项,第二项是动态变动量,表达为摇台运动参数的函数.公式(1)～(8)所表达的运动关系是通过计算机程序翻译成数字化指令来控制凤凰机的运动实现的.公式(1)～(8)中的动态变化部分为凤凰机加工各种综合修形和修正的轮齿齿面几何形状提供了支持.计算机化的数字模拟和模型化锥齿轮加工产形过程是GEMS系统软件模块开发的理论基础.机床运动模型的运动链被每个运动单元分解并表达为一系列相对运动关系,然后由相应的矩阵系列表达成坐标变换后得到的齿面数字模型(如图4所示).基于该运动模型,相啮合齿轮副的齿面可以解析地表达为齿面上的位置矢量(如图5所示).一≤0..|,.,:图4机床运动模型的数字表达rl=rl(l,01)凡l=凡l(l,01)tl=￡l(l,0,)/’2=r2(,)凡2=凡2(2,02)t2=￡2(2,)图5配对齿轮齿面副的几何模型VVMEM4期2005年8月89.一,,0”～._’～;『7\,一★产品与技术Products&Technology★3先进的间歇分度法和连续分度法格里森公司有两大类弧齿锥齿轮和双曲面齿轮的加工方法,即间歇分度法和连续分度法.该两种方法都已得到广泛的应用.GEMS系统同时支持这两种方法.早在1914年,JamesE.Gleason和AuthurL.Stewart 就申请了一种连续分度法,80年代初期,随着格里森凤凰机的出现,在此基础上格里森开发了一种新型的连续分度法,并推向市场.间歇分度法和连续分度法的基本区别在于(见图6):(1)在连续分度法中,工件上的轮齿是连续分度滚切出来的,工件和刀盘按照给定的分度运动关系作连续的分度运动,而间歇分度法是在加工每个齿槽后, 工件作一次间歇式的分度运动,所以间歇分度法也称为单分度法.同间歇分度法类似,连续分度法的小轮是用展成法切削的,而大轮可用成形法或展成法,成形法具有较高的生产率;(2)用间歇分度法形成的轮齿纵向点线是圆弧,而连续分法的轮齿纵向点线是延长外摆线;(3)连续分度法采用等高齿制,而间歇分度法采用收缩齿制.间歇分度法有五刀法和双面法,利用五刀法能对齿面的几何形状进行灵活控制,双面法更多地用于磨齿工艺,并运用高阶修形技术实现高阶运动曲线的设计.格里森连续分度法,采用格里森TRI—AC~和PEN. TAC@刀具.格里森连续分度法加工得到的齿轮具有均匀倾斜的接触痕迹,从而有利于齿面研磨,提高研齿效率.格里森先进的干切技术可同时运用于这两种切齿方法.YgYga)b)图6间歇分度法(a)和连续分度法(b)格里森公司采用先进的逆向优化设计技术,通过综合优化产形轮参数和产形运动参数,对齿面进行综合修形,从而得到优化的齿面的接触痕迹,斜向和传动比误差函数.经过优化的齿轮具有低的应力和传动噪声,吸收误差的能力强.弧齿锥齿轮和双曲面齿轮的齿面计算机模拟生成是基于一种新开发的产形模型的.该模型能同时应用于间歇分度法和连续分度法.并能计算各种齿面修形以达到优化的齿面接触区和运动误差的设计目标.4先进的齿面接触分析(TCA)和加载接触分析(L TCA)技术齿面接触分析(TCA)和加载接触分析(L TCA)技术是由格里森公司最先开发和引入的设计方法和工具.利用TCA计算程序能对齿面的接触质量进行分析和评估,从而达到优化设计的目的,TCA技术的应用在圆锥齿轮的设计和开发过程中起到了必不可少的作用. TCA技术利用非线性迭代方法通过计算机程序实现,随着计算机技术的发展,TCA理论和技术也得到提升,GEMS的CAGE4WIN软件模块包括了最新研制开发的新TCA程序,该先进的TCA程序是基于本文所介绍的齿面产形模型的,TCA技术不仅是分析工具也成为圆锥齿轮综合设计工具.TCA实际上是计算机模拟齿轮啮合过程(图7所示),它模拟各种安装和变形误差对齿轮啮合质量的影响.其基本算法是基于两曲面∑1和∑2在空间接触时,在接触点处两齿面的位置矢量相等,并且单位法矢量公线的条件.图7b)所示为TCA的数学模型,TCA结果是接触痕迹图和运动误差图,这些结果是与检测机上得到的结果一致的.图7c)所示是模拟安装误差参数△E,a)三维接触模型b)TCA算法Shaften,Ar一厶PPin_啪AIiC)安装参数△E,△G.△P.和A Y模拟图7轮齿接触模拟TCAWMEM4期2005年8月△G,△尸和△的数学表达,新TCA程序能模拟单齿啮合和多齿啮合的一对齿轮接触情况,以及齿中心,大端,小端位置啮合状况.图8所示为TCA的输出界面.兽麓基毁毒囊学———.l嚣船;墼l器馥嚣嚣糍l—l...÷毒一一一一…一..fi图l—2—11{a)单齿啮合TCAb)多齿啮合TCA图8TCA输出结果加载条件下接触分析(L TCA)是格里森公司首先在上世纪70年代开发出来的,现在格里森公司正推出其最新版本的L TCA软件,新版本L TCA是基于有限元(FEA)分析计算方法的,它利用TCA所产生的齿面几何,定义轮齿啮合的有限元模型,图9所示为一个多齿啮合的有限元模型,齿面接触的非线性运动是通过一种特殊的”间隙”单元来模拟的,该模型同时考虑扭矩的变化和模拟轮齿轴的刚性条件.a)大轮FEA模型b)小轮FEA模型图9FEA模型先进的L TCA程序给设计者提供了一个分析真实加载情况下齿轮接触情况的有效工具.图l0所示为L TCA 的输出界面,其接触痕迹变化的过程是所加扭矩的函～…i0,毒荔～{===]二三囊耋三薹篓董=羞鲤苎l￡团—兰_j篡竺I★产品与技术Products&Technology★数.第一个界面所示结果是与TCA的结果一致的,被视为基准接触,其后L TCA结果均是对应于多级加载条件的.另外,一个专用的FEA软件包00已开发出来,以提供更多的应力分析.5先进的轮齿修形技术齿面在理论上的线接触,对于安装误差是很敏感的,并导致边缘接触,产生大应力集中和传动噪声.为了避免边缘接触,齿面在设计时必须预先考虑点接触设计,这样在齿轮传动的每一个瞬时,其接触痕迹是一个椭圆,齿面修形决定了齿面的接触特性,如接触痕迹的大小,方向和形状以及与运动误差的大小.齿面的修形是相对于共轭齿面刮去一层表面材料,使得实际齿面相对于理论共轭齿面产生一定量的偏差.修形包括齿廓方向和齿面纵向修形两种方案,齿廓修形可通过刀具修形或产形运动修正来实现,齿面纵向修形可通过产形运动来实现,修形过程最终是通过机床的设置和调整参数来完成的.圆锥齿轮齿面修形通常同时包含齿廓方向和齿面纵向修形.格里森公司开发了一种逆向优化设计方法,进行齿面的综合修形的,该方法是基于二次曲面理论的并可在计算机上利用CAGEWIN软件自动完成,从而得到经优化的齿面接触特性.通常所设计的运动函数是抛物线运动误差,其优点是抛物线函数能自动吸收因安装误差而导致的线性误差,因为线性误差会导致齿轮传动较大的冲击和振动及噪声.格里森公司的凤凰Ⅱ型机床利用其万能运动的功能可对齿面进行各种复杂的修形.另外,格里森公司开发了一种高阶运动误差的设计方法,如图11所示,该高阶运动误差曲线可应用于精密圆锥齿轮传动的场合,以达到提高齿轮强度和降低传动噪声的目的.该高阶运动误差设计可利用被称为UMC 的特殊程序模块来完成,设计过程是基于对齿面失配关系的控制来实现的,高阶运动误差通常对应于多齿啮合,大倾斜接触痕迹的设计,而且其误差必须控制在很小的范围内,故须用磨齿工艺来完成.图10U’CA输出结果=:==:’………一{,一1.一.I一≥爱一;,l—0一l…{j:三:二三二:二i{【:二:’=二::二ii_蚶?秭_?￡臼一;JJjWiEi4期2005年8月91★产品与技术Products&Technology★高阶运动曲线图11运动曲线的设计6尖端的齿面误差修正技术众所周知,理论设计的齿面很难通过制造过程精确得到,各种机加工误差和热处理变形等制造误差使得实际机加工t~->J的齿面相对理论齿面之问产生误差. 因此,需要对实际齿面进行修正,误差齿面修正是一项尖端的技术,该项技术将齿轮理论和齿轮加工工艺过程相结合,利用先进的硬件和软件加以实现.通常,当一个齿轮完成切削或磨削后,将其进行齿面坐标测量,并将齿面测量坐标值与理论或样本齿面坐标进行对照,从而得到一个误差曲面,在工程上,该误差曲面可足够精确地利用二阶多项式来表达:=no+Ⅱ1+cl+n3+Ⅱ4y+(1(9)这里是齿面测量点在法线方向的误差,公式(9)实际上将误差分解为零阶,一阶和二阶误差.这些误差分别对应于齿厚误差,压力角和螺旋角误差,曲率和挠率误差,利用误差修正技术的目的就是将这些误差减小到最小值,齿面误差修正的评估是利用误差平方和或均方根来完成的.利用格里森CAGE1M4WIN和G—AGWIN软件模块进行齿面修形计算,可自动通过程序得到机床调整参数.图12所示为一个齿面误差修正的实例,可以看到原始误差齿面经过二阶修正后,误差大大降低.GEMS提供了一个真正的闭环网络修正环境.原始卤面误差:误差平方和=O.000108阶修正后齿面误差:误差平方和=O.000047二阶修正后齿面误差:误差平方和:O.000002S%fEf’4sn1n∞’9图l2齿面误差修正7先进的格里森凤凰机床调整卡管理软件格里森凤凰机床调整卡管理软件(SummaryMan- ager)是基于数据库的软件包,实现工程工作站和格里森数控凤凰机之间的机床调整卡的自动化管理,其方式可以是联机或脱机式的.该软件包含以下功能模块: (1)管理凤凰切齿或磨齿机床调整卡文件;(2)以脱机方式进行调整卡的编辑,打印等操作;(3)将机械摇台机床的调整参数转换为数控凤凰机床的调整参数;(4)在机床之间传递信息;(5)将机械机床的调整参数转化为凤凰机的数控参数,并传到编辑器上进行修正.该软件允许用户将其风凰机的信息存放于数据库中,并按一定的系列号存取这些信息.调整卡管理软件能将机床设置数据输入到机床上,可利用脱机表达的方式对每台机床进行操作,机床数据既可存放于局部机器上也可存放在网络服务器上,实现真实的多用户存储.对机床的数量无限制,并允许许多用户同时存储数据.8GMES系统的构成格里森专家制造系统(GEMS)是一个网络程序集成系统,图13所示为其系统构成结构,该项技术将格里森基于视窗的圆锥齿轮设计软件如CAGETM4WIN,G—AGETM4WIN,SummaryManager,FEA(有限元)和UMC哪程序模块集成一体,并实现工程工作站和格里森凤凰机之间的信息交换.该系统具有可扩充性,可利用用户现有的TCP/IP兼容的计算机网络系统和基于服务器的关系型数据库实现无缝数据共享.它通过消除多余繁琐的人工数据输入…葡…蘸一砖一鹜昔曾切fr,-和磨一一一l～…一一一一一函研浅图13GEMS~WMEM4期2005年8月过程,创造了一个协同高效的工程设计和车间制造之间的信息交换.GEMS系统由以下模块组成:(1)应用软件,CAGEllM4WIN程序,它是由多项功能模块组成的,为用户提供设计和分析圆锥齿轮的全套工具.用户通过输入圆锥齿轮的基本参数,就可以利用该软件得到设计齿轮尺寸参数,TCA计算结果,L TCA计算结果,根切计算检查,齿面失配图形,机床调整数据,测量数据,以及刀具数据.(2)格里森自动齿轮修正软件,该软件基于齿面误差测量数据和误差修正矩阵,对切齿或磨齿齿面进行修正,使齿面误差控制在误差范围内.该软件可用于联机和脱机操作两种模式,用于脱机操作时,可在工程工作站上进行,用于联机操作时,可直接在测量机上运行.(3)高阶运动曲线设计模式UMC喇模块,提供齿面优化功能,利用凤凰机的万能运动特性进行高阶运动曲线设计以达到优化接触痕迹, 降低噪声的设计目的.(4)有限元(FEA)T900程序,是一个综合的圆锥齿轮强度分析软件包,可应用于轮图l4闭环设计和齿面修正工艺系统★产品与技术Products&Technology★齿载荷和分配计算,接触和弯曲强度计算,加载下的运动误差分析等功能.(5)格里森机床调整管理软件模块,用于脱机和联机方式的调整卡数据库的网络管理.GEMS系统创造了一个真正的闭环设计和齿面修正的工艺系统,如图14所示,该闭环系统以下列闭环流程工作:(1)利用CAGE4WIN,CAGE,FEA等软件模块在工程工作站上完成圆锥齿轮设计,输出理论机床调整参数和齿面测量方案;(2)凤凰数控机床的机床调整卡管理软件将机床设置数据和刀具参数传送到凤凰机上;(3)凤凰数控机床执行切齿工艺;(4)凤凰数控机床执行磨齿工艺;(5)格里森一马尔GMx测量系统对加工后的齿面进行坐标测量并将测量数据与理论坐标值或样本数字化的齿面坐标值进行比较,确定齿面误差;(6)利用G—AGE修正软件进行自动修正计算,并输出机床调整数据,该机床调整数据反馈到工程设计工作站,更新设计参数;(7)切削修正后的齿轮,进入第二循环阶段.通常该闭环修正系统,只需两次迭代就能优化齿面修正过程.9结论本文介绍格里森专家制造系统(GEMS)开发理论基础和GEMS结构组成及其各模块的功能.GEMS系统是将格里森公司尖端和新一代数控凤凰机和其软件系统完美结合的产物,GEMS提供了一个高效,无缝,和协同的圆锥齿轮制造系统.可以预见,广泛应用GEMS系统将开创弧齿圆锥齿轮和双曲面齿轮数字化制造的新纪元.参考文献【1】Krenzer,T.J.,1990,”Face-MillingorFaceHobbing”,AG—MA.TechnicalPaper.9O几’M13.[2】Stadtfeld,H.J.,2000,Adram’edBevelGearTechnolog5,The GleasonWorks,Edition2000.[3】Litvin,F.L.,1994,GearGeonvetr~”andAppliedTheory. PrenticeHal1.[4]GleasonMagazine,/NMOTION,IMTS’04/JIMTOF’04ISSUE.V o1.1,No.3【5】Gleasonmagazine,INMOTION,GEAREXPO&EMOSHOW ISSUE,V o1.1,No.2WMEM4期2005年8月93。

计算机辅助设计方案课程设计方案—VBA的零件参数化模型构建

计算机辅助设计课程设计题目：基于VBA的零件参数化模型构建学生姓名： XXX 学号：学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：机械XXX班指导教师： XXX<教授） XXX<讲师）年月目录1.绪论CAD是Computer Aided Design 的简称，即计算机辅助设计,是由计算机完成产品设计中的计算、分析、模拟、制图、编制技术文件等工作,由计算机辅助设计人员完成产品的全部设计过程，最后输出满意的设计结果和产品图纸的一种机械设计方法。

它是最近几十年来迅速发展起来并得到广泛应用的多学科综合性的新。

1973年，国际信息处理联合会给CAD 下了一个更广义的解释“CAD 是将人和机器混编在解题专业中的一种技术，从而使人和机器的最好特性联系起来”CAD技术的应用适应了当前产品需提高设计质量，快速更新换代的需求。

Visual Basic for Applications<VBA）是一种Visual Basic的一种宏语言，主要能用来扩展Windows的应用程式功能，特别是Microsoft Office软件。

也可说是一种应用程式视觉化的Basic Script。

CAD技术的发展极大地改变了人们的设计手段和方法，更为重要的是CAD技术的广泛应用显著提高了设计的效率和质量。

CAD技术是企业技术创新、市场开拓的强有力的技术工具和手段。

CAD技术的发展和推广不仅受到国家和企业的重视，更为广大工程技术人员关心。

此次课程设计的过程：首先利用CAD绘制图形并确定点图；然后，确定参数和尺寸参数表并列出编程点表；最后，利用VBA进行编程并调试程序。

利用VBA软件进行设计目的在于，将绘制图形和软件编程的知识联系起来，加深所学知识的理解。

同时了解编程技术的发展趋势，掌握零件的编程方法，感受现代CAD技术的先进性。

此次课程设计是高等院校机械专业类各专业实践性很强的，重要的课程设计。

针对各用人单位对大学毕业生人才技能需要，对于工科专业的大学生，在培养过程中学生应该自主加强自己的实践动手能力。

弧齿锥齿轮的三维仿真

（l）由于齿面方程 !（所确定的曲面是空 #g） 2 "g ，间曲面，形状较复杂，在某些范围内是不连续的，大轮齿面仅是曲面的一部分，因此必须确定齿面方程
（2）将图 5 中的外部线框绕齿轮轴线 X 旋转，成为实体即齿圈实体（见图 6）。（3）根据齿面方程 !（，以一个参数为变 #g ） 2 "g ，量，另一个参数不断改变取值，即可得到一系列曲线。网线的密度由变量 "g、网 #g 的取值密度确定，格越密，曲面越精确，如图 7 所示。该参数曲线网即是曲率线网，此时曲面上任一点沿两参数曲线的切线为该点的主方向。
1 引言
弧齿锥齿轮广泛应用于航空、航海、汽车、拖拉机、机床等行业中。作为一种局部点接触的不完全共轭的齿轮副，弧齿锥齿轮在几何上非常复杂，其设计和制造方法直接影响着齿轮副的啮合质量。在齿轮的精锻加工中，制造锻模时，齿面往往需要一点一点的修正，具有周期长、精度不够且难以准确反映齿面形状的缺点。数控机床的发展和应用为发展螺旋锥齿轮新的高效、高精度加工方法提供了途径。由于数控机床加工基于实体的要求需要知道齿面的精确形状，因此本文开发了弧齿锥齿轮三维仿真模型，它能够真实地反映产品的外观形状和结构特征，是实现产品设计、运动学与动力学仿真、性能分析与优化以及数控加工的基础。本文基于格里森机床由运动学方法和啮合方程推导出大齿轮齿面方程，采用大型通用 CAD / CAE / 通过由齿面方程得到的曲率线网 CAM 软件 I-DEAS，构造出齿轮齿面，做成弧齿锥齿轮的三维仿真模型用于 CAE / CAM 的分析和加工。
22
工具技术
根锥修正过的实体阵列，阵列个数为齿轮齿数，用阵列后的实体去切除齿轮轮坯，即得弧齿锥齿轮的三维仿真模型，如图 14 所示。

弧齿锥齿轮的成对设计及参数建模

【54】第40卷第4期 2018-04弧齿锥齿轮的成对设计及参数建模The design of gleason spiral bevel gear pairs and parametric modeling刘强1，李文义1，耿金萍2LIU Qiang 1, LI Wen-yi 1, GENG Jin-ping 2（1.徐州工程学院，徐州 221018；2.徐工集团江苏徐州工程机械研究院，徐州 221004）摘要：格里森弧齿锥齿成对的详细设计计算涉及很多参数和公式，容易混淆，在很多参考资料上没有完整的实例计算，也没有齿根圆的计算公式，但是在三维设计时必须算出齿根圆的数值才方便绘制模型。

很多初学者在计算初期常用错齿根圆公式，推出齿根圆的计算公式，便于在Pro/E参数化建模中应用，因此本文给出完整的设计示例供广大初学者参考。

关键词：格里森弧齿锥齿轮；计算公式；Pro/E 中图分类号：TH132.41 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2018)04-0054-03收稿日期：2017-12-02作者简介：刘强（1984 -），男，江苏徐州人，博士研究生，研究方向为机械设计及制造。

0 引言格里森（Gleason ）制弧齿锥齿轮具有承载力强，重合度大，高速传动时传动平稳、震动小、噪音低、可获得大传动比等优点，在重载荷机械装备、汽车和石油化工等领域应用广泛。

弧齿锥齿轮的前期设计是齿轮制造加工的基础，设计人员的参数计算和设计直接决定后期加工出来的齿轮能否满足使用。

负责加工弧齿锥齿轮的厂家只负责加工，对于设计的是否合理并没有能力反馈。

1 计算实例齿轮在啮合传动时，凹面与凸面承受不同大小的载荷，工作齿面为弧齿锥齿轮持续承受较大载荷的一面，非工作齿面为承受载荷较小的一面。

主动轮工作面与从动轮工作面啮合时，两轮所承受的轴向力均指向各自的大端，齿侧间隙会增大，齿轮不容易卡死，会比较安全。

一般我们选取主动轮凹面和从动轮凸面为齿轮工作面。

基于VB的齿轮传动CAD系统设计

前普及与应用最广的绘图软件, 其开放式的体系结构和实用方便的开发工具颇受 CAD 软件设计人员的欢迎, 因此, 选用 Visual Basic 作为界面设计与参数计算的编程语言, 选用 AutoCAD 作为绘图软件。
( 4) 数表图表的处理。①数表的程序化。在设计手册或规范中, 含有各种形式的数表 , 从函数角度看, 有单变量表, 也有双变量及多变量表。其中有些数表本来有精确的计算公式, 为了方便手工设计, 才制成表格供设计中查用, 对这类数表要力求找到原来的理论计算公式或经验公式, 编入应用程序。但对大多数数表而言, 或本来就无表达公式, 或一时难于找到原来公式, 就只能进行程序化处理。其程序化最常用的方法是以一维数组、二维数组的形式存入计算机。 ②线图的程序化。在工程设计中, 时常遇到一些线图供查找系数或参数使用, 有些还以曲线族的形式给出。线图的程序化有以下几种处理方法: 若有线图原来的公式, 就将公式编入程序; 将线图离散化为数表 ; 从线图上读取离散节点数据, 然后用鼠标的程序化方法对其进行处理。
学术交流
XUESHUJ IAO LIU
基于 VB 的齿轮传动 CAD 系统特点, 采用 VB6.0 和 AutoCAD 软件开发圆柱齿轮传动的 CAD 系统, 通过系统计算圆柱齿轮各参数, 并进行校核, 最后自动调用 CAD 命令绘制工作图和零件图。
度计算和显示绘图一体化 ; 同时 , 注重人机的对话和交流, 实现了人机互动。
2. 圆柱齿轮传动的 CAD 系统设计本系统主要针对直齿、斜齿圆柱齿轮传动的设计, 可以进行齿轮传动的简单设计、数据计算, 生成简单的结构图, 基本可以完成对齿轮传动的设计要求。本系统尝试让工程师从繁重的计算、制图工作中解脱出来, 从而把设计的重点放在具体方案的考虑上, 节约宝贵的时间, 提高设计效率。 ( 1) 圆柱齿轮传动 CAD 系统软件研制方法。齿轮传动是工程应用中普遍使用的机械传动装置, 其设计过程繁琐、周期长、效率低, 研制开发其 CAD 软件具有重要的意义。在分析齿轮传动设计过程的基础上, 探讨齿轮传动 CAD 软件开发的关键技术, 进而在 WINDOWS 操作系统下 , 选用 VB 开发语言与 AutoCAD 绘图工具, 运用 CAD 技术、可视化技术, 研制开发了齿轮系统 CAD 一体化设计软件。 ( 2) 圆柱齿轮 CAD 系统软件功能设计系统软件必须具有的功能。①齿轮类型选择; ②设计过程中对已知图表的数据查询、读取; ③再现具体设计过程, 并辅以适量的提示帮助信息, 以加强对设计过程的认识, 起 CAI 的作用; ④自动设计计算(包括校核); ⑤ 自动绘图 ; ⑥ 自动生成设计说明书, 作为设计档案; ⑦WINDOWS 画面的菜单, 通过菜单、按钮将各设计模块有机连接起来; ⑧软件易于操作, 易于维护, 易于升级。 ( 3) CAD 系统软件开发的关键技术。软件开发平台和编程语言及其他工具的选择软件的用户界面作为人机接口起着越来越重要的作用。Visual Basic 是采用可视化工具、面向对象、提供激活另一个应用程序的接口, 采用事件驱动编程机制的计算机语言, 因此, 它使用户界面设计变得非常简单, 同时还实现了调用另一个应用程序的机制。而 AutoCAD 是目

基于万能运动参数的弧齿锥齿轮建模方法

第51卷第1期2020年1月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University(Science and Technology)V ol.51No.1Jan.2020基于万能运动参数的弧齿锥齿轮建模方法唐祎1,2，何玉辉1,2，唐进元1,2(1.中南大学机电工程学院，湖南长沙，410083；2.中南大学高性能复杂制造国家重点实验室，湖南长沙，410083)摘要：考虑到安装误差、机床空间几何误差等因素，以弧齿锥齿轮刀具几何参数、齿坯参数、机床加工参数为输入参数，将齿面误差作为检测目标，使用MATLAB编程求解齿面参数化方程，采用Newton迭代法进行齿面参数化，并在CATIA中构造光滑齿槽与齿坯实体进行布尔运算；提出一种新的基于万能运动概念的弧齿锥齿轮齿面三维建模方法，并通过建立1对弧齿锥齿轮副实体模型来验证。

研究结果表明：提出的方法能快速完成齿面参数化，拟合后的齿面精度得到大幅提高。

关键词：弧齿锥齿轮；齿面参数化；万能运动概念；三维建模中图分类号：TH132.421文献标志码：A文章编号：1672-7207（2020）01-0033-08General modeling method of spiral bevel gear based on universalmotion parametersTANG Yi1,2,HE Yuhui1,2,TANG Jinyuan1,2(1.School of Mechanical and Electrical Engineering,Central South University,Changsha410083,China;2.State Key Laboratory of High Performance Complex Manufacturing,Central South University,Changsha410083,China)Abstract:Considering the influence of factors such as installation errors,machine tool spatial geometric errors, etc,and taking geometric parameters of the tool,blank parametes and machine-tool settings as input parameters, the tooth error was considered as an evaluation index.The parametric equations was calculated using Newton's method.Then,the three-dimensional model was generated by Boolean operation of the smooth cogging and the blank in CATIA.A new general modeling method of spiral bevel gear was constructed.The results show that the mathematical tooth surface model can be accurately and efficiently established and the precision of the tooth surface is greatly improved.Key words:spiral bevel gear;mathematical tooth surface;universal motion concept(UMC);3D modeling在现代化机械制造业尤其在汽车、航空和机床中，弧齿锥齿轮生产占有重要地位。

Matlab与VB混合编程在弧齿锥齿轮SGM调整卡计算中的应用

其中, E 01 为垂直轮位; S 1 为径向刀位 ; Gf 是小轮根锥顶点到到交叉点的距离; q 1 为角向刀位为 X 1 轴向轮位修正值 ; i01 为机床滚比。
从上表的比较中可以看出两者计算得到的大部分数据还是相同的 , 只有少数数据存在差异, 且差异都在误差允许范围的之内。
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结论
通过 VB 和 Matlab 混合编程, 以传统手算卡为基础实现了 SGM 调整卡计算的软件化设计 , 有效地提高了计算的效率, 并将计算得到的数据与商用软件计算
SGM 加工方法分析
SGM 法的大轮用展成法加工 , 小轮用变性法加工, 因展成法加工相对简单, 这里只分析变性法加工机床调整参数的计算( 其他参数计算略) 。图 4 为变性法加工小轮机床坐标关系[ 5] 。由图 4 可知机床调整参数可由下列公式确定 E 01 = R 01sin( S 1=
图3
添加组件
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COM 组件的调用在正式调用 COM 组件之前, 必须首先对调用方法
VB 等支持 COM 的语言调用 , 而且该方法可完全脱离 Mtlab 运行环境。综合考虑, 本系统最终采用 COM 组件技术, 因为 COM 组件在生成和调用时都是非常的方便。由于调整卡计算参数非常多 , 为避免参数传递过程出现差错, VB 和 Mat lab 接口使用数据文件来交换数据, 系统总的流程图如图 1 所示。
253920100503matlab与vb混合编程在弧齿锥齿轮sgm调整卡计算中的应用中南大学现代复杂装备设计与极端制造教育部重点实验室湖南长沙410083摘要综述几种matlab与vb混和编程的方法比较各自的优缺点为使系统能脱离matlab环境实现调整卡分析计算的程序化采用一种基于组件对象的混合编程方法研制成功sgmspiralgenetatedmodifiedroll调整卡的计算软件将计算得到的调整卡数据与商用软件计算得到的数据进行对比说明所研制的软件得到的调整卡计算结果正确

基于Matlab的弧齿锥齿轮传动的优化设计

基于Matlab的弧齿锥齿轮传动的优化设计常斌;赵振平;郭子昂;何泳【摘要】建立了以弧齿锥齿轮的体积最小和纵向重合度最大为目标的优化设计数学模型,简述了利用Matlab优化工具箱对模型进行求解的方法,给出了对弧齿锥齿轮进行优化的实例.【期刊名称】《机械制造与自动化》【年(卷),期】2016(045)001【总页数】3页(P129-131)【关键词】弧齿锥齿轮;传动;优化设计;Matlab优化工具箱【作者】常斌;赵振平;郭子昂;何泳【作者单位】中航工业上海航空测控技术研究所故障诊断与健康管理技术航空科技重点实验室,上海201601;中航工业上海航空测控技术研究所故障诊断与健康管理技术航空科技重点实验室,上海201601;中航工业上海航空测控技术研究所故障诊断与健康管理技术航空科技重点实验室,上海201601;中航工业上海航空测控技术研究所故障诊断与健康管理技术航空科技重点实验室,上海201601【正文语种】中文【中图分类】TH132.41我国弧齿锥齿轮技术兴起于20世纪70年代。

弧齿锥齿轮是实现相交轴或交错轴运动和动力传递的基础元件，具有在高速转动时噪声和振动小、重合度高、承载能力大和传动比大等优点，广泛应用于直升机、汽车、机床及工程机械等领域，是当今直升机、汽车等高精度高速重载设备的主传动元件[1]。

现针对航空直升机尾减上的一对弧齿锥齿轮进行了优化设计。

为了使传动更加平稳和噪声更低，满足直升机的高可靠性要求，在传统的以体积最小为目标的基础上，增加了纵向重合度最大的要求，从而对弧齿锥齿轮传动系统进行双目标优化设计。

在给定传递转矩和传动比的条件下，弧齿锥齿轮传动中，需要确定的参数有：小弧齿锥齿轮齿数z1、齿宽中点螺旋角βm、齿宽b和大端的端面模数mt,因此取设计变量为：在满足传动性能等方面要求的前提下，为了减轻质量、结构紧凑和传动平稳，将传动弧齿锥齿轮的体积最小和纵向重合度最大来作为优化的目标。

计算锥齿轮体积时，将锥齿轮简化为以齿宽中点处齿顶圆为直径，以锥齿轮齿宽为高度的圆柱来计算。