弧齿锥齿轮切齿机摇台摆角的计算方法.pdf

第 2 7卷第 5期 2 0 0 6年 5 月 煤 矿机械 C o a 1 Mi n e Ma c hi n e V0 1 ． 2 7 N o． 5 Ma y ． 2 006 文章编号 1 0 0 3 0 7 9 4 2 0 0 6 0 5 0 7 5 2 0 3 弧齿锥齿轮切齿机摇台摆角的计算方法 李铬 ，牛虹 ，梁睦 1 ．中原工学院 ，郑州 4 5 0 0 0 7 ；2 ． 郑州大学 信息工程学 院 ，郑州 4 5 0 0 5 2 摘 要 摇 台摆 角是弧齿锥齿轮加工机床设计的重要参数之一 ， 它的大小关 系到能否切 出工 件 的全齿长， 正确合理地计算弧齿锥齿轮切齿机摇 台摆 角， 是保证齿 面质量的关键 问题， 鉴 于摇 台 摆 角 0是分齿数 ， 的函数， 就弧齿锥 齿轮切齿机床摇 台摆 角的计算方法展 开了讨论 ， 合理解决了 摇 台摆 角调整参数的通用性计算 问题 ， 列举 了计算 实例 ， 表明 了采用此计算方法， 简单实用， 效果 好 。 关键词弧齿锥齿轮 ；摇 台摆角；计算 ；齿侧切削 中图号T H 1 3 2 ． 4 2 9 文献标识码 A Co m p u t a t i o n M e t h o d o n S wi n g i n g An g l e o f Ca g e Ch a i r o f S p i r a l B e v e l Ge a r Cu t t e r Ll Ge ．NI U Ho ng 2，LI ANG Mu 1 ． Z h o n g y u a n I n s ti t u t e o f T c c h n o h g y - Z h e n g z h o u 4 5 0 0 0 7 ． C h i n a i 2 ． S c h o o l o f I n f o r ma t i o n E n g i n e e r i n g o f Z h e n g z h o u U n i v e r s i t y ． Z h e n L h o u 4 5 0 0 5 2 ． C h i n a Abs t r a c t S wi n g i n g a n g l e o f c a g e c h a i r i s o n e o f f h e k e y p a r a me t e r s i n t h e d e s i g ns o f ma c h i n e t o o l s o f s p i r a l b e v e l g e a r p r o c e s s i n g．I t s s i z e c a n d e t e r mi n e i f t h e f u l l d e p t h c a n b e c u t ．Co r r e c t a n d r a t i o n a l c o mp u t a t i o n o n t h e s wi n g i n g a n g l e o f c a g e c h a i r o f s p i r a l b e v e l g e a r c u t t e r i s t h e p i v o t a l i s s u e t o g u a r an t e e t h e q u a l i t y o f g e a r s u r f a c e．W h e r e a s t h e s wi n g i n g a n g l e 0 o f c a g e c h a i r i s t h e f u n c t i o n o f s u bg e a r z l ，d i s c u s s e s t h e c o m p u t a t i o n me t h o d s o n t h e s wi n g i n g a n g l e o f c a g e c h a i r o f s p i r a l b e v e l g e a r c u t t e r ，s o l v i n g t h e g e n e r al c o mp u t a t i o n p r o b l e m s t o t h e a d j u s t m e n t p a r a m e t e r o f s w i n g i n g a n g l e o f c a g e c h a i r r a t i o n a l l y ． I t s h o w s t h e c o m p u t a t i o n me t h o d i s s i mp l e，p r a c t i c a l a n d b e t t e r i n e ffe c t b y p r o v i d i n g p r a c t i c a l c o mp u t a t i o n e x a mp l e s ． Ke y wo r d s s p i r a l b e v e l g e a r ；s win g i n g a n g l e o f c a g e c h a i r ；c o mp u t a t i o n；g e a r s i d e c u t t i n g O 引 言 弧齿锥齿轮在煤矿机械 中， 特别是在煤矿运输 机械 中得到了广泛 的应用， 采用滚切法加工弧齿锥 齿轮 时， 摇台摆角是 影响齿长 的重要参数， 因此， 正 确地计算摆角的大小 ， 对被加工齿形的质量 ， 有非常 重要 的影响 。 实践中应 用计算角 0的方 法最初用于切制 直 齿锥齿轮 ， 然后推广用于切制弧齿锥齿轮 ， 按照文献 [ 1 ] 的方法 ， 在工件上切制出完整 的齿形 ， 形成工件 的全齿长 ， 角 0 应确定为 3 个角的和 ， 即 00 l 0 2 0 3 式中0 ． 展成过程 中， 刀具切人工件必需 的角 度 ， 切 制 渐 缩 齿 时， c o s O c o s d 。 ／ C O S 占r ； 将符合条件的记录重新组合 ， 并显示 出来。④数据 回显将指定数据库 中的信息以 2种形式呈现出来。 一 种是数据表格的形式 ； 另一种是图表的形式 ， 该图 表要给人 以直观 的感觉 ， 绘 出的曲线应符合历史曲 线的要求。⑤数据 打 印模块是 数据 回显 的后续 工 作 ， 可以将希望分析的表格或图表打印出来， 具体操 作由操作人员定 。 4结 语 随着微 电子技术的发展 ， 检测技术的提高 ， 研发 小型化、 智能化 、 高性能的瓦斯检测设备成为当务之 急。本设计对便 携式瓦斯检测 仪进行 了研究 和探 讨 ， 并已做出成型产品准备用于煤矿瓦斯检测。 参考文献 [ 1 ] 杨振 江。 王曙梅 ， 等 ． 智能仪器 与数据 采集 系统中的新器件及应 用 [ M] ． _四安 西安电子科技大学 出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 2 ] J e a n J1 ． a b r o s s e ． 嵌入式实时操作 系统 u C ／ O SI I 第 2版 [ M] ． 邵贝 贝． 译 ． 北京 北京航空航天大学 出版 社， 2 0 0 4 ． [ 3 ] 王 田曲。 等 ． 嵌人 式 系统 设计与 实例开 发[ M] ． 北 京 清 华大学 出 版社 ， 2 0 0 2 [ 4 ] 周 功 ， 等 ． A R M与嵌入式系统 基础教 程[ M] ． 广州 广 州周立 功 单片机发展有限公 司出版 ． 2 0 0 4． 作者简介李小伟 1 9 7 8一 。 山东济 宁人 ． 硕士 研究 生， 主要 研 究方向 电力 电子与 电力传动 。 Em a i l r e n s h e n g 1 0 1 6 3 ． c o rn． 收稿 日期 2 0 0 5 ． 1 0 ． 1 8 维普资讯 笪2 7 卷第5 期 弧齿锥齿轮切齿机摇台摆角的 计算方法李铬， 等 7 5 3 ， ， 被加工齿轮顶锥半角和根锥半角 ； 由图 2可以求 出 确 定 完 整 展 成 廓 形 切刀退 出的角 ， 0 2 c t g a ／ R。 ； 齿顶外齿高； a 。 外端廓形角 ； R 外锥距 ； ，考虑纵 向重叠的角， 0 ， b t g t ／ R 。 ； 6 齿圈宽 ； 口 齿中点斜角。 按照文献[ 1 ] 的换算公式 ， 选择有某些储量的近 似值 0 ， 如果储量选择过大 ， 由于刀具空行程大导致 加工总时间增长和加工成本增大 ， 因此确定角 0的 大小是非常重要工作。 1 摇台摆角 0计算方法 作者提出计算角 0的方法是 以在整个工件上 用双面法切制弧齿锥齿轮为例进行研究。可以认为 轮齿具有轴向廓形陋 ] ， 同时为计算 0也需计算新 的 角 q值 ， q值 由摇 台摆 动中心 的位置和相应 长度 中 点上加工齿形所确定。 初始加工切齿刀头安装在外切削刃接触工件小 端 内齿顶圆 D点的位置上 见图 1 ， 此时， 刀头中 心位于点 F 图中虚线表示 ， 刀头 中心运动轨迹一 半径 的圆 参数 称作刀头径向安装 。展成结 束 ， 刀头中心移至点 c， 内切 削刃使齿 侧面在点 E 成形 】 ， E点位 于齿顶外 圆周上。在 图 1中角 F O C， 可以由下列公式计算 00 ，0 D一0 c 1 而摇台滚动中心位置由角 q确定 q 0 ， 0 D 0 c ／ 2 图 1 切 齿 刀 头 位 置 图 Fi g． 1 To o l b i t p os i t i o n o f g e a r c u t t i ng 为了求出式 1 中所有角， 将坐标系 O X Y Z的中 心定为分度圆锥锥顶处， 轴 平行齿根锥 ， 轴 z平 行于刀具旋转轴轴线 儿 。角 0 由图 1中△F O D 余弦定理计算。外 切削刃形成半径 r。 √ L 2 U L c o s O 2 式中 L 一线段 O D的长度 。 L 2D ， X D B I b I ／ c o s 3 f ， 2 D r 一 X D s i n 3 f 式中X D ， ， 。 D点的坐标 ； 曰 从分度锥顶点到齿顶外 圆平面 的 距离； b 齿顶内外圆平面间的距离 ； r 齿顶处 内圆半径。 角 0 按下列公式确定 t g 0 DX D ／ y D 3 角 0 。可以解下列 7个联立方程求出 f B l t o s s f r c o s g s i n 3 f l y E r sin { z， e - B tr． ．。si，n f r ,Y 。 Y “ c4， I r 一 c 一 c r n- Z Et g an u 【 十 ， I ， l I c Y c 一￡ ￡ 一Y E t g a E H I 0 I 1 0 t g 7 f l 式中X ， Y ， Z E E点坐标 ； r 齿顶外圆半径 ； X c ， Y c 点 C的坐 标 ； r E 坐标点 E到切齿刀头轴线的 距离 ； r B ， Q B | t 切齿刀头内切削刃形成半径 和廓形角； 事先未知的辅助角 ， 它是 由垂 直于工件轴线上的平面点 E 位置确定 ； 被切齿轮齿根角。 图2 切齿参数计算图 Fi g． 2 Pa r a me t e r c o mpu t at i o n d i a gr am of g e ar c ut t i ng 维普资讯 7 5 4- 弧齿锥齿轮切齿机摇台摆角的计算方法李铬 ， 等 第 2 7卷第 5 期 前 3个方程确定实时点 E的坐标 ， 接下来 3个 方程仍是有关点 c和 E的方程⋯【 4 ； 最后一个方程 表示通过坐标原点 0、 点 E和点 C的平面 ， 且 E C 一 母面和齿侧面的公法线 ， 研究的平面包含着瞬时旋 转轴线 ， 它由向量 1 ， 0 ， t g r ， 确定。 按照式 1 式 4 计算摇 台摆动角 时， 工件 在分度时转过的齿数 即分齿数 。按文献[ 1 ] 重新 计算 ， 5 式中 。 铲形轮齿数 ； T作 台进给滚筒 鼓 轮 工作段 转角 例如 Y 2 2 8 ， 1 6 0 。 。 按式 5 计算分齿 数 应 当圆整 到接近整数， 但不得与被加工齿轮有公约数。 2 计算实例及效果分析 现以河南省中州煤矿机械厂 Y 2 2 8型切齿机为 例进行计算 。数据如表 1 所示。 衰 1 计 算结果比较 Ta b． 1 C o mp a r e wi t h r e s u l t s 从表 1中可以看出齿轮副加工齿数 2 5 ／ 3 0 和 2 3 ／ 7 0 ， 可以比较参数 、 q和 计算结果。 按文献[ 1 ] 计算 摇台摆 动角与本文提出的计算 结果表 明。文献[ 4 ] 提供 的摇 台摆动角具有大 的储 备量。例如， 表 中切制齿数 7 0 ， 即 7 0 ； 本文 提出的方法得到 3 2 0 4 9 ， 而文献[ 4 ] 推荐 4 6 o l 5 ， ， 从而说明切齿刀头 3 0 ％左右的时间空转 不切 削 不工作 ， 同样 ， 表 l中在切 制 ；2 5即 。 2 5 小齿轮时， 角 的差值约 1 2 。 值得指出， 目前本文提出的方法已得到认可 ， 并 应用于河南 中州煤矿机械制造 厂弧齿锥齿 轮的加 工 ， 它应 用于计算 口角极大 地减少 了齿 轮加 工时 间。 降低了制造成本 。 参考 文献 [ 1 ] 李铬， 粱睦． 等． 弧齿锥齿轮数控Z n T技术[ M ] ． 徐州 中国矿业大 学 出版社 ． 2 0 0 5 ． [ 2 ] 胡来客． 空间齿轮啮合理论[ M ] ． 北京 煤炭工业出版杜 ， 1 9 8 8 ． [ 3 ] 吴吕启． 弧齿锥齿轮和双曲齿轮[ M] ． 北京 机械工业出版社． 1 9 8 2． [ 4 ] 北京齿轮厂． 螺旋锥齿轮加工[ M ] ． 北京 科学出版社． 1 9 7 3 ． [ 5 ] 寇世瑶。 武良臣． 数控机床上切制弧齿锥齿轮时压力角修正[ J ] ． 机床与液压 。 2 0 0 3 3 4 54 7 ． [ 6 】 吕保占。 武良臣． 弧齿锥齿轮数控加工的研究[ J ] ． 煤矿机电。 2 0 0 0 6 3 43 6 ． [ 7 ] 梁睦。 李铬， 刘玲． 弧齿锥齿轮和双曲线齿轮传动参数 自动选择 [ J ] ． 煤矿机械， 2 0 O 4 1 1 1 7 1 9 ． [ 8 ] 张林家． 弧齿锥齿轮的兰维加工仿真[ J ] ． 煤矿机械． 2 0 0 5 8 7 3 7 5． 作者筒介李铬 1 9 6 0 一 。 河南郑州人． 副教授． 1 9 8 1 年毕业于 河南理工大学 原焦作矿业学院 煤矿 机械制造专 业 。 近 l 0 a 来一 直 从事机械制造工艺及设 备的研 究 、 教学 及安全 评价工作 。主持完 成 了多项省 部 、 市级科技攻关 项 目和省 自然科学基金项 目。 所主持的 项目获得市级科技进步二等奖2 项。发表科技论文 3 o余篇． 出版专 著‘ 弧齿锥齿轮数控加 工技术 一 部 ． 教材 2本 。 T e l 0 3 7 1 6 5 1 3 0 1 9 5 ． Em a il l i g e 6 1 7 1 6 3 ． t o m或 I i g e 6 1 7 1 2 6 ． c o r n ． 收稿 日期 2 0 0 5 1 2 2 0 本 干I J 声 明 煤矿机械 月刊从 2 0 0 6 年第 1 期开始， 以每 1 期为相应的期次、 卷期记录出版次序。1 9 8 0年创刊至今 已有 2 6年 ， 每年划为 1 卷 。 2 0 0 6 年为第 2 7卷。 1 9 8 0年 l 一2期为第 1 卷 1 9 9 0年 l 一1 2期为第 1 1 卷 2 0 0 0年 1 1 2期为第 2 l 卷 1 9 8 1 年 1 6期为第 2卷 1 9 9 1 年 1 6期为第 l 2 卷 2 0 0 1 年 1 1 2 期为第 2 2卷 1 9 8 2年 1 6期为第 3卷 1 9 9 2年 1 6期为第 l 3卷 2 0 0 2年 1 1 2 期为第 2 3卷 1 9 8 3年 l 一6期为第 4卷 1 9 9 3年 1 6期为第 l 4卷 2 0 0 3年 1 1 2 期为第 2 4卷 1 9 8 4年 1 6期为第 5卷 1 9 9 4年 1 6期为第 l 5卷 2 0 0 4年 1 1 2 期为第 2 5卷 1 9 8 5年 1 6期为第 6卷 1 9 9 5年 1 6期为第 l 6卷 2 0 0 5年 1 1 2期为第 2 6卷 1 9 8 6年 1 6期为第 7卷 1 9 9 6年 1 6期为第 l 7卷 2 0 0 6年 1 1 2期为第 2 7卷 1 9 8 7年 1 6期为第 8卷 1 9 9 7年 1 6期为第 l 8卷 文章参考 文献 以出版 年、 卷、 1 9 8 8年 1 6期为第 9卷 1 9 9 8年 1 1 2期为第 l 9卷 期、 文章页码进行引用 。 1 9 8 9年 1 1 2期为第 l 0卷 1 9 9 9年 1 1 2期为第 2 0卷 维普资讯