普通精度圓柱齒輪漸開線誤差檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)【含3張CAD圖紙+文檔全套】
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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
題 目:普通精度圓柱齒輪漸開線誤差檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)
院 (系): 機(jī)械工程學(xué)院
班 級(jí): 機(jī)制08-4班
姓 名: 劉濤
學(xué) 號(hào): 2008026001
指導(dǎo)教師: 于鳳云
教師職稱: 教 授
黑龍江科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
題 目
普通精度圓柱齒輪漸開線誤差檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)
來(lái)源
工程實(shí)際
1、研究目的和意義
齒輪檢測(cè)技術(shù)在齒輪制造中占有很重要的地位,沒(méi)有先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)和儀器,不可能制造出性能優(yōu)良、高質(zhì)量、高精度的齒輪。隨著齒輪在工業(yè)工程等方面的廣泛應(yīng)用,對(duì)齒輪的精度要求越來(lái)越高。針對(duì)齒輪的齒形誤差的測(cè)量測(cè)試,進(jìn)行精確的測(cè)量。
2、國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況(文獻(xiàn)綜述)
1923年,德國(guó)Zeiss公司在世界首次研制成功一種稱為“Tooth Surface Tester”的儀器,它實(shí)際上是機(jī)械展成式萬(wàn)能漸開線檢查儀[1]。在此基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)改進(jìn),Zeiss公司于1925年推出了實(shí)用性儀器,并投入市場(chǎng)。50年代初,機(jī)械展成式萬(wàn)能螺旋線檢測(cè)儀的出現(xiàn)[2],標(biāo)志著全面控制齒輪質(zhì)量成為現(xiàn)實(shí)。 1965年英國(guó)研制出光柵式單嚙儀[3]。1970年,以黃潼年為主的中國(guó)工程師研發(fā)的齒輪整體誤差測(cè)量技術(shù),標(biāo)志著運(yùn)動(dòng)幾何法測(cè)量齒輪開始[4]。1970年,美國(guó)Fellows公司在芝加哥博覽會(huì)展出Microlog 50,標(biāo)志著數(shù)控齒輪測(cè)量中心的開始[5]。80年代末,日本大阪精機(jī)推出基于光學(xué)全息原理的非接觸齒面分析機(jī)FS—35,標(biāo)志著齒輪非接觸測(cè)量法的開始[6]。
齒輪測(cè)量技術(shù)的演變,整體上考察過(guò)去一個(gè)世紀(jì)里齒輪測(cè)量技術(shù)的發(fā)展,主要表現(xiàn)在三個(gè)方面[7]:
1)在測(cè)量原理方面,實(shí)現(xiàn)了由“比較測(cè)量”到“嚙合運(yùn)動(dòng)測(cè)量”,直至“模型化測(cè)量”的發(fā)展。
2)在實(shí)現(xiàn)測(cè)量原理的技術(shù)手段上,歷經(jīng)了“以機(jī)械為主”到“機(jī)電結(jié)合”,直至當(dāng)今的“光—機(jī)—電”與“信息技術(shù)”綜合集成的演變。
3)在測(cè)量結(jié)果的表述與利用方面,經(jīng)歷了從“指示表加肉眼讀取”,到“記錄器記錄加人工研判”,直至“計(jì)算機(jī)自動(dòng)分析并將測(cè)量結(jié)果反饋到制造系統(tǒng)”的飛躍。
機(jī)械展成式測(cè)量技術(shù),20世紀(jì)70年代以前,齒輪測(cè)量原理主要以比較測(cè)量為主,其實(shí)質(zhì)是相對(duì)測(cè)量。具體方式有兩種:一是將被測(cè)齒輪與一標(biāo)準(zhǔn)齒輪進(jìn)行實(shí)物比較,從而得到各項(xiàng)誤差;二是展成測(cè)量法,就是將儀器的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)形成的標(biāo)準(zhǔn)特征線與被測(cè)齒輪的實(shí)際特征線作比較,來(lái)確定相應(yīng)誤差;而精確的展成運(yùn)動(dòng)是借助一些精密機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的[8]。齒輪整體誤差測(cè)量技術(shù) ,1970年是齒輪測(cè)量技術(shù)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。齒輪整體誤差測(cè)量技術(shù)和齒輪測(cè)量機(jī)(中心)的出現(xiàn)解決了齒輪測(cè)量領(lǐng)域的一個(gè)難題,即在一臺(tái)儀器上快速獲取齒輪的全部誤差信息[9]。1970年,我國(guó)在齒輪測(cè)量技術(shù)方面取得突破,發(fā)明了基于“跳牙”蝸桿的齒輪整體誤差測(cè)量原理。經(jīng)過(guò)30多年的完善與推廣[10],這種起源于漸開線圓柱齒輪測(cè)量的方法已成為傳動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)幾何測(cè)量法[11]。采用的標(biāo)準(zhǔn)元件也從蝸桿擴(kuò)展到齒輪、齒條等。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)齒形誤差測(cè)量方法誤差來(lái)源多、測(cè)頭安裝調(diào)整誤差大等缺點(diǎn)進(jìn)行分析 ,提出一種在 19JC萬(wàn)能工具顯微鏡上利用成像法實(shí)現(xiàn)漸開線圓柱直齒輪齒形誤差測(cè)量的新方法[12]。積極采用齒輪國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ,采用先進(jìn)的加工工藝 ,如精滾工藝、修磨齒形及改變刀具材料實(shí)現(xiàn)硬齒面剃齒等 ,使齒輪制造質(zhì)量批量、穩(wěn)定地達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求 ,是我國(guó)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策[13]。齒輪的制造質(zhì)量對(duì)提高機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的精度、壽命和降低噪聲十分重要。這里提出了采用虛擬儀器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等與傳統(tǒng)齒輪檢測(cè)儀相結(jié)合而構(gòu)建的一種先進(jìn)的齒輪誤差檢測(cè)系統(tǒng),集先進(jìn)的軟硬件技術(shù)、現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)于一體,實(shí)現(xiàn)了誤差檢測(cè)的自動(dòng)化、可視化、智能化,提高了檢測(cè)的精度和可靠性[14] 。隨著我國(guó)汽車摩托車制造業(yè)的迅速發(fā)展 ,汽摩齒輪制造業(yè)也得到了空前快速的發(fā)展 。盡快成為汽摩齒輪的全球制造與供應(yīng)基地 , 是我國(guó)齒輪制造業(yè)的總體發(fā)展戰(zhàn)略 , 并已經(jīng)成為我國(guó)眾多齒輪制造商的共識(shí)[15]。
3、研究/設(shè)計(jì)的目標(biāo):
通過(guò)改進(jìn)普通精度圓柱漸開線誤差檢測(cè)裝置,使裝置在檢測(cè)齒輪誤差的時(shí)候能夠更加的精確,更加的方便。
4、設(shè)計(jì)方案(研究/設(shè)計(jì)方法、理論分析、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)方法和步驟等):
(1)收集資料,分析研究資料,明確設(shè)計(jì)內(nèi)容;
(2)根據(jù)設(shè)計(jì)技術(shù)要求,完成總體結(jié)構(gòu)方案的擬訂;
(3)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算;
(4)通過(guò)強(qiáng)度等設(shè)計(jì)計(jì)算,完成監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì);
(5)利用CAD繪制總體裝配圖及零件工作圖;
(6)整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書。
漸開線極坐標(biāo)方程
k=
θk=tank-k
漸開線參數(shù)方程
x=rb×cosθ+rb×radθ×sinθ
y=rb×sinθ-rb×radθ×cosθ
漸開線及其形成直線BK在一圓上作純滾動(dòng),其上K點(diǎn)的軌跡就是漸開線。其中,AK漸開線圓---基圓。rb---基圓半徑BK---漸開線發(fā)生線θk---漸開線上K點(diǎn)的展角 rK---漸開線上K點(diǎn)的向徑αK---漸開線K點(diǎn)的壓力角
圖1漸開線發(fā)生線
漸開線的性質(zhì)
1)發(fā)生線沿基圓滾過(guò)的長(zhǎng)度等于基圓上被滾過(guò)的弧長(zhǎng),即:;
圖2漸開線發(fā)生線
2)當(dāng)發(fā)生線沿基圓作純滾動(dòng)時(shí),切點(diǎn)B為其速度瞬心, 因此KB必垂直于漸開線上K點(diǎn)的切線,即發(fā)生線為漸開線在K點(diǎn)的法線。
漸開線上任一點(diǎn)的法線恒與基圓相切;
3)發(fā)生線與基圓的切點(diǎn)B也是漸開線在K點(diǎn)處的曲率中即 ρk==rKsinαk。
?? K點(diǎn)離基圓愈遠(yuǎn)(rK愈大),ρk愈大,K點(diǎn)在基圓上時(shí)(rK=0時(shí)),
4)漸開線的形狀取決于基圓的大小,即由不同大小的基圓所形成的漸開線,在相等展角θk,處的曲率半徑ρk的大小隨基圓半徑γb的增大而增大,若γb→∞,則ρk→∞,漸開線AK變成直線,故齒條的漸開線齒廓曲線為直線。
5)基圓以內(nèi)無(wú)漸開線
漸開線方程式多用極坐標(biāo)形式表示:
設(shè)OA為極坐標(biāo)軸(O為原點(diǎn)),則以壓力角αk表示的K點(diǎn)的極坐標(biāo)θk,γk(展角,向徑)方程式為:
由圖2漸開線發(fā)生線圖2可知:
tanαk=
所以,漸開線的極坐標(biāo)方程為:
γk=
?
其中很常用,可用來(lái)求解漸開線齒廓上任一點(diǎn)的壓力角。
圖3 漸開線發(fā)生線
漸開線函數(shù)
漸開線函數(shù)指的是展角θk,與壓力角k的函數(shù)關(guān)系式,工程上以invk表示該函,即
??invαk=θk=tank-k
5、方案的可行性分析:
設(shè)計(jì)思想新穎、設(shè)計(jì)檢查裝置原理符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)容易加工,能夠保證檢測(cè)精度。此方案可行。
6、該設(shè)計(jì)的創(chuàng)新之處
方便使用,精確度高,有較大的靈活性。
7、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的主要用途和應(yīng)用領(lǐng)域:
目前社會(huì)正在向著機(jī)械化發(fā)展,而齒輪傳動(dòng)也是必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)所以齒輪的標(biāo)準(zhǔn)化是減少誤差的重要必備條件,所以齒輪的檢測(cè)也是至關(guān)重要的,齒輪漸開線誤差檢測(cè)裝置對(duì)于齒輪的檢測(cè)也是必不可少的環(huán)節(jié),對(duì)于齒輪的標(biāo)準(zhǔn)化起著一定的作用,減少齒輪傳動(dòng)上的誤差對(duì)于一些高精密的機(jī)床設(shè)備是非常有好處的,齒輪誤差檢測(cè)裝置對(duì)齒輪的傳動(dòng)精度上的影響是很大的,一些高精密機(jī)床的精度非常高那是因?yàn)楦咭?guī)格的齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)、精度高,所以對(duì)于齒輪的檢測(cè)是非常重要的。
8、時(shí)間進(jìn)程
2012年3 月12日~2012年3 月30 日 哈爾濱工具廠畢業(yè)實(shí)習(xí),收集漸開線的齒輪相關(guān)資料
2012年4月1日~2012年4月6日 整理實(shí)習(xí)日記、撰寫實(shí)習(xí)總結(jié)和開題報(bào)告
2012年4月7日~2012年5月4日 設(shè)計(jì)計(jì)算、總體結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì)
2012年5月5日~2012年5月25日 總體圖和部件圖設(shè)計(jì)
2012年5月26日~2012年5月3日 零件圖設(shè)計(jì)
2012 年 6月4日~2012年6月8日 編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書、審圖、修改
2012 年 6月11日~2012年6月15日 答辯
9、參考文獻(xiàn):
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術(shù).2004(06).
13 胡鳳蘭. 漸開線圓柱齒輪齒廓偏差的分析與檢測(cè)[J]. 機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)
量.2004 (04) .
14唐東紅,韓月.?基于虛擬儀器技術(shù)的齒輪誤差檢測(cè)[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造.2004
(01) .
15謝華錕. 近年來(lái)齒輪測(cè)量技術(shù)與儀器的發(fā)展[J]. 工具技術(shù).2004 (09) .
指導(dǎo)教師意見
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年 月 日
開題答辯小組意見:
組長(zhǎng)簽字: 成員簽字:
年 月 日
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