蜗轮滚刀的计算机辅助设计
基于VB语言的端面蜗轮副的计算机辅助设计
（ ）传动平稳 蜗杆齿在与蜗轮的啮合中， ３ 是逐渐 进入啮合和逐渐退出啮合的。同时，啮合 的齿数又较
（ 传动比、输出功率、电动机的输出转速 、每天工 如：
Ｇ Ｍ 通用栅械
２６ 第 朝 ０ 年 ４ Ｏ
பைடு நூலகம்
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新 术 产 Ｎ ｈｏ＆ｅＶｅ 技 新 品 ｅＴｎｇ Ｎ ／ ｒ ｗｃｌ ｗｏｉ ｅｏｙ ｌ ｄ ｔ
运 营 行ｓ 固‘
基于Ｖ 语言的 Ｂ 端面蜗轮副的 机辅助设 计算 计
西南科技大学 （ 四川 ６１１） 熊 矢 奉 磊 ２００
【 要】 针对端面蜗轮副 摘 进行计算机辅助设计。 应用Ａｕ Ｃ Ｄ ｌ Ａ ￣ 集成环 Ｑ 境中的Ｖ Ｂ开发的蜗轮蜗
杆传动 Ｃ Ｄ系统。它运用参数他设计方法完成蜗轮蜗抨传动设计计算及零件。 Ａ 圈绘制工作 ，使设计者 可以农几
分钟内完成蜗轮蜗杆传动设计工作，从而缩短 了设计周期，提高 了设 计质量
【 关键词】 蜗杆传动 端面蜗轮副 计算机辅助设计矗参数 ． － 亿
“
一
、
端面蜗轮副传动
传动而言，具体 的蜗杆传动计算和绘图表达为一个对
象，可以看作由结构和功能都相对独立，数量较为固定
的模块组成，其模块划分为选择传动及精度模块 、 公差 检验模块、选择齿数模块、主要参数模块、强度校核模
块等。经过对蜗杆传动分析和模块的划分后，就可以按
照模块编制程序代码 ， 并在设计蜗杆传动的各种类型的 程序中调用相对独立的公用模块 ， 增加了程序的可重用 性、扩充性、可维护性 ， 并简化了程序代码。
新技术新产品 ＮｗＴｃ ｏｇ ＆Ｎｗ ａ ｒｌ ｅ ｈ ｌｙ ｅ ｔｉ ｅ ｎｏ Ｍ ｅａ
基于Pro／E的蜗轮滚刀参数化二次开发方法研究
责任 编辑
吕菁
由此 得 出 冲 裁 中心 点 坐 标 ： ｚ一 ５ ． ０ ７ ２ ６７４ ４
ｍｍ ： ｙ＝ ６ ８ ６ ９ ５ ｍ ｍ ０． ３ ８
新 技术新工 艺》・ 字 技术与 机械加 工工艺装 备 数
２０ ０ ８年 第 １ 期
・１ ・ ７
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力 中心坐标 Ｘ、 ｙ。 经 Ｐ ｏ Ｅ 处 理 成 厚 度 ｒ／ 为 ０ ２ｍｍ 的壳件 （ ５后 ， ． 图 ）
４ 结语
上 述可见 ， ｒ／ Ｐ ｏ Ｅ技 术 在模 具 与 冲压 设计 上 的 种种 应用 ， 可使 广大工 程 技 术人 员 从繁 重 的手 工 绘 图与计算 中解脱 出来 ， 大 地提 高 了设 计 效率 和设 极
这就 大大增 加 了设计和 制造 的难 度 。用 传统方法 对
蜗轮 滚刀进 行设 计 时 ， 由于 参数 太 多 ， 算复 杂 ， 计 绘
之处 ， 蜗轮 滚刀 却 有 自己 的一些 特 点 。蜗 轮滚 刀 但
的切 削刃应该 位于 基本 蜗 杆 的螺 纹 面上 ， 的基 本 它
图繁琐 ， 不仅 设计效 率低 ， 而且容 易发生错 误 。更 重 要 的是 ， 在齿 轮加工 完毕 之前 ， 般没有 把握确定 滚 一 刀设计 是否 合理 ， 其 加 工 的齿 轮齿 廓 曲线 是 否 准 用
社 ， ０ ０ ２０ ．
即冲裁间隙为 ０ ２ｍｍ， ． 利用
Ｐ ｏ Ｅ 模 型分 析 ” 能 可计 ｒ／ “ 功 图４ 冲裁件
算得 出该壳 重心 （ ６ ， 值即为冲裁压力 中心 。 图 ）其
Ｉ］阮锋 ．Ｐ ０Ｅ ｇ ｅｒ Ｏ １ 具 设 计 与 制 造 实 用 教 程 ． － ３ ｒ／ ｎ ｉ ｅ２ Ｏ 模 ｎ 北
蜗轮滚刀设计计算程序
蜗轮滚刀设计计算编号：12（双导程蜗杆）产品型号：YKS3116计算者：MD零件件号：蜗杆 / 蜗轮61201/61101日期：2001.06注：“度.分秒”标注示例 — 17.0638 表示17度6分38秒；5.596 表示5度59分60秒（即6度）。
项目符号数据工件参数：蜗杆类型ZN1（齿槽法向直廓蜗杆）旋向R右 旋模数（蜗杆轴向，蜗轮端面）m 2.25毫米蜗杆头数Z 11蜗轮齿数Z 260法向齿形角αn20度蜗杆分度圆直径 d 145毫米蜗杆直径系数q20蜗轮名义分度圆直径 d 2135毫米蜗杆传动标准中心距 a 090毫米蜗杆传动中心距a90毫米蜗轮变位系数x 20齿顶高系数 h*a1齿厚增量系数（双导程蜗杆）Ks0.02顶隙系数c0.2蜗轮精度等级（3个公差组中精度最高者）4GB 10089—88滚刀参数：符号粗滚刀半精滚刀精滚刀滚刀类型：齿槽法向直廓蜗杆ZN1非双导程双导程双导程图样编号D--1D--2D--3旋向R右 旋右 旋右 旋轴向模数m 2.25毫米 2.25毫米 2.25毫米法向齿形角αn20度20度20度头数Z111容屑槽数Z k81012齿厚增量系数（双导程蜗杆）Ks非双导程0.020.02分度圆直径d45毫米45毫米45毫米名义导程p7.06858毫米7.06858毫米7.06858毫米大导程p大毫米7.13927毫米7.13927毫米小导程p小毫米 6.9979毫米 6.9979毫米分度圆柱导程角γ 2.5145度.分秒 2.5145度.分秒 2.5145度.分秒大模数齿面分度圆柱导程角γ大 2.5328度.分秒 2.5328度.分秒小模数齿面分度圆柱导程角γ小 2.5002度.分秒 2.5002度.分秒毫米毫米毫米毫米齿顶高h a0 3.0375毫米 2.925毫米 2.925毫米齿根高h f0 2.7毫米 2.7毫米 2.7毫米全齿高h 0 5.7375毫米 5.625毫米 5.625毫米齿顶圆直径 d a051.075毫米50.85毫米50.85毫米齿根圆直径 d f039.6毫米39.6毫米39.6毫米原始截面至薄齿端的计算长度Lg011.97毫米11.97毫米原始截面至薄齿端的实际长度Lg20毫米20毫米滚刀螺牙计算总长L039.9243.23毫米43.23毫米滚刀螺牙实际总长L40毫米40毫米40毫米原始截面处法向弦齿厚最大值s nx 2.53毫米 3.03毫米 3.53毫米原始截面处法向弦齿高h nx 3.0375毫米 2.925毫米 2.925毫米径向铲背量（铲磨）k2毫米3毫米 3.5毫米顶刃后角αa0 5.4211度.分秒10.3906度.分秒14.4506度.分秒径向铲背量（铲车）k1 2.5毫米4毫米 4.5毫米套式滚刀孔径16毫米16毫米16毫米轴台直径最大值31毫米29毫米28毫米容屑槽深度H8.7毫米9.9毫米10.4毫米容屑槽底圆角半径r k 1.3毫米1毫米0.8毫米厚齿端最小齿槽底法向宽度bmin 2.57毫米 1.75毫米 1.24毫米薄齿端最小齿顶法向宽度Samin0.32毫米0.9毫米 1.49毫米大模数齿面导圆柱半径0.321毫米0.323毫米0.323毫米小模数齿面导圆柱半径0.321毫米0.318毫米0.318毫米大齿螺旋线母线与端截面间的夹角19.5826度.分秒19.5824度.分秒19.5824度.分秒小齿螺旋线母线与端截面间的夹角19.5828度.分秒19.5828度.分秒蜗轮滚切时是否面切？否否蜗轮滚切时是否根切？否否公差值：精度等级B AA AAA+孔径公差 GB 1801—79H6H5H4轴台径向跳动公差0.02毫米0.01毫米0.002毫米轴台端面跳动公差0.02毫米0.008毫米0.002毫米最大齿距偏差±0.015毫米0.008毫米相邻齿距差（多头滚刀）0.025毫米0.012毫米0.003毫米*任意三个齿距累积公差±0.025毫米0.012毫米一转内切削刃的螺旋线公差0.005毫米五转内切削刃的螺旋线公差0.008毫米相邻切削刃的螺旋线公差0.003毫米齿形公差0.018毫米0.008毫米0.004毫米刀齿的径向跳动公差0.04毫米0.02毫米0.015毫米刀齿前面的径向性公差0.06毫米0.03毫米0.015毫米容屑槽周节累积公差0.035毫米0.035毫米0.02毫米容屑槽的导程偏差±17.7毫米10.6毫米7.1毫米齿厚偏差±0.02毫米0.02毫米0.006毫米*说明：有标记 * 的数据系本厂自定。
基于AutoCADVBA的齿轮滚刀CAD系统开发
张春雨 ! 俞宗嘉 ! 孙 旭"
（ !安徽科技学院工学院， 安徽 凤阳 $""!%% ； 安徽 宣城 $&$%%% ） "安徽宣城职业技术学院， 摘 要： 应用开发工具 !"#$%!& ’(!、 )*% 的对话框以及数据库管理技术， 开发了齿轮滚刀 %!& 系统。 该系统可实现滚刀几何尺寸自动设计、 滚刀零件图的自动化绘制， 实现齿轮滚刀快速可靠的设计。 关键词： ’(! %!& 齿轮滚刀
!
齿轮滚刀的设计计算
齿轮滚刀加工齿轮的过程， 犹如一对相错轴渐开
线圆柱齿轮的啮合过程。为了能切出正确的渐开线齿 轮， 滚刀刀齿的左右两侧刃口应完全符合理论切削刃 口之形状。或者说， 不管滚刀容屑槽的形状如何， 其刀 齿左右两侧刃口应准确地分布在渐开线基本蜗杆的螺 旋面上。无论是新制滚刀或是重磨后的旧滚刀， 其刀 齿刃口均应符合这一原则。 齿轮滚刀的设计计算程序由子模块管理模块、 原 始参数输入模块、 滚刀结构参数计算模块、 滚刀齿形参 数计算模块和滚刀设计结果输出模块等组成。如图 , 所示。
（!） 原始参数的输入
齿轮滚刀设计的原始参数
的绘图程序是在 $%&’($) 环境下运行的， 可以将设计 计算结果和标准参数等绘图数据提取。 （,） 图形绘制程序 主要包括绘制滚刀产品图中 的主视图、 轴向齿形和法向齿形。由于滚刀齿形参数 的计算程序中包含有零前角直槽、 正前角直槽和零前 角螺旋槽以及区分左、 右旋螺旋槽等程序分支。因此， 该模块编制了 0 个功能子程序。 （-） 尺寸、 形状公差和表面粗糙度标注程序 在 滚刀产品图的生成过程中， 要进行尺寸、 形位公’(! ’ ()*+, -./0$1#)#1$2 $3 %!& 45*#+6 3$7 8+)7 9$:
蜗轮滚刀全参数化计算机辅助设计
收稿日期:1999-01-06作者简介:璩柏青(1953-),男,副教授.蜗轮滚刀全参数化计算机辅助设计璩柏青,方福仂,许社教(西安电子科技大学电子机械学院 陕西西安 710071)摘要:论述了蜗轮滚刀全参数化计算机辅助设计软件中有关滚刀各部分尺寸计算、自动生成零件图、切齿仿真、被切蜗轮与蜗杆啮合仿真的实现方法.全参数化绘图可在较短时间内快速、高质量地完成多方案的对比设计,采用布尔运算实现的动态切齿仿真与啮合仿真具有程序编制简练、切齿精度高、仿真效果好等优点.关键词:蜗轮滚刀;计算机辅助设计;切齿仿真;啮合仿真中图分类号:T G 721,T P 39; 文献标识码:A 文章编号:1001-2400(1999)06-0803-04Computer aided whole parameter design for thewormwheel cutting hobQU Bai -qing ,FA N G Fu -le ,X U She -j iao(School of Electroni c M echani cs ,Xi dian Univ .,Xi ′a n 710071,China )Abstract : T his paper describes the realization of dimension calculation of the cuttinghob in the computer aided w hole parameter design for the wo rmw heel cutting ho b,itsspare parts pattern auto -drafting,tooth cutting simulatio n and the engaging sim ulationbetw een w orn and w o rmw heel to be cut .T he w hole parametrizatio n drafting w hich canbe utilized to com plete ,w ith hig h speed and high quality ,the co mpar ison designs ofm ulti -schem es has been also g iven .T he realization o f dy namic tooth cutting sim ulationand cog w heel engaging simulatio n by applying the “Bull Operatio n ”has show n the ad-vantages o f sim plificatio n o f the prog ramming ,hig h precision of tooth cutting and excel-lent effect of simulation.Key Words : w or mw heel cutting hob;CAD;too th cutting simulation;cog w heel engag -ing simulatio n用传统的方法对蜗轮滚刀进行设计时,参数过多、计算复杂、绘图繁琐,不仅设计效率低,也较容易发生错误,导致频繁修改.特别是在蜗轮被加工完毕之前,一般没有把握确定滚刀设计是否完全合理,用其加工的蜗轮齿廓曲线是否达到一定精度,更无法证明被切削的蜗轮与蜗杆在啮合运动过程中是否发生干涉现象等等.目前Auto CA D 软件已被广泛应用于机械制造业中,在AutoCAD 下开发蜗轮滚刀计算机辅助设计软件具有很高的实用价值.文中所述为作者开发的齿轮刀具计算机辅助设计软件包中蜗轮滚刀计算机辅助设计的方法与实现过程,解决了在蜗轮滚刀计算机辅助设计过程中参数计算、自动生成滚刀零件图、切齿仿真、啮合仿真等问题.1 滚刀零件图的有关参数及程序设计1.1 滚刀各部分结构与有关参数 文中所述滚刀的基本蜗杆为阿基米德蜗杆,采用带柄结构.为了适应不同类型的滚齿机,滚刀柄部1999年12月第26卷 第6期西安电子科技大学学报JOUR NAL OF XIDIAN U NIVER SITY Dec .1999Vol .26 No .6轴向尺寸、径向尺寸、莫氏锥度、锁紧螺纹孔尺寸全部参数化.蜗轮滚刀是尺寸参数非常复杂的零件,其零件图的绘制涉及到几十个尺寸参数,如滚刀分度圆直径、滚刀螺纹头数、滚刀齿顶铲齿量、刀槽深度、刀槽角、轴向齿距、轴向齿形角、轴向模数等等.应根据各参数之间的关系,查阅有关手册,编入绘图程序中,图样由基本参数控制,这里不一一列出算式.1.2 程序设计Auto CAD 内部的LISP 语言与AutoCAD 的绘图命令有机结合成为一个整体,可适应各种不同类型的绘图机、打印机,出图方便迅速.此外,还可以利用Autolisp 编写程序实现对AutoCAD 当前数据库的直接访问与修改,为屏幕图形的实时修改,实现交互设计提供了诸多方便.因此,文中所述软件完全用Auto lisp 语言编写而成,可运行于Auto CA D R13及其更高的版本.利用全参数化绘图可在较短的时间内快速、高质量地完成多方案对比设计.滚刀零件图的程序流程可分为5个部分,即输入参数、计算各部分尺寸、绘制放大的轴向与法向齿形、绘制刀体与刀杆、绘制图框和标题栏.能否准确地切制出符合设计要求的蜗轮,滚刀的齿形是一个极其重要的因素.(1)滚刀法向齿形的绘制图1 滚刀法向与轴向齿形首先依次求出一个齿形各顶点坐标,再按半径要求依次给出槽底圆弧、齿底圆弧和齿顶圆弧的半径,最后沿镜像线oo ′进行镜像,生成两刀齿法向齿形如图1(a)所示.其中A B =S dn -2õH u 1õtan a n ,CD =(t n -S dn )-(H u -H u 1)õtan a n . 在未倒圆角之前,各顶点用list 和po lar 命令给出,再用filet 命令倒圆角.(2)滚刀轴向齿形的绘制轴向齿形的绘制算法与法向齿形算法基本相同,如图1(b )所示.但要注意两点:¹轴向齿形与法向齿形存在一夹角B ,因此,水平方向距离需要除以co s B .º由于轴向齿形左右两侧齿形角不同,则有:A B =S d -H u 1õ(tan A u 1+tan A ur ) ,CD =(t -S d )-(H u -H u 1)(tan A u 1+tan A ur ) . (3)滚刀主视图的绘制滚刀主视图中,刀体部分轴剖面齿形算法在前面已经作了部分介绍.但由于设计中各种滚刀轴向模数m 不同,所以轴向齿距t 也不同,而对于同一种机床,刀体长度是相同的.这样就形成了不同模数的滚刀,其刀齿数n 不同,该程序中用r epeat 函数控制刀齿的个数,程序框图如图2所示.滚刀主视图中的刀齿和容屑槽线的绘制方法也用repeat 函数控制.绘制滚刀左视图的程序框图及左视图,在此省略叙述.将滚刀主视图、法剖面图、轴剖面图、左视图分别作成块,并按图幅布置插入图框中便形成零件图,804 西安电子科技大学学报 第26卷再将其制作成幻灯片,以便进行全参数化尺寸标注,有关形位公差和表面粗糙度的标注可利用软件中开发的图块进行插入标注.图3所示为滚刀零件图主视图,考虑文章的版面与图形的清晰,删除了两端的柄部,同时还删除了一些尺寸.图2滚刀主视图程序框图绘制刀柄两端结构绘制两端不完整齿形对前一刀齿进行拷贝并沿水平方向左移trepeat7n =fix(L /t )画出一个齿图3 滚刀刀体部分的图样2 动态切齿仿真程序设计由于蜗轮滚刀的基本蜗杆为阿基米德蜗杆,因此滚刀切制蜗轮的仿真可采用范成法原理,在通过滚刀轴线且平行被加工蜗轮端面的截平面上进行切齿仿真.这时,这个截平面就是蜗轮两端面的对称面.根据范成法原理,一般是采用先切制出一个蜗轮轮齿的包络线,然后用Auto CAD 的修剪(trim)命令生成单边齿廓曲线,最后用镜像(mirr or)命令和图形阵列(array/p)命令生成所有轮齿的齿廓曲线.用这种方法编制的程序较为复杂,仿真效果也比较差.该软件在齿廓曲线的程序设计中采用了布尔运算,用蜗轮对称面与刀具轴剖面进行布尔相减(subtract ),直接生成整个齿廓曲线.程序流程图的主要步骤说明如下:(1)绘制工具齿条.工具齿条可直接利用如前所述的滚刀轴剖面图进行处理.(2)将刀齿部分建成面域.(3)将工具齿条定义为块保存.(4)绘制一圆作为蜗轮中剖面.(5)精确插入工具齿条进行布尔运算.图4切齿仿真程序框图结束刀具复位并径向移动$hh =h +$h2刀具复位H =H +$H $H =2P /(n ・Z )1.插入工具齿条并拆块2.进行布尔相减s =s +$s ($s =t /n )切向进刀量S ≤2t蜗轮转角H ≤2Pu刀具径向切削未到位h ≤H图5 切齿仿真图样805第6期 璩柏青等:蜗轮滚刀全参数化计算机辅助设计 在切齿仿真中,关键问题是如何插入工具齿条进行布尔运算.根据切齿原理,工具齿条有相对于蜗轮的切向运动和径向运动,而蜗轮只有转动.啮合仿真的程序框图如图4所示.图5为动态切齿仿真在某一时刻的图样.为了下一步的啮合仿真,将切制出的蜗轮(中剖面图)做成图块存盘,其插入点选择为蜗轮中剖面的圆心.3 动态啮合仿真程序设计蜗轮与蜗杆的啮合仿真是检验被切制蜗轮与蜗杆的啮合性能、验证蜗轮滚刀可用性的有效方法.啮合仿真的基本思想是蜗轮作旋转运动,蜗杆在其轴线上作往复运动,用插入块的方法加以实现.因为蜗轮与蜗杆的啮合运动和滚刀切削蜗轮的情形相似,只是少了一个径向进给运动,所以仍然是用滚刀刀体轴部面图代替蜗杆,用蜗轮中剖面代替蜗轮进行二维动态啮合仿真,其具体步骤如下:(1)插入蜗轮图块.(2)精确插入蜗杆图块.(3)两者进行相对运动.图6啮合仿真程序框图结束蜗杆复位仿真H =H +2・$H插入蜗杆块S =S +$S 蜗轮转过$H蜗杆轴向移动量S ≤2t蜗轮转角H ≤2P图7 啮合仿真图样 相对运动的程序框图如图6所示,图7为啮合仿直在静止时的图样.通过啮合仿真可以直观地验证蜗轮与蜗杆啮合过程中是否发生干涉,如果没有发生干涉现象,表示滚刀设计合理,否则程序停止啮合仿真运动,提示检查设计参数,进行修改.直至滚刀设计成功.4 结束语文中所述蜗轮滚刀的计算机辅助设计软件中,滚刀零件图采用了全参数化设计,其中包括尺寸标注.这样就大大减少了设计人员的工作量,并且设计效率提高了上百倍.另外,为了适应现代工业对效率和精度与日俱增的要求,软件程序中采用了布尔运算,所设计的滚刀可加工出精度很高的齿轮,精度由切制蜗轮的径向进刀次数与滚刀轴向进给量进行控制.参考文献:[1]袁哲俊.齿轮刀具设计[M ].北京:新时代出版社,1983.[2]陈 光.滚刀设计与制造中的若干问题[M ].北京:机械工业出版社,1992.[3]吉晓民.Auto CAD R 12绘图软件包使用与二次开发技术[M ].西安:西安电子科技大学出版社,1997.[4]四川省机械工业局.齿轮刀具设计理论基础[M ].北京:机械工业出版社,1982.(编辑:李维东) 806 西安电子科技大学学报 第26卷。
机械设计基础中的计算机辅助设计
机械设计基础中的计算机辅助设计近年来，计算机科学的迅速发展已经深深地渗透到各个领域，机械设计也不例外。
计算机辅助设计（Computer-Aided Design，简称CAD）成为机械设计领域一个不可或缺的工具。
它为设计师提供了准确、高效的设计方法，帮助他们更好地完成机械产品的设计工作。
在机械设计中，计算机辅助设计的应用主要体现在以下几个方面：1. 三维建模计算机辅助设计软件提供了强大的三维建模功能，设计师可以通过鼠标和键盘操作，迅速创建一个完整的三维模型。
与传统的手绘设计相比，CAD软件能够更精确地表达设计意图，并且在设计过程中可以随时修改和调整。
2. 零件装配机械产品往往由多个零件组装而成，计算机辅助设计软件可以帮助设计师完成零件的布局和装配工作。
只需要将各个零件的CAD模型导入到软件中，设计师就可以通过简单的操作实现零件的组装和调整，大大提高了装配的效率。
3. 运动仿真在机械设计中，运动仿真是一个重要的环节。
通过计算机辅助设计软件，设计师可以对机械产品进行运动仿真，模拟机械产品在不同工况下的运动状态和相应的性能参数。
这对于验证设计的合理性和优化设计方案非常有帮助。
4. 工程图纸生成设计师通常需要将设计好的产品转化成详细的工程图纸，以便于生产制造。
计算机辅助设计软件可以自动生成符合标准的工程图纸，包括视图图、剖视图、细节图等，准确地表达设计意图，方便制造商和工程师的沟通与理解。
5. 数据管理在机械设计中，往往会产生大量的设计数据，包括零件参数、装配关系、材料信息等。
计算机辅助设计软件可以帮助设计师管理这些设计数据，包括存储、查找、修改和重用等。
这样不仅提高了设计师的工作效率，也有利于日后设计的追溯和历史记录。
总之，计算机辅助设计在机械设计中扮演着重要角色。
它不仅提高了设计的精确度和效率，也极大地推动了机械设计的创新和发展。
未来随着计算机技术的进一步发展，计算机辅助设计的功能和应用还会不断扩展，给机械设计师带来更多的便利和机遇。
ProE的端面传动蜗轮副的计算机辅助设计
r2
这里 :
co sφ2 sinφ2 0
M20 = - sinφ2 co sφ2 0
0
01
如用 expand 命令将 (8) 式展开 ,公式冗长而复杂 。因
此 ,改用 Matlab 二维绘图函数 plot 和三维绘图函数 plat3
以及最优化工具箱中求解边界约束条件下的非线性函数
极小值的函数 f minbnd 和求解无约束条件下的非线性极 小值 f minsearch 等 ,通过简单编程即直接从 (9) 式绘出蜗 轮齿面接触线 。其它如润滑角 、齿面诱导法曲率等啮合特
9
r1 [ 1 ] 9;
和 9 r1 [ 1 ] 9b
, 从而得出蜗杆齿面幺法矢为
:
n[1 ]
=
( nx , ny , nz ) T
=
r1θ ×r1b │r1θ ×r1b │
作者简介 :陈 勇 (1981 —) , 男 , 四川绵阳西南科技大学制造学院硕士研究生 。 收稿日期 :2006 - 5 - 29
·14 ·
现代机械 2007 年第 1 期
同理 ,用 expand 和 simplif y 命令可得出 : r1θ ×r1b = ( N x , N y , N z )
-
r1a sinαsinθ+
b 2
sin2αsinθ-
1 2πL
co
sαco
sθ
=
r1αsinαco sθ-
b 2
sin2αco sθ-
4 总结
在 Pro/ E 环境下 ,不仅实现了端面蜗杆蜗轮的参数化 精确实体造型 ,而且对进一步实现了机构的运动仿真提供 了数据支持 ,有利于机构快速设计与优化 ,提高工作效率 , 为蜗杆 、蜗轮零件的后续工作如有限元分析 、加工刀具的 设计等创造了条件 。通过进一步的开发可以建成机构的 虚拟设计 、制造及仿真平台 。
机械设计中的计算机辅助
机械设计中的计算机辅助在当今的工业领域，机械设计已经与计算机技术紧密结合，计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）和计算机辅助制造（CAM）等技术的应用，极大地改变了机械设计的方式和效率。
计算机辅助设计（CAD）是机械设计中最常见且基础的应用。
它使得设计师能够通过计算机软件创建、修改和优化机械零件和装配体的二维和三维模型。
相较于传统的手工绘图，CAD 软件提供了更精确、更高效的设计手段。
设计师可以利用 CAD 软件中的各种工具，如绘图、标注、尺寸约束等，快速地将设计思路转化为具体的图形。
而且，CAD 软件还支持参数化设计，即通过修改参数来自动更新模型，大大节省了设计修改的时间。
在三维建模方面，CAD 软件能够让设计师直观地看到产品的外观和内部结构，提前发现潜在的设计问题。
例如，通过对装配体的模拟，可以检查零件之间是否存在干涉，从而避免在实际制造中出现错误。
同时，三维模型还可以用于生成渲染图，为客户提供更真实的产品展示，有助于沟通和决策。
计算机辅助工程（CAE）则在机械设计的性能分析和优化方面发挥着重要作用。
CAE 软件可以对机械结构进行力学分析，如静力学分析、动力学分析、热力学分析等。
通过这些分析，设计师能够了解机械零件在不同工况下的应力、应变、位移、温度等情况，从而评估其强度、刚度和稳定性。
根据分析结果，设计师可以对零件的结构进行优化，在满足性能要求的前提下，减少材料使用、降低成本。
CAE 中的流体动力学分析（CFD）可以用于研究流体在机械系统中的流动情况，例如在管道、阀门、换热器等中的流动。
这有助于优化流体系统的设计，提高效率，减少能量损失。
此外，CAE 还可以进行模态分析，确定机械结构的固有频率和振型，避免在工作中发生共振现象。
计算机辅助制造（CAM）则将设计与制造环节紧密相连。
CAM 软件可以根据 CAD 模型生成数控加工程序，直接控制机床进行零件的加工。
这不仅提高了加工精度和效率，还降低了人工编程的错误率。
毕业设计(基于SOLIDWORKS的涡轮叶片计算机辅助设计)
2013 — 2014 学年）
基于 SOLIDWORKS 的涡轮叶片计算机辅助设计 题 目 来 源* 结合生产/ 结合教学 其它 社会实际 说明：中石化快速钻井试验项目
系主任(签字)：
年
月
日
*注：若题目来源于教师的科研项目，请在“说明”处填写科研项目名称；若来源于生产/社会实际，请写明题目来源 单位；若结合教学，பைடு நூலகம்写明与教学相关的内容，如为实验室建设，写明为哪个实验室、哪项技术改造或实验项目开发。
长江大学工程技术学院毕业设计(论文)题目申报、审核表
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系（部） ： 指导教师姓名 题 目 名 称 题 目 类 型 真题 适用专业 完成课题时间 毕业设计 (论文)地点 1.申报理由（课题的意义与价值分析） 涡轮钻具具有破岩效率高、使用寿命长、钻井成本低的特点，对提高钻井技术有着更广阔的前景。采 用计算机软件对涡轮钻具涡轮叶片进行辅助设计， 涉及到涡轮叶片叶形的设计计算及软件模拟与修改， 能 有效的锻炼与考核学生的学习情况与应用能力。 2.此题目往届是否做过？若已做过，写明做过几次，本届有何新的要求？ 此题目往届未做过。 3.题目的难易程度、工作量，以及对学生的知识、技能有何要求等 此题目难度适中，工作量适中，要求学生能够基本掌握相关计算机软件的操作方法，并掌握机械设计、 机械制图、流体机械等课程的知识。 4.完成本题目需要哪些条件？（含上机时数） 完成此题目需要至少 32 小时的上机时数 能够查阅相关书籍与期刊 5.系毕业设计 (论文)工作领导小组审核意见： 机制 年 模拟实 综述题 际课题 其它 结合 科研 学生班级 月 日— 年 指导学生人数 月 日 冯定 职 称 教授
机械工程中的计算机辅助设计与优化
机械工程中的计算机辅助设计与优化机械工程是一门既古老又创新的学科，它的发展与人类社会的进步密不可分。
在过去的几十年里，计算机在机械工程中的应用发生了翻天覆地的变化。
计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助优化（CAO）技术的兴起，极大地提高了机械工程师的工作效率和产品质量。
本文将探讨机械工程中计算机辅助设计与优化的应用和优势。
首先，计算机辅助设计在机械工程中扮演着重要的角色。
传统的机械设计依赖于手工绘图和模型制作，工作量庞大且容易出错。
而CAD技术的引入，使得机械工程师能够通过电脑软件进行设计，极大地提高了设计的准确性和速度。
CAD系统具有丰富的功能，例如绘图、尺寸标注、装配和仿真等，这些功能大大简化了设计过程。
此外，CAD系统还可以将设计文件保存为电子格式，方便了版本控制和协作。
通过CAD技术，机械工程师能够更好地掌握设计细节，提高设计可行性和可靠性。
其次，计算机辅助优化为机械工程师提供了更多的可能性。
机械系统的优化通常涉及多个变量和约束条件，这使得传统的数学方法变得复杂和耗时。
然而，CAO技术的出现，解决了这个问题。
CAO技术基于计算机模拟和最优化理论，通过对系统的建模和仿真，自动搜索最优设计。
与传统的试错方法相比，CAO技术能够更快地找到最佳设计，从而节省时间和成本。
此外，CAO技术还可以考虑多种设计方案和限制条件，提供更多的选择和决策支持。
通过CAO技术，机械工程师能够更好地优化设计，提高系统性能和效率。
除了CAD和CAO技术，机械工程中的计算机辅助设计与优化还涉及其他方面的应用。
例如，虚拟现实（VR）技术在机械设计中的应用越来越广泛。
VR技术结合CAD系统，能够为机械工程师提供更真实的设计环境和交互体验。
通过VR技术，机械工程师能够更好地评估设计的可行性和用户体验。
此外，人工智能（AI）算法在机械工程中也有广泛的应用。
AI算法可以分析大量的数据，发现隐藏的模式和规律，并为优化提供参考和建议。
AutoCAD2004环境蜗轮滚刀的计算机辅助设计
AutoCAD2004环境蜗轮滚刀的计算机辅助设计蒋进科劳奇成西安工业大学机电学院西安710032；摘要:本文以Visual C++6.0为开发环境，进行编程计算完成了蜗轮滚刀的参数化设计, 以AutoCAD2004绘图软件提供的Auto Lisp语言完成了蜗轮滚刀工程图的自动绘制,实现蜗轮滚刀的计算机辅助设计。
关键词: AutoCAD,蜗轮滚刀,计算机辅助设计中图分类号：TG708CAD of the Worm Gear Hob Based on AutoCAD2004Jiang jinke Lao qichengSchool of Mechanics and Electronics Engineering，Xi’an Technological University，Xi’an 710032，ChinaAbstract:Based on the platform of the Vc++6.0 and the drawing software AutoCAD2004，parameterization design is realized by programming in Vc++6.0,and the hob working drawing is achieved by AutoLisp included in AutoCAD2004，So the computer aided design (CAD) of the ZK Worm Gear hob is realized.Keywords : AutoCAD Worm Gear Computer Aided Design1引言当今社会是科学技术高速发展的社会,特别是近几年,计算机电子技术取得了巨大进步给传统的机械制造行业带来了巨大的影响。
在产品的研发过程中设计工作愈来愈复杂,使得传统的设计方法已不适应现代化的需要,蜗轮滚刀作为一种复杂刀具,它是用来加工蜗轮的专用刀具,它的外观与齿轮滚刀很相似,在设计上也有许多相同之处,但是,蜗轮滚刀却有它白己的特点：它的基本蜗杆类型和原始尺寸都必须与原始蜗杆相同,与齿轮滚刀相比它是一种更为专用的刀具,一种齿轮滚刀可以加工相同模数不同齿数的齿轮,而蜗轮滚刀只能加工相同直径系数的蜗轮。
定装蜗形滚刀的计算机辅助设计
２ ２０ ． ５ １ ８ ８ ６．６
１ ７ ５ ６．６
２５５ ． ２ １ ５ ８ ７．１
１ ４ ６ ７．５
小径最大值／ ｍｍ
１ ４ ２ ６．１
１ １ ２ ７．２
面切削角削面
一
１ ）用成 型铣刀 加工
在 卧式 铣 床上 ， 设计 安装
套能保证 工件 １：１ ６锥 度 的复 杂 夹具 ， 分 度头 用
中 图 分 类 号 ： ２ ； ９ ＴＧ ７ ９ ＴＰ ３ １ 文 献标志 码 ： Ｂ
表 １ 外花 键 参 数 表 （ 数 Ｚ一８ ） 齿 ０
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图 １ 所示 是推 土机上伞 齿 轮轴 及轴 上 的 １： ６ １ 锥三 角花键齿 形 ， 三 角 花键 齿 形 的主 要 参数 见 表 锥 １ 是伞 齿轮轴 与轮毂 配合 时的压装 配合 面 。压装 压 ， 力通常 为 ６ ０ ～ ８ ０ ００ ０ ００ ０Ｎ。装配 时 ， ２个 零 件 将 Ａ Ａ、 － — Ｂ Ｂ剖 面 分别 对 应 压 装 到 位 。 由于 该 工 件 尺 寸规格 较大 ， 度要求 又高 ， 以采 用一般 的加 工方 精 所 法很难 完成 。
用 Ｅ］ 工 业 控 制计 算 机 ，０ ５ １ （ ） ４ ． Ｊ． ２０ ，８ ６ ： ８
［］张吉 礼 ． 糊 一 经 网络 控 制 原 理 与 工 程 应 用 ［ ．哈尔 ８ 模 神 Ｍ］
责任 编辑
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新技 术新 工艺》・ 机械 加工 工艺与 装备 ２ ０ ０ ７年 第 ９期
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１ 成 形 定 装 蜗 形 滚 刀 齿 形 计 算
基于UG逆向工程对涡轮的计算机辅助设计
的一种功能。 它的优点是可以在测量相同工件时， 避免重复， 但
联机编程需要三坐标测量机处 于工作状态 ，占用较多的机时。
脱 机编程就是三坐标测量机非工作时在计算机上进行编程。 此 时可以使用任意 的编程工具 ， 根据零件图纸编制三坐标测量机
括三坐标测量机、 电气控制装置 、 计算机 以及测量软件等。 体 整
布局 为移动桥式结构 ， ｘ、 ｚ三个 运动方向 ， 有 Ｙ、 主轴为 ｚ 。这 三个 方 向的运动 部件 均 由气 动轴承支 承 。测 量行程 为 ｘ轴
收稿 日期 ：０ ７ ０ － ５ ２ ０ － ８２
作者简 介： 博（ ７一） ， 李 １ ６ ， 陕西西安人 ， ， ９ 男 讲师 研究方 向为数控维修 ； 纪东伟（９Ｏ ）男 ， １８一 ， 陕西榆林人 ， 硕士研究 生， 研究方 向为机械 自动化 。
式是获得空间 自由曲面形状与尺寸 的主要方法 。 各种测量装置 都是靠扫描模式 完成对空间 自由曲面的测 量的。 所谓扫描 就是 利用测头等传感器对待测 表面进行坐标点测量 的过程 ， 其测量 方式可 以是连续 的， 也可 以是 间断 的 ， 其突 出特点是运动轨迹 有很强的规律性【 连续扫描测量的效率高 ， 以在短时间内获 ４ 】 。 可
电气控制装置包括 主控制单元 、 电机驱动电路 、 数据传送 接 口、 电源和电源保护电路等。 它与测量机和计算机连接 ， 接收 测量机 的位置检测信号后传送给计算机 ， 并按计算机传送来的
指令控制测量机动作 。测量系统采用 Ｌ — Ｍ Ｓ Ｃ Ｍ Ｏ。 Ｋ Ｄ Ｉ＆ Ａ Ｉ 可以
据测量。
将操作精度信息反馈 给用户 以便于修改 ， 它们仍然是 以线 框 但
图形的形式来表 达模 型 ， 有任何实体信息Ｐ 将三坐标测 量 不含 － Ｉ 。
机械设计中的计算机辅助
机械设计中的计算机辅助在当今的机械设计领域，计算机辅助技术的应用已经成为不可或缺的一部分。
它极大地改变了传统机械设计的方式和流程，提高了设计效率和质量，为机械行业的发展带来了前所未有的机遇。
计算机辅助设计（CAD）是计算机辅助技术在机械设计中最常见的应用之一。
过去，设计师们主要依靠手工绘图来表达设计思路，这不仅费时费力，而且修改起来非常困难。
而 CAD 软件的出现，使得设计师们可以在计算机上直接进行三维建模，能够直观地看到设计的产品在各个角度的形态。
通过 CAD 软件，设计师可以轻松地修改设计参数，快速生成新的设计方案。
例如，如果需要改变一个零件的尺寸，只需在软件中修改相应的数值，整个模型就会自动更新，大大提高了设计的灵活性和效率。
计算机辅助工程（CAE）在机械设计中也发挥着重要作用。
CAE 可以对设计的机械产品进行力学分析、热分析、流体分析等。
在产品设计的早期阶段，通过 CAE 分析可以预测产品在实际使用中的性能，发现潜在的问题，并进行针对性的改进。
比如，在设计一款汽车发动机的缸体时，通过CAE 软件可以分析其在高温、高压下的应力分布情况，从而优化缸体的结构，提高其可靠性和耐久性。
此外，计算机辅助制造（CAM）技术将设计与制造紧密地联系在一起。
CAM 软件可以根据 CAD 模型生成数控加工程序，直接控制机床进行加工。
这不仅提高了加工精度和效率，还降低了生产成本。
传统的加工方式往往需要依靠工人的经验和技能来保证加工质量，而 CAM 技术则能够实现加工过程的标准化和自动化。
在机械设计中，计算机辅助技术还促进了协同设计的发展。
不同地区的设计师可以通过网络平台共同参与一个项目的设计。
他们可以实时交流、共享设计数据，大大提高了团队的协作效率。
比如，一家跨国公司的机械设计团队，分布在世界各地的设计师可以同时对一个产品进行设计和优化，及时解决设计过程中出现的问题。
同时，计算机辅助技术也为机械设计的创新提供了有力支持。
机械设计中的计算机辅助设计技术研究
机械设计中的计算机辅助设计技术研究一、引言计算机辅助设计技术在机械设计中的应用越来越广泛，已成为制造业提高生产效率和质量的重要手段之一。
本文的研究内容是机械设计中的计算机辅助设计技术，从软件工具、研究方法和实际应用角度进行探讨。
二、计算机辅助设计软件工具计算机辅助设计软件工具是机械设计中实现计算机辅助设计的基础。
目前，较为常用的设计软件包括以下几类：1.机械CAD软件：例如AutoCAD、SolidWorks、Pro/ENGINEER等，主要用于机械零部件的二维或三维建模、装配及绘图等。
2.有限元分析软件（FEA）：如ANSYS、ABAQUS、MSC NASTRAN等，主要用于机械结构力学分析、疲劳分析、振动分析及非线性分析等。
3.计算机辅助工艺设计软件：如Pro/NC、MasterCAM、UG Cimatron等，主要用于计算机辅助加工的下料、加工路径及工艺参数的规划与生成等。
4.虚拟现实软件：如Virtalis、Eon Reality等，主要用于机械产品的虚拟样机制作、仿真及展示等。
以上软件都各具特点，可以根据设计需求选择使用。
三、计算机辅助设计的研究方法1.先进的设计方法计算机辅助设计中应用先进的设计方法是促进机械设计的重要手段。
在机械设计中，应用先进的设计方法可以提高设计效率、优化设计方案、缩短设计周期。
如计算机辅助设计中的拓扑优化、参数化设计、逆向工程等都属于先进的设计方法。
2.建立数学模型建立数学模型是计算机辅助设计中的重要内容。
数学模型可以将设备的物理特性转换为数学表达式，从而方便进行电脑模拟和分析。
例如，有限元分析就是建立数学模型进行力学分析的一种方法。
3.仿真与验证仿真与验证也是计算机辅助设计中常用的研究方法。
通过虚拟模拟或真实测试对机械产品进行仿真与验证，可以减少前期设计中的试验失败率，同时也有助于设计方案的进一步优化。
四、计算机辅助设计技术的实际应用随着计算机辅助设计技术的不断发展，越来越多的机械设计团队将其应用于实际生产中。
蜗轮滚刀计算机辅助设计
蜗轮滚刀计算机辅助设计
程伟;梁萍
【期刊名称】《江苏机械制造与自动化》
【年(卷),期】1997(000)004
【摘要】该文介绍了蜗轮滚刀的计算机辅助设计的方法，用ＡｕｔｏＣＡＤ图形软件提供的ＡｕｔｏＬｉｓｐ语言进行编程并根据计算结果自动绘制工作图。
【总页数】2页(P33-34)
【作者】程伟;梁萍
【作者单位】淮阴工业专科学校机械工程系;淮阴工业专科学校机械工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TG721.02
【相关文献】
1.蜗轮滚刀的计算机辅助设计 [J], 马新厂
2.蜗轮滚刀的计算机辅助设计 [J], 苏桂生;钱志良
3.蜗轮滚刀计算机辅助设计 [J], 梁萍;程伟
4.AutoCAD2004环境下蜗轮滚刀的计算机辅助设计 [J], 蒋进科;劳奇成
5.蜗轮滚刀全参数化计算机辅助设计 [J], 璩柏青;方福仂;许社教
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圆柱蜗轮减速器计算机辅助设计毕业设计(设计类)[管理资料]
![圆柱蜗轮减速器计算机辅助设计毕业设计(设计类)[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/7dbe1d366137ee06eef918a4.png)
引言机械传动作为动力机械和执行机械之间运动和动力传递的环节在机械系统中处于重要地位。
机械传动具有恒功率输出的特性，在动力传动中处于不可取代的地位，是机械科学研究的重要领域。
传统的机械传动科学与技术由于经历了较长的发展历程并进行了较为系统的研究，总体上己相对成熟。
随着机械工业的发展，对传动装置的要求越来越高。
追求传动形式的高效性，成为设计者的重要任务。
传统的机械传动，如齿轮传动、蜗杆传动，传动件齿廓间多为滑动接触，效率低，发热量大，容易磨损，其中以蜗杆传动尤为突出。
如能将滑动接触代之以滚动接触，则能显著改善传动性能。
本文即以此作为研究方向。
传统的设计与制造过程中，首先是概念设计和方案论证，然后进行产品设计。
在设计完成后，为了验证设计，通常要制造样机进行实验，有时这些实验甚至是破坏性的。
当通过实验发现缺陷时，又要回头修改设计并再用样机验证。
只有通过周而复始的设计--实验--设计过程，产品才能达到要求的性能。
这一过程是冗长的，尤其对于结构复杂的系统。
设计周期无法缩短，更不用谈对市场的灵活反应了。
样机的单机手工制造增加了成本。
在大多数情况下，工程师为了保证产品按时投放市场而中断这一过程，使产品在上市时便有先天不足的毛病。
在竞争的市场的背景下，基于实际样机上的设计验证过程严重地制约了产品的质量的提高、成本的降低和对市场的占有。
为了克服传统机械设计制造过程的弊端，缩短设计制造周期，降低成本，一种新的技术应运而生，这就是虚拟样机技术。
蜗杆传动从属齿轮传动，是机械传动的一个重要分支。
蜗杆传动传动比大、体积小、传动平稳，在机器中有着广泛的应用。
如冶金工业中的轧机压下及摆动飞剪机构，矿山机械中的绞车及采煤机组牵引机构，起重运输行业中的各种提升、行走、转动设备，机床中的工作台移动机构，军事工业中的潜艇、火炮、坦克、雷达等系统中都有蜗杆传动。
早在两千多年前，阿基米德就提出了利用螺旋线推动齿轮旋转的方法。
后来，意大利的达·芬奇提出了环面蜗杆传动的概念。
滚刀全参数计算机辅助设计
齿轮滚刀全参数化计算机辅助设计摘要：介绍了齿轮滚刀全参数化计算机辅助设计软件中有关滚刀各部分尺寸计算、自动生成零件图、切齿仿真、被切齿轮对啮合仿真的实现方法，并介绍了三维啮合仿真的动画制作过程。
关键词：齿轮滚刀计算机辅助设计切齿仿真啮合仿真Whole Parameter Computer Aided Design for Gear HobsQu Baiqing et alAbstract：The practical methods about dimension calculation,auto-drafing for spare parts pattem,tooth cutting emulation and engaging emulation for a pair of gears being cutted in the software of the whole parameter CAD for gear hobs are introduced．The procedure of the animation of the three dimensional gear engaging emulation is also presented．Keywords：gear hob CAD tooth cutting emulation gear engaging emulation 一、引言齿轮滚刀是加工直齿和斜齿圆柱齿轮最常用的刀具。
用传统方法对齿轮滚刀进行设计时，由于参数太多，计算复杂，绘图繁琐，不仅设计效率低，而且容易发生错误。
更重要的是，在齿轮加工完毕之前，一般没有把握确定滚刀设计是否合理，用其加工的齿轮齿廓曲线是否准确，也无法证实被切削的一对啮合齿轮在运行过程中是否会发生干涉现象等。
目前，AutoCAD软件在机械制造业中的使用已日益广泛。
因此，在AutoCAD下开发齿轮刀具的计算机辅助设计软件具有很高的实用价值和广阔的应用前景。
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第3期(总第160期)2010年6月机械工程与自动化M ECHAN I CAL EN G I N EER I N G & AU TOM A T I ON N o 13Jun 1文章编号:167226413(2010)0320014203蜗轮滚刀的计算机辅助设计马新厂(西安工业大学机电工程学院,陕西 西安 710021)摘要:以V isual C ++610为开发环境,进行编程计算完成了蜗轮滚刀的参数化设计,以A utoCAD 绘图软件提供的A uto L isp 语言完成了蜗轮滚刀工程图的自动绘制,实现了蜗轮滚刀的计算机辅助设计。
关键词:A utoCAD ;蜗轮滚刀;计算机辅助设计中图分类号:T G 71∶T P 391172 文献标识码:A收稿日期:2009210230作者简介:马新厂(19812),男,陕西西安人,助教,硕士。
0 引言蜗轮滚刀作为一种复杂刀具,是用来加工蜗轮的专用刀具,它的外观与齿轮滚刀很相似,在设计上也有许多相同之处,但蜗轮滚刀却有它自己的特点:它的基本蜗杆类型和原始尺寸都必须与原始蜗杆相同,与齿轮滚刀相比它是一种更为专用的刀具,齿轮滚刀可以加工相同模数不同齿数的齿轮,而蜗轮滚刀只能加工相同直径系数的蜗轮。
采用人工设计蜗轮滚刀时,计算工作量大,设计结果不理想,往往需要多次验算,而且周期长,最后得到的不过是一个可行结果,而不是优化结果。
因此,有必要在设计过程中引入计算机辅助设计(CAD )技术,以减轻设计人员的工作量,提高设计速度与精度并优化设计。
1 蜗轮滚刀CAD 软件总体结构蜗轮滚刀CAD 软件系统结构如图1所示。
图1 蜗轮滚刀CAD 软件系统结构图2 参数输入模块参数输入模块主要完成原始参数的输入,包括蜗杆蜗轮原始参数以及机床的选用,参数输入模块界面如图2所示。
采用对话框的方式进行人机界面的交互,具有准确、高效、简化用户操作等特点。
3 设计计算模块系统在获得所需的设计条件后,由设计计算模块完成蜗轮滚刀的设计计算,确定蜗轮滚刀基本参数:容屑槽数Z K 、理论铲削量K 与修正后铲削量K 1、容屑槽其他参数;校验刀齿强度和铲磨干涉,确定滚刀结构型式及齿形尺寸,滚刀其他结构尺寸通过建立表处理函数对相关表进行操作搜索所需数据,并从自定义函数库中调用有关函数进行设计计算;刀齿强度和铲磨干涉校验则调用专门的模块,采用计算的方法做出判断,并显示结果,如果刀齿强度不够或铲磨干涉,则会修正有关参数,重新设计,直到通过校验为止。
在该模块还要完成蜗轮法向齿形及轴向齿形点的求解,完成滚刀所有参数及法向齿形和轴向齿形点文件的保存。
计算模块流程见图3。
图2 参数输入模块界面4 参数化绘图模块参数化绘图根据设计计算确定的结构型式调用相应的画图程序,画图程序需结合具体的滚刀结构型式,考虑图形中各几何要素的图法,并确定需要标注的尺寸、公差、形位公差的位置,以便一起画出。
该模块主要由主视图子模块、齿形图子模块、端面齿形图子模块、轴向法向齿形图子模块、尺寸标注子模块组成。
图3 计算模块流程图411 主视图子模块对于不同的滚刀,可能切削部分长度相等,但一般齿数不相等,所以,此模块除了能正确绘制整体连轴式滚刀的柄部和带孔式滚刀的轴孔及轴台外,还应能按齿数正确绘制出完整齿和不完整齿。
同时,主视图中应在未剖部分填充表示螺旋方向的双点画线,其方向反映滚刀旋向,角度等于螺旋升角。
该模块依次判断滚刀进给方向、旋向、结构形式等,并进入不同的子模块绘制相应的主视结构图形,整体式滚刀主视图由锥柄、齿形段、轴段各子程序组成。
412 端面齿形图子模块不同的结构型式具有不同的左视图,带孔式结构在该模块绘制左视图,而整体连轴式结构则是绘制剖视图。
从提高刀杆刚度的角度出发一般滚刀轴直径d w 2取等于或略小于d a 0-2H ,但不小于滚齿机支撑套直径d w 1,必要时也可取大于d a 0-2H 。
因此,左视图模块除可正确绘制带孔式轴向键和带孔式端面键结构型式的左视图之外,还可正确绘制出d w 2小于或等于或大于d a 0-2H 三种情况下的剖视图。
其中,d w 2小于或等于d a 0-2H 时均从d w 2段任意位置取剖面图,而大于d a 0-2H 时因要标注容屑槽深度H ,故从d w 2段铣出的容屑槽处取得剖视图,整体连轴式滚刀3种不同的左视图如图4所示。
图4 整体连轴式滚刀三种不同的左视图413 齿形图子模块蜗轮滚刀工作图中容屑槽形式不同则齿形图也不同,对直容屑槽滚刀要绘制轴向齿形并标注轴向截面齿形尺寸;对螺旋容屑槽滚刀要绘制轴向齿形、法向齿形,并标注法向齿形尺寸和轴向铲背面的角度。
两种情况下轴向齿形图形式也不相同,齿形图绘制时要根据容屑槽形式和蜗轮模数不同进入不同的齿形绘制子模块,齿形绘制在轴向和法向子程序中完成,通过调用齿形点文件将各点用直线拟合成曲线,计算出齿厚,再通过镜像等完成完整齿形绘制和尺寸标注。
414 尺寸标注子模块系统先要从数据文件中正确读取各尺寸公差、制造公差和表面粗糙度,进行正确标注后自动计算合适的位置坐标,用文字写出技术条件和要求。
技术条件中的指标数值可根据设计所得的滚刀参数通过读取数据文件而得到,若有个别尺寸位置不合适,只要在环境下使用其编辑功能稍加修改即可。
5 数据库在滚刀CAD 设计中,要用到大量的表格与线图,如滚刀外径偏差、常用滚齿机刀架参数、莫氏锥柄和螺孔尺寸、蜗轮滚刀各表面粗糙度以及蜗轮滚刀制造公差等。
将这些数据内容以表的形式存入A ccess 数据库,通过V C ++610M FC 的ODBC 类进行数据库连接。
通过ODBC 类中的CR eco rdset 类选择数据源中的表作为记录集,实现对表中的记录进行滚动、读取等。
对于不同的数据表建立从CR eco rdset 类派生的记录集,通过调用该类的记录定位函数,完成对滚刀制造公差等的检索。
6 VC ++和AutoCAD 数据的传输A u to lisp 语言是一种嵌入A u toCAD 内容的智能设计语言,是对A u toCAD 进行二次开发的有力工具,该语言在A u toCAD 环境下运行,可直接调用A u toCAD 绘图命令。
在本软件设计中,采用A u to lisp 的输入、输出(I O )功能来实现两种软件数据间的通讯。
在A u to lisp 的I O 函数中,R ead -line 能够从・51・ 2010年第3期 马新厂:蜗轮滚刀的计算机辅助设计A SC II 码文本文件中读取数据,每次读取一行,每一行作为一个处理单元,然后再由A u to lisp 接口程序调用,读取文本文件(31TXT )中的数据,进行参数绘图。
将处理过的全部滚刀数据写入zk 1tx t 文件,其程序如下:ofstream outfile ("zk .txt ",i o s -base ::out ); i o s -base ::appoutfile <<da 0<<endl ;outfile <<df 0<<endl ;outfile <<d 0<<endl ;…通过下面进程调用程序可从V C ++界面进入到A u toCAD 的绘图屏幕:STA R TU P I N FO acad ; -PROCESS -I N FORM A T I ON p rocinfo;GetStartup Info (&acad );C reateP rocess (NULL ,"C : P rogram F iles A utoCAD 2004 acad .exe ",NULL ,NULL ,FAL SE ,NORM AL -PR I OR IT Y -CLA SS CR EA T E -N E W -CON SOL E ,NULL ,NULL ,&a进入到A u toCAD 2004界面后,通过L isp 语言编写如下读文件程序:(setq f 1(open "D : M y Docum ents cad 18 zk .txt ""r ")) 加载的滚刀数据文件(setq da0(atof (read-line f1))); 滚刀外径(setq df 0(atof (read -line f 1))); 滚刀低径(setq d 0(atof (read -line f 1))); 滚刀分度圆直径…这样将设计计算模块得到的滚刀所需的全部数据通过文件传输到L isp 语言编写的绘图程序中,实现了参数化绘图。
7 实例设蜗杆轴面模数m =8,蜗杆头数Z 1=1,蜗杆分度圆直径d 1=70,蜗杆径向间隙系数C 1=012,蜗轮齿数Z 2=28,右旋,精度等级为8级,将原始参数输入,即可生成蜗轮滚刀的结构图,见图5。
图5 蜗轮滚刀的结构图8 结论A ccess 的数据库管理功能便于刀具设计所需表项的存储,并可定位查找。
利用V C ++进行刀具结构参数的计算,并利用接口程序实现与A u toCAD 之间的数据通讯。
刀具结构参数确定以后,通过调用预先编制的A u to lisp 参数绘图程序,可方便、迅速地绘出蜗轮滚刀工作图,省去了交互式绘图的繁琐程序。
本软件的编程方法同样适合于其他类型刀具的CAD 。
参考文献:[1] 程伟,梁萍.蜗轮滚刀计算机辅助设计[J ].机械制造与自动化,1997(4):34235.[2] 董静,肖明,韩继增,等.一种用于复杂刀具多参数设计的CAD 方法[J ].工具技术,1999,33(5):16217.[3] 孙俊兰.CAD 在复杂刀具设计中的应用[J ].天津理工学院学报,1996,12(3):76281.[4] 徐岩,汤百智,张艳华.蜗轮滚刀CAD 系统中工作图的自动绘制[J ].现代制造工程,2005(7):54256.[5] 徐岩,高金莲,郑淑.蜗轮滚刀CAD 系统人机界面设计与容错处理[J ].机械设计与制造,2005(6):77279.[6] 苏桂生,钱志良,李圣.蜗轮滚刀的计算机辅助设计[J ].苏州丝绸工学院学报,1998,18(5):97.CAD of the W orm Gear Hob Based on AutoCADM A X i n -chang(Schoo l of M echatronic Engineering ,X i’an T echno logical U niversity ,X i’an 710021,Ch ina )Abstract :Based on the p latfo r m of the V C ++610and the draw ing softw are A utoCAD 2004,the param eterizati on design of w o r m gear hob is realized by p rogramm ing in V C ++610,and the hob w o rk ing draw ing is ach ieved by A utoL isp included in A utoCAD ,so the computer aided design (CAD )of the w o r m gear hob is realized .Key words :A utoCAD ;w o r m gear hob ;computer aided design・61・ 机械工程与自动化 2010年第3期 。