齿轮滚刀加工仿真及顶刃圆角优化

摘要

齿轮传动是机械领域一种重要的传动方式，齿轮传动往往具有传动精度高、载荷大、传动平稳等特点。因此对齿轮及其加工刀具进行更深入的研究是很有必要的。
　　滚刀是应用最为广泛的齿轮加工刀具之一。但由于其结构复杂，若采用传统的设计方法，不仅效率低下，而且容易出错。在滚刀的测试阶段，若用实际制造的滚刀进行加工试验，会浪费大量的人力、物力和财力。
　　针对以上问题，本文以Visual Basic6.0为开发工具对AutoCAD2004进行二次开发，完成了齿轮滚刀的参数化建模，用户只需要通过参数输入界面输入参数，系统会自动生成滚刀三维模型，提高了滚刀的设计效率。本文还开发了一套齿轮加工仿真系统，并对其仿真质量的影响因素进行了分析，结果表明周向进给量的选取对仿真质量影响较大；同时对其可行性进行了验证，验证结果较理想。如果将设计完成的滚刀用该仿真系统进行虚拟加工试验，可以节省大量资源。
　　另外，通过对仿真系统加工出的齿轮分析，发现齿轮齿根部位的应力大小与齿根过渡曲线的曲率有关，而齿根过渡曲线的曲率又和滚刀顶刃圆角半径有着直接关系。针对这一情况，本文对滚刀顶刃圆角进行了优化分析，最后对优化的仿真系统加工出来的齿轮进行了优化验证和干涉检测。其结果表明：优化效果良好且并未出现干涉现象。此处的优化对提高齿轮使用寿命起到了一定作用。
　　本文的主要研究内容包括以下三大块：
　　1）查阅齿轮滚刀的相关文献，弄清其加工原理、设计方法以及各个参数之间的关系。以VB6.0为开发工具，对AutoCAD2004进行二次开发，完成滚刀的参数化建模。
　　2）在完成滚刀参数建模基础上，开发一套滚刀加工齿轮的仿真系统。研究影响滚刀仿真加工系统质量的因素，确定适当的进给量。然后将仿真系统加工出的齿轮与标准齿轮进行对比，验证该仿真系统的仿真效果的优劣。
　　3）借助仿真系统和有限元分析软件，研究滚刀顶刃圆角半径与被加工齿轮齿根最大弯曲应力的关系。在此基础上对滚刀顶弧圆角进行优化，并检验优化效果。最后用Pro/E对优化加工的齿轮进行运动仿真，检测两啮合齿轮在运动过程中是否会出现干涉。

目录

声明

第一章 绪论

1.1课题的研究背景

1.2国内外相关领域的研究现状

1.3 本文研究的内容及意义

1.4 本章小结

第二章参数化设计及AutoCAD二次开发概述

2.1 参数化设计简介

2.2 AutoCAD二次开发

2.3 VB语言简介

2.4 计算机仿真

2.5本章小结

第三章 齿轮滚刀建模及加工仿真

3.1滚刀设计

3.2滚刀参数化建模的实现

3.3仿真的基本原理

3.4加工仿真的实现

3.5齿条加工

3.6 本章小结

第四章 仿真效果分析

4.1 影响加工质量的因素

4.2加工因素对仿真效果的影响

4.3验证仿真系统正确性

4.4本章小结

第五章 齿轮滚刀顶刃圆角优化

5.1滚刀顶刃圆角、齿根过渡曲线与齿根受力情况之间的关系

5.2滚刀顶刃圆角优化

5.3本章小结

第六章 结论及展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢