滾齒差動(dòng)掛輪的計(jì)算機(jī)輔助選擇

本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 論文題目： 滾齒差動(dòng)掛輪的計(jì)算機(jī)輔助選擇 學(xué)生姓名： 所在院系： 機(jī)電學(xué)院 所學(xué)專業(yè)： 機(jī)電技術(shù)教育 導(dǎo)師姓名： 完成時(shí)間： 摘 要 在 滾齒機(jī)床上加工齒輪時(shí)，需要計(jì)算掛輪，但是差動(dòng)掛輪的計(jì)算選擇尤其繁瑣，在齒輪傳動(dòng)中，螺旋齒 (斜齒輪 )運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞是依靠接觸軌跡沿著軸向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，因此斜齒輪的加工精度直接影響了斜齒輪的工作平穩(wěn)性。 而斜齒輪的各種機(jī)械加 工方法中 ， 其首要步驟是進(jìn)行差動(dòng)掛輪選擇計(jì)算 ， 但是由于傳統(tǒng)的手工計(jì)算來(lái)選配掛輪是達(dá)不到快速準(zhǔn)確的要求的 ， 基于上述原因 ，我們?cè)谘芯坎顒?dòng)掛輪選擇算法的基礎(chǔ)上 ， 運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)了機(jī)床差動(dòng)掛輪選擇軟件 ， 選擇這個(gè)課題的目的就是改變傳統(tǒng)的滾齒機(jī)差動(dòng)掛輪的選擇 ， 找到一種簡(jiǎn)便快捷精度高的方法 ， 代替?zhèn)鹘y(tǒng)那種費(fèi)時(shí)而且容易出錯(cuò)的查表法 ， 這種方法精度很低 ， 有時(shí)侯甚至出現(xiàn)調(diào)整機(jī)床的掛輪配備和安裝條件不能滿足掛輪分配計(jì)算的要求 。 關(guān)鍵詞 ： 滾齒機(jī)差動(dòng)掛輪數(shù)據(jù)庫(kù) ， 計(jì)算精度 ， c 語(yǔ)言程序 ， 計(jì)算機(jī) ， 比值掛輪表 1 Differential gear hobbing selection of computer-aided Abstract Gear 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 錄 前言 . 0 1 滾齒差動(dòng)掛輪的計(jì)算機(jī)輔助選擇的發(fā)展 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 2 主要研究?jī)?nèi)容 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 4 滾齒差動(dòng)掛輪的計(jì)算機(jī)輔助選擇基本原理 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 4.1 掛輪的選擇原理 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 4.2 掛輪的計(jì)算與選擇 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 4.2.1 掛輪的選擇 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 4.2.2 差動(dòng)掛輪分配計(jì)算與數(shù)據(jù)庫(kù)的 生成： . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 5 機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)分析 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 5.1 加工直齒圓柱齒輪的調(diào)整計(jì)算 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 5.1.1 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 5.1.2 分齒運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 5.1.3 軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 5.2 加工斜齒輪圓柱齒輪的調(diào)整計(jì)算 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 5.2.1 主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 5.2.2 分齒運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 5.2.3 軸向緊急運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 5.2.4 運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 6 程序思路 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 7 程序設(shè)計(jì) . 11 7.1 界 面設(shè)計(jì) . 11 7.2 程序流程 . 11 7.3 c 語(yǔ)言程序框圖 . 13 7.4 滾齒機(jī)差動(dòng)掛輪的計(jì)算機(jī)輔助選擇的 c 語(yǔ)言程序 . 14 結(jié)束語(yǔ) . 17 致謝 . 18 參考文獻(xiàn) . 19 1 前言 滾齒機(jī)加工 齒輪時(shí)需要計(jì)算掛輪 ， 特別是加工斜齒圓柱齒輪 ， 大質(zhì)數(shù)圓齒輪和用切向走刀加工蝸輪時(shí)還需要計(jì)算差動(dòng)掛輪 。 由于差動(dòng)掛輪的速比時(shí)一個(gè)復(fù)雜的數(shù)據(jù) ， 若采用手工計(jì)算其運(yùn)算過(guò)程很容易出錯(cuò) ， 同時(shí)也難于搭配成滿足要求的實(shí)用掛輪 ， 即使采用查表法也很繁瑣 。 在齒輪傳動(dòng)中 ， 螺旋齒 (斜齒輪 )運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞是依靠接觸跡沿軸向移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的 ， 因此斜齒輪的加工精度直接影響著斜齒輪工作的平穩(wěn)性 。 而在斜齒輪的各種機(jī)械加工方法中 ， 其首要步驟是進(jìn)行差動(dòng)掛輪選擇計(jì)算 。 因?yàn)椴顒?dòng)掛輪給工件以附加運(yùn)動(dòng) ， 切出螺旋齒 ， 因此它的分配計(jì)算精度就決定了被加工齒輪螺旋角的 加工精度 。 另外 ， 差動(dòng)掛輪的速比值直接影響被加工齒輪的精度 ， 只有精確選用掛輪才能滿足加工要求 。 如果我們利用計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快 ， 計(jì)算精度高且具有很強(qiáng)的邏輯判斷能力這一特點(diǎn)編寫相關(guān)的應(yīng)用程序 ， 就能很好的解決上述問(wèn)題 。 1 滾齒差動(dòng)掛輪的計(jì)算機(jī)輔助選擇的發(fā)展 在齒輪傳動(dòng)中 ， 螺旋齒 (斜齒輪 )運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞是依靠接觸跡沿軸向 動(dòng)實(shí)現(xiàn)的 ， 因此斜齒輪的加工精度直接影響著斜齒輪工作的平穩(wěn)性 。 而在斜齒輪的各種機(jī)械加工方法中 ， 其首要步驟是進(jìn)行差動(dòng)掛輪選擇計(jì)算 。 因?yàn)椴顒?dòng)掛輪給工件以附加運(yùn)動(dòng) ， 切出螺旋齒 ， 因此它的分配計(jì)算精度就決定了 被加工齒輪螺旋角的加工精度 。 傳統(tǒng)的掛輪計(jì)算方法是采用傳動(dòng)比計(jì)算和圖表相結(jié)合的方法 ， 即首先計(jì)算出傳動(dòng)比的數(shù)值 ， 然后利用因數(shù)分解法、漸近法、直接加合法、比重加合法、校正乘合法等方法 ， 再根據(jù)其相應(yīng)的圖表 ， 查出與該傳動(dòng)比相對(duì)應(yīng)的掛輪齒數(shù) 。 這些方法費(fèi)時(shí)、易出錯(cuò) ， 并且掛輪分配計(jì)算精度低 ， 甚至出現(xiàn)被調(diào)整機(jī)床的掛輪配備和安裝條件不能滿足掛輪分配計(jì)算的要求 。 通常機(jī)械加工中所配備的掛輪有 54 種，齒數(shù)從 20 齒 127 齒，按照 54 種齒輪，每 4 個(gè)齒輪一種組合，則一共有 99985110 種不同的組合。顯然通過(guò)手工計(jì)算來(lái)選配掛輪是達(dá)不 到快速、準(zhǔn)確的要求的。 基于上述原因，我們?cè)谘芯苛瞬顒?dòng)掛輪選擇算法的基礎(chǔ)上，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)了機(jī)床差動(dòng)掛輪選擇軟件，滿足了用戶根據(jù)自己實(shí)際機(jī)床掛輪配備情況進(jìn)行設(shè)置的需求，并在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。 在中國(guó) 滾齒差動(dòng)掛輪的計(jì)算機(jī)輔助選擇 取得成績(jī)的同時(shí)，也必須看到我們的企業(yè)對(duì)它仍存在很大的誤區(qū)。主要是對(duì)計(jì)算機(jī)輔助選擇的認(rèn)識(shí)不足，缺乏這方面的發(fā)展戰(zhàn)略。沒(méi)有從企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的高度去思考其的重要性，更別說(shuō)實(shí)施。他們 主要 2 選擇方式仍然是傳 統(tǒng)的人工查表模式。 至于什么是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) ， 如何開(kāi)展，完全一竅不通 ， 有部分企業(yè) 甚至覺(jué)得自己在傳統(tǒng)行業(yè)里已經(jīng)做得很不錯(cuò) ， 不需要花精力開(kāi)拓計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 。 這種目光短視的行為給企業(yè)帶來(lái)的是在信息化進(jìn)程中企業(yè)抗風(fēng)險(xiǎn)能力差 ， 喪失可能的發(fā)展機(jī)會(huì) 。 2 主要研究?jī)?nèi)容 通過(guò)課本的學(xué)習(xí)了解滾齒差動(dòng)掛輪的計(jì)算機(jī)輔助選擇原理和基礎(chǔ)知識(shí) ， 比較傳統(tǒng)的掛輪選擇的弊端不足 。 意識(shí)到一種新型的選擇方式的開(kāi)發(fā)的重要性 。 在研究的前期對(duì) c語(yǔ)言有了深刻的了解 ， 根據(jù)工作的實(shí)際需要編寫 c語(yǔ)言程序的框圖 ， 編寫出了一套正確的程序用于選擇滾齒機(jī)差動(dòng)掛輪 ， 調(diào)試程序界面 。 計(jì)算傳動(dòng)比且傳動(dòng)比必須滿足裝配條件 ， 運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)了機(jī)床差動(dòng)掛 輪選擇軟件 ， 滿足了用戶根據(jù)自己實(shí)際機(jī)床掛輪配備情況進(jìn)行設(shè)置的需求 。 進(jìn)行差動(dòng)掛輪選擇計(jì)算 ， 檢測(cè)掛輪能否正確的安裝和嚙合 。 3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在中國(guó) 滾齒差動(dòng)掛輪的計(jì)算機(jī)輔助選擇 取得成績(jī)的同時(shí) ， 也必須看到我們的企業(yè)對(duì)它仍存在很大的誤區(qū) 。 主要是對(duì)計(jì)算機(jī)輔助選擇的認(rèn)識(shí)不足 ， 缺乏這方面的發(fā)展戰(zhàn)略 。 沒(méi)有從企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略的高度去思考其的重要 ， 更別說(shuō)實(shí)施 。 他們主要選擇方式仍然是傳統(tǒng)的人工查表模式 。 至于什么是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) ， 如何開(kāi)展 ，完全一竅不通 ， 有部分企業(yè)甚至覺(jué)得自己在傳統(tǒng)行業(yè)里已經(jīng)做得很不錯(cuò) ， 不需要花精力開(kāi)拓計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 。 這種目光短視的行為給企業(yè)帶來(lái)的是在信息化進(jìn)程中企業(yè)抗風(fēng)險(xiǎn)能力差 ， 喪失可能的發(fā)展機(jī)會(huì) 。 4 滾齒差動(dòng)掛輪的計(jì)算機(jī)輔助選擇基本原理 4.1 掛輪的選擇原理 在滾齒機(jī)上加工斜齒圓柱齒輪時(shí) ， 需計(jì)算和調(diào)整差動(dòng)掛輪 ， 從機(jī)床配備的變換齒輪中選出 4 個(gè)符合條件的齒輪作為差動(dòng)掛輪 。 現(xiàn)以 Y3180 H 型滾齒機(jī)為例 ，該機(jī)配備了 53 個(gè)變換齒輪 ， 設(shè)被加工齒輪的法向模數(shù) m， 螺旋角為 B， 滾刀頭數(shù)為 k， 需要選配的 4 個(gè)掛輪的齒數(shù)分別為 a、 b、 c、 d ， 計(jì)算公式為 (a/b) (c/d) = 9sinB/(mk)1 （ 1） 設(shè)等號(hào)左邊的值為 x， 右邊為 i， 如果 x 充分接近 i 就可選用這 4 個(gè)掛輪 。 傳統(tǒng)的方法是查比值掛輪表 ， 即把 x 值按從小到大的順序和每組掛輪對(duì)應(yīng)起來(lái)列成列表 ， 但此表比值約有 18 000 個(gè)數(shù)據(jù) ， x-i 精度一般為 510-5。 現(xiàn)在借助 計(jì) 3 算機(jī)使比 值數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)可增加約一百倍 ， 精度可以根據(jù)要求設(shè)定 ， 一般可達(dá) 10-5。在其中選出最理想的一組 ， 在其它條件不變的情況下 ， 可減少誤差 ， 提高齒輪加工精度 。 在程序中 (具體程序及運(yùn)行結(jié)果略 )， 假定 m 為 3， A 為從運(yùn)行結(jié)果可以看出 ， 輸出的 5 組數(shù)據(jù)中 ， 第一組精度最高 ， x-i 的值達(dá)到 10-6。 用比值掛輪表查得比值和掛輪分別為 0.90210， 43， 36， 63， 77， 而 i 值為 0.902117398，精度 為 0.000017， 所以選擇程序輸出的第一組掛輪 ， 計(jì)算精度提高了 17 倍 。 對(duì)程序說(shuō)明如下 ： (1)程序中 A 為螺旋角 B 的弧度數(shù) 。 (2)賦值語(yǔ)句必須放在變量聲明之后 ， 否則程序出錯(cuò) 。 (3)在賦值語(yǔ)句 x=1.0ac/b/d 中，加了浮點(diǎn)常量系數(shù) 1.0，使整 a， b， c， d的值能夠正確地傳遞給浮點(diǎn)量 x。 (4)循環(huán)體中的 break 語(yǔ)句使程序及時(shí)跳出循環(huán) ，否則將增加循環(huán)次數(shù)，程度出錯(cuò)。 (5)對(duì)程序中個(gè)別數(shù)據(jù)加以調(diào)整，還可以擴(kuò)展到其它型號(hào)的滾齒機(jī)。 傳動(dòng)比的計(jì)算公式 ： I a/bc/d 2 （ 2） 式子中 I 要求的傳動(dòng)比 a， b， c， d 掛輪的齒數(shù) 加工斜齒圓柱齒輪時(shí)差動(dòng)公式： I=ASsin /(mk) （ 3） 式子中 I 要求的傳動(dòng)比 A 差動(dòng) 掛輪定數(shù) 工件分度圓螺旋角 k 滾刀頭數(shù) m 工件法面模數(shù) 4.2 掛輪的計(jì)算與選擇 4.2.1 掛輪的選擇 滾齒差動(dòng)掛輪的計(jì)算機(jī)輔助選擇基本原理及公式絕對(duì)誤差是指理論傳動(dòng)比與所選掛輪組傳動(dòng)比之差 ， 采用掛論的目的是為了擴(kuò)大變速范圍而又不至于使變速箱的結(jié)構(gòu)太復(fù)雜 。 一般所選的掛輪組傳動(dòng)比與輸入的傳動(dòng)比之差應(yīng)小于絕對(duì)誤差 ， 這也是掛輪選擇的基本條件 。 另外掛輪組還應(yīng)當(dāng)滿足條件 ： a+bc+20、 c+db+20； 條件 ： ai+， 則所有的齒數(shù)小于 d 的掛輪都不可能成立 ， 同樣 ， 如果 d 有 (a/b) (c/d) #include #include Int 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 計(jì)算機(jī)輔助齒輪加工程序 ”)； Printf(“n 1.斜齒輪 2.直齒輪 0.結(jié)束 ”)； Printf(“n 請(qǐng)選： ”)； scanf(“%d”， &X)； If(X2)exit()； If(X=1) Printf(“n 螺旋角 A=”)； scanf(“%f”， &A)； Printf(“法向模數(shù) M=”)； scanf(“%f”， &M)； Printf(“齒輪齒數(shù) Z=”)； scanf(“%f”， &Z)； Printf(“滾刀頭數(shù) K=”)； scanf(“%f”， &K)； Printf(“單式分齒掛輪 ”)； For(i=0； ial+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； 16 Printf(“n D 頂 =%6.2f”， M*(Z+2)； Printf(“n D 根 =%6.2f”， M*(Z-2.5)； N=float(0.11*Z+0.5)； Printf(“ 跨齒數(shù) N=%2.0f”， N)； L=M*(2.9521*(N-0.5)+0.014*Z)； Printf(“ 公法線 L=%6.2f”， L)； Printf(“ 全齒高 H=%6.2f”， 2.25*M)； If(X=1) Printf(“n 請(qǐng)選擇（ 1-重新輸入精度 /0-結(jié)束 ： ） ”)； Scanf(“%f”， &e)； If(e!=0) goto label_1； 17 結(jié)束語(yǔ) 由于我們編寫了計(jì)算機(jī)輔助齒輪加工程序 ， 從而可以方便快捷 ， 準(zhǔn)確的選擇出所需要精度的掛輪 ， 同時(shí)還自動(dòng)輸出齒輪部分的幾何參數(shù) ， 實(shí)現(xiàn)了滾齒機(jī)加工齒輪時(shí)計(jì)算掛輪 相關(guān)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化 當(dāng)有許多不同的機(jī)床需要掛輪選擇 時(shí) ， 不同機(jī)床表現(xiàn)在本程序中就是不同的文件 。 而且這些文件還可以在不同的用戶間交流 ， 這就大大的提高了程序的通用性 ， 本程序?yàn)椴顒?dòng)掛輪設(shè)計(jì) ， 但可以不用修改就用于其他任何掛輪計(jì)算 ， 很有推廣應(yīng)用的價(jià)值 。 18 致謝 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我意識(shí)到了很多方面的問(wèn)題，特別 是 在論文的撰寫方面更存在很