617 面向齒輪的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造及檢測

617 面向齒輪的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造及檢測,617,面向齒輪的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造及檢測,面向,齒輪,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì),制造,檢測 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 題 目 面向齒輪的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造及檢測設(shè)計(jì)論文畢業(yè) 任務(wù)書一、題目面向齒輪的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造及檢測二、研究主要內(nèi)容本題選自正在建設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目CAD/CAM一體化實(shí)驗(yàn)。該項(xiàng)目的研究內(nèi)容是以齒輪為實(shí)驗(yàn)對象，進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上，利用數(shù)控線切割機(jī)進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助加工，形成計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和數(shù)控加工的一體化實(shí)驗(yàn)，最后，對加工出來的齒輪進(jìn)行公差組項(xiàng)目檢測。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)在工程設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試的能力，提高查閱資料、外文翻譯的能力，以及和綜合應(yīng)用基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識(shí)的能力，進(jìn)一步增強(qiáng)分析問題和解決問題的能力。三、主要技術(shù)指標(biāo) 編制一漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)程序； 設(shè)計(jì)加工的齒輪精度等級為7級； 確定并檢測齒輪三個(gè)公差組的檢查組；四、進(jìn)度和要求進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)開題2周 2周 (第 12 周)外文科技資料翻譯1周 1周 (第 3 周)了解齒輪嚙合原理，掌握直齒圓柱齒輪的廓線形成方法 1周 (第 4 周)掌握MATLAB編程語言 2周 (第 56 周)齒輪的計(jì)算機(jī)編程與設(shè)計(jì) 2周 (第 78 周)掌握線切割機(jī)床數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式 1周 (第 9 周)將計(jì)算數(shù)據(jù)導(dǎo)入線切割機(jī) 1周 (第 10 周)利用電火花數(shù)控線切割機(jī)加工所設(shè)計(jì)的齒輪 1周 (第 11 周)I針對所加工的齒輪進(jìn)行齒輪公差組檢測 1周 (第 12 周)繪制工作圖 1周 (第 13 周)撰寫論文 1周 (第 14 周)修改論文 1周 (第 15 周)制作答辯電子稿，準(zhǔn)備答辯 1周 (第 16 周)畢業(yè)答辯 1周 (第 17 周)五、主要參考書及參考資料1 孫桓，陳作模，葛文杰機(jī)械原理北京：高等教育出版社，2006,52 王玉榮，張應(yīng)昌，公差與測量技術(shù)西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1990,83 DK7720電火花數(shù)控線切割機(jī)使用說明書4 張志勇主編matlab教程北京：北京航空航天大學(xué)出版社出版，20135 編委會(huì)編.齒輪便查手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013,3摘 要齒輪機(jī)構(gòu)是現(xiàn)代機(jī)械中最重要的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，應(yīng)用十分廣泛。它是依靠輪齒齒廓直接接觸來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，具有傳動(dòng)比恒定，傳動(dòng)效率高，使用壽命長，適用范圍廣，承載能力高等特點(diǎn)，但也存在對制造和安裝精度要求較高以及成本較高等缺點(diǎn)。本論文的研究內(nèi)容為：1）根據(jù)齒輪嚙合原理，掌握直齒圓柱齒輪的廓線形成方法，再利用MATLAB對齒輪進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程和設(shè)計(jì)，得到模數(shù)、壓力角等為標(biāo)準(zhǔn)值的漸開線直齒圓柱齒輪的廓線數(shù)據(jù)；2）熟悉電火花數(shù)控線切割機(jī)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理，掌握悉電火花數(shù)控線切割機(jī)的基本操作，再利用電火花數(shù)控線切割機(jī)加工所設(shè)計(jì)的齒輪；3）掌握檢測的基本知識(shí)，了解常用計(jì)量器具的種類及其應(yīng)用，了解典型表面的檢測方法及其計(jì)量器具，學(xué)會(huì)正確選擇計(jì)量器具。對加工出來的齒輪進(jìn)行公差組的檢測。本文以齒輪為對象，完成了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助加工以及齒輪精度檢測的一體化過程，融合了本學(xué)科的知識(shí)，提升了實(shí)踐能力。關(guān)鍵詞：廓線，線切割，公差組ABSTRACT The gear mechanism is the most important mechanism transmission of modern mechanical,wide range of applications.It relies on direct contact with the tooth profile to transmit motion and power,with constant transmission ratio,high transmission efficiency,long service life,for a wide range,and high load carrying capacity etc,but there is manufacture and installation of high precision and high cost disadvantages.In this paper, the study says: 1)According to the principle of the gear meshing,grasp the spur gear profiles forming method,and use MATLAB to be computer programming and design gear, get modulus, pressure angle etc. mean standard value involute spur gear of profile data;2)Familiar with the structure of EDM CNC cutting machine and working principle,learned to master the basic operation of CNC EDM cutting machine, and use of EDM CNC cutting machine machining design of gear;3)Detection of basic knowledge to understand the kind commonly used measuring instruments and their applications, understand the typical surface detection methods and measuring instruments, measuring instruments to learn the correct choice. For processing out of gear for testing tolerance group. In this paper, the gear for the object to complete the computer-aided design、 computer-aided processing as well as the accuracy of detection gear for the integration process, combines the knowledge of the discipline, enhance the ability in practice.Keywords: profiling, line cutting, tolerance group目 錄第一章 緒論1第二章 齒輪的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)22.1 齒輪機(jī)構(gòu)及設(shè)計(jì)22.1.1 齒輪嚙合基本定理22.1.2 齒輪漸開線的形成及特性32.1.3 漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù)42.2 MATLAB的簡介62.3 齒輪的MATLAB編程82.4 本章小結(jié)12第三章 電火花數(shù)控切割機(jī)簡介133.1 電火花數(shù)控切割機(jī)的工作原理133.2 電火花數(shù)控切割機(jī)的分類143.3 DK7720電火花數(shù)控切割機(jī)的介紹153.3.1 DK7720電火花數(shù)控切割機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)153.3.2 DK7720的性能特點(diǎn)163.3.3 DK7720的功能部件163.3.4 DK7720的功能173.4 本章小結(jié)17第四章 齒輪的數(shù)控加工184.1 齒輪的加工184.1.1 齒輪數(shù)據(jù)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換184.1.2 齒輪的線切割加工204.2 本章小結(jié)23第五章 齒輪的檢測245.1 齒輪傳動(dòng)的使用要求245.2 齒輪基本參數(shù)的檢測255.3 各項(xiàng)誤差的檢驗(yàn)及其作用255.3.1 單個(gè)齒距偏差的檢測265.3.2 齒距積累總偏差的確定285.3.3 齒廓總公差的確定295.3.4 齒輪公差組295.4 齒輪的檢測結(jié)果325.5 本章小結(jié)33第六章 全文總結(jié)34參考文獻(xiàn)35致謝36畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié)37附錄38VII第一章 緒論信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展正對全球經(jīng)濟(jì)的增長起著巨大的推動(dòng)作用，特別是對制造業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了極大的影響，同時(shí)也使傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)面臨新的挑戰(zhàn)。制造業(yè)的信息化，即利用信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。作為制造業(yè)信息化的重要內(nèi)容，CAD技術(shù)的應(yīng)用與開發(fā)己成為現(xiàn)代企業(yè)縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本，乃至提高企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力的有效途徑。目前CAD技術(shù)在各行各業(yè)已得到了廣泛的應(yīng)用，并帶來了顯著的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。CAD技術(shù)在土業(yè)生產(chǎn)中的整體水平已成為國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志之一。隨著社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和市場競爭的加劇，人們對產(chǎn)品的花色品種和性能的要求越來越多，中、小批量的產(chǎn)品生產(chǎn)占70%80%。為了滿足不同功能和性能的要求，快速而又經(jīng)濟(jì)地開發(fā)出更多的變型產(chǎn)品，模塊化和系列化的設(shè)計(jì)方法在生產(chǎn)中的應(yīng)用日趨廣泛。在當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及的大環(huán)境下，CAD技術(shù)也在世界范圍內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用，先進(jìn)的工具提高了人們的工作效率和工作質(zhì)量。目前，較為先進(jìn)的機(jī)械CAD軟件有:AutoCAD、Pro/Engineer、UG、SolidworkS等。隨著面向?qū)ο蠹夹g(shù)及特征建模技術(shù)的發(fā)展，CAD/CAE/CAM技術(shù)已緊密相連，CAD已從單純模仿二維工程圖樣飛躍到三維實(shí)體造型，同時(shí)，當(dāng)今虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，使CAD技術(shù)在工程設(shè)計(jì)中呈現(xiàn)越來越重要的地位。本課題的研究意義在于改變傳統(tǒng)齒輪的設(shè)計(jì)方式，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益及其在市場上的競爭力。齒輪以其效率高，工作耐久，維護(hù)方便，而得到廣泛應(yīng)用。但傳統(tǒng)的齒輪設(shè)計(jì)是面向某一具體產(chǎn)品，生產(chǎn)上及技術(shù)上的繼承性很差，且新產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期長，工藝裝備及生產(chǎn)準(zhǔn)備工作量大，生產(chǎn)線也需作較大的調(diào)整。隨著科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對齒輪的需求量越來越大，且對質(zhì)量提出了更高的要求，若仍采用傳統(tǒng)的單一產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法是遠(yuǎn)不能滿足市場多樣化的需求，不能適應(yīng)激烈的市場競爭，也很難提高產(chǎn)品的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益及保證產(chǎn)品質(zhì)量。第二章 齒輪的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)2.1 齒輪機(jī)構(gòu)及設(shè)計(jì)2.1.1 齒輪嚙合基本定理圖2-1所示一對相互嚙合傳動(dòng)的齒輪。兩輪齒輪的齒廓在某一點(diǎn)C接觸，設(shè)兩齒廓K線速度分別為。要使這一對齒廓能夠通過接觸而傳動(dòng)，他們沿接觸點(diǎn)的公法線方向的分速度應(yīng)相等，否則兩齒廓將不是彼此分離就是相互嵌入，而不能達(dá)到正常傳動(dòng)的目的。兩齒廓接觸點(diǎn)的相對速度只能沿兩齒廓接觸點(diǎn)處的公切線方向。 由瞬心概念可知，兩嚙合齒廓在接觸點(diǎn)的公法線與兩齒輪連心線的交點(diǎn)P既為兩齒輪的相對瞬心， 圖2-1 齒輪嚙合圖故兩輪此時(shí)的傳動(dòng)比為 （2-1）該式表明，相互嚙合傳動(dòng)的一對齒輪，在任一位置的傳動(dòng)比，都與起連心線被其嚙合齒廓在接觸點(diǎn)處的公法線所分成的兩線段成反比。這一規(guī)律稱為齒廓嚙合基本定律。凡是按預(yù)定傳動(dòng)比規(guī)律相互嚙合傳動(dòng)的一對齒廓稱為共軛齒廓。一般來說，對于預(yù)定的傳動(dòng)比，只要給出一輪的齒廓曲線，就可根據(jù)齒廓嚙合基本定律求出其嚙合傳動(dòng)的另一輪上的共軛曲線。因此，能滿足一定傳動(dòng)比規(guī)律的共軛齒廓曲線是很多的。但是在生產(chǎn)實(shí)踐中，選擇齒廓曲線時(shí)，不僅要滿足傳動(dòng)比的要求，還要必須從設(shè)計(jì)、制造、安裝和使用等多方面予以綜合考慮。對于定傳動(dòng)比傳動(dòng)的齒輪來說，目前最常用的齒廓曲線是漸開線，其次是擺線和變態(tài)擺線，近年來還有圓弧齒廓和拋物線齒廓等。由于漸開線齒廓具有良好的傳動(dòng)性能，而且便于制造、安裝、測量和互換使用，因此它的應(yīng)用最為廣泛。2.1.2 齒輪漸開線的形成及特性如圖2-2所示，當(dāng)一直線BK沿圓周做純滾動(dòng)時(shí)，直線上任意點(diǎn)K的軌跡AK就是該圓的漸開線。該圓稱為漸開線的基圓，它的半徑用表示；直線BK稱為漸開線的發(fā)生線；角稱為漸開線上K點(diǎn)的展角。根據(jù)漸開線的形成過程，可知漸開線具有下列特征：圖2-2 齒輪漸開線圖 1）發(fā)生線上線段長度等于基圓上被滾過的弧AB，即=AB。 2）發(fā)生線BK即為漸開線在K點(diǎn)的法線，又引發(fā)生線恒切于基圓，故知漸開線上任意點(diǎn)的法線恒與其基圓相切。3）發(fā)生線與基圓的切點(diǎn)B也是漸開線在K點(diǎn)處的曲率中心，線段就是漸開線在K點(diǎn)處的曲率半徑。故漸開線愈接近基圓部分的曲率半徑愈小，在基圓上其曲率半徑為零。4）漸開線的形狀取決于基圓的大小。在展角相同處，基圓半徑愈大，其漸開線的曲率半徑也愈大。當(dāng)基圓半徑為為無窮大時(shí)，其漸開線就變成一條直線，故齒條的齒廓曲線為直線。5）基圓以內(nèi)無漸開線。漸開線的上述諸特征是研究漸開線齒輪嚙合傳動(dòng)的基礎(chǔ)。在圖2-2中，設(shè)為漸開線在任意點(diǎn)K的向徑。當(dāng)次漸開線與其共軛齒廓在K點(diǎn)嚙合時(shí)，此齒廓在該點(diǎn)所受的正壓力的方向（即法線方向）與該點(diǎn)的速度方向（沿方向）之間所夾的銳角，稱為漸開線在該點(diǎn)的壓力角。由可見 （2-2）又因 （2-3）故 （2-4）由上式可知，展角是壓力角的函數(shù)，稱其為漸開線函數(shù)。用來表示，即 （2-5） 由式（2-1）及（2-5）可得漸開線的極坐標(biāo)方程式為 （2-6）2.1.3 漸開線標(biāo)準(zhǔn)齒輪的基本參數(shù)1.齒輪各部分的名稱和符號圖2-3所示為一標(biāo)準(zhǔn)直齒輪的一部分。過輪齒頂端所作的圓稱為齒頂圓，其半徑用ra表示；過輪齒槽底所作的圓稱為齒根圓，其半徑用rf表示；沿任意圓周所量得的輪齒的弧線厚度成為該圓周上的齒厚，以si表示；相鄰倆輪齒之間的齒槽沿任意圓周所量得的弧線寬度，稱為該圓周上的齒槽寬，以ei表示；沿任意圓周所量得的相鄰兩齒上同側(cè)齒廓之間的弧長稱為該圓周上的齒距，以pi表示。在同一圓周上，齒距等于齒厚與齒槽寬之和，即 （2-7）為了便于計(jì)算齒輪各部分尺寸，在齒輪上選擇一個(gè)圓作為尺寸計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，稱該圓為齒輪的分度圓，稱其半徑、齒厚、齒槽寬和齒距分別以r、s、e和P表示。輪齒介于分度圓與齒頂圓之間的部分稱為齒頂，其徑向高度成為齒頂高，以表示；介于分度圓與齒根圓之間的部分成為齒根，其徑向高度稱為齒根高，以表示；齒頂高和齒高之和稱為齒全高，以h表示。顯然 （2-8）圖2-3 標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪的一部分2. 漸開線齒輪的基本參數(shù)（1） 齒數(shù)齒輪在整個(gè)圓周上齒輪的總數(shù)，用z表示。（2） 模數(shù)模數(shù)是齒輪的一個(gè)重要參數(shù)，用m表示，模數(shù)的定義為齒距p與的比值，即m = p/ （2-9）故齒輪的分度圓直徑d可表示為d = mz （2-10）（3） 分度圓壓力角（簡稱壓力角）由式（2-2）可知，同一漸開線齒廓上個(gè)壓力角不同。通常所說的齒輪壓力角是指其分度圓上的壓力角，以表示。根據(jù)式（2-2）有= arccos（rb/r） （2-11） （2-12）壓力角是決定齒廓形狀的主要參數(shù)；國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 1356-1988）中規(guī)定，分度圓上的壓力角為標(biāo)準(zhǔn)，=20。在一些特殊場合，也允許采用其他的值。2.2 MATLAB的簡介MATLAB是美國MathWorks公司出品的商業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。MATLAB是matrix&laboratory兩個(gè)詞的組合，意為矩陣工廠（矩陣實(shí)驗(yàn)室）。主要面對科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。MATLAB和Mathematica、Maple并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在數(shù)值計(jì)算方面首屈一指。MATLAB可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn)，使MATLAB成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。在新的版本中也加入了對C，F(xiàn)ORTRAN，C+，JAVA的支持。1、主要功能數(shù)值分析、數(shù)值和符號計(jì)算、工程與科學(xué)繪圖、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真、數(shù)字圖像處理、數(shù)字信號處理、通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真、財(cái)務(wù)與金融工程2、優(yōu)勢特點(diǎn)1) 高效的數(shù)值計(jì)算及符號計(jì)算功能，能使用戶從繁雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算分析中解脫出來；2) 具有完備的圖形處理功能，實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果和編程的可視化；3) 友好的用戶界面及接近數(shù)學(xué)表達(dá)式的自然化語言，使學(xué)者易于學(xué)習(xí)和掌握；4) 功能豐富的應(yīng)用工具箱(如信號處理工具箱、通信工具箱等)，為用戶提供了大量方便實(shí)用的處理工具。3、編程環(huán)境MATLAB由一系列工具組成。這些工具方便用戶使用MATLAB的函數(shù)和文件，其中許多工具采用的是圖形用戶界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、歷史命令窗口、編輯器和調(diào)試器、路徑搜索和用于用戶瀏覽幫助、工作空間、文件的瀏覽器。隨著MATLAB的商業(yè)化以及軟件本身的不斷升級，MATLAB的用戶界面也越來越精致，更加接近Windows的標(biāo)準(zhǔn)界面，人機(jī)交互性更強(qiáng)，操作更簡單。而且新版本的MATLAB提供了完整的聯(lián)機(jī)查詢、幫助系統(tǒng)，極大的方便了用戶的使用。簡單的編程環(huán)境提供了比較完備的調(diào)試系統(tǒng)，程序不必經(jīng)過編譯就可以直接運(yùn)行，而且能夠及時(shí)地報(bào)告出現(xiàn)的錯(cuò)誤及進(jìn)行出錯(cuò)原因分析。4、應(yīng)用方面MATLAB 的應(yīng)用范圍非常廣，包括信號和圖像處理、通訊、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測試和測量、財(cái)務(wù)建模和分析以及計(jì)算生物學(xué)等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。附加的工具箱（單獨(dú)提供的專用MATLAB函數(shù)集）擴(kuò)展了MATLAB 環(huán)境，以解決這些應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)特定類型的問題。5、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)編輯MATLAB系統(tǒng)由MATLAB開發(fā)環(huán)境、MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫、MATLAB語言、MATLAB圖形處理系統(tǒng)和MATLAB應(yīng)用程序接口（API）五大部分構(gòu)成。1）開發(fā)環(huán)境MATLAB開發(fā)環(huán)境是一套方便用戶使用的MATLAB函數(shù)和文件工具集，其中許多工具是圖形化用戶接口。它是一個(gè)集成的 用戶工作空間，允許用戶輸入輸出數(shù)據(jù)，并提供了M文件的集成編譯和調(diào)試環(huán)境，包括MATLAB桌面、命令窗口、M文件編輯調(diào)試器、MATLAB工作空間和在線幫助文檔。2）數(shù)學(xué)函數(shù)庫MATLAB數(shù)學(xué)函數(shù)庫包括了大量的計(jì)算算法。從基本算法如加法、正弦，到復(fù)雜算法如矩陣求逆、快速傅里葉變換等。3）語言MATLAB語言是一種高級的基于矩陣/數(shù)組的語言，它有程序流控制、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入/輸出和面向?qū)ο缶幊痰忍厣Ｓ眠@種語言能夠方便快捷建立起簡單運(yùn)行快的程序，也能建立復(fù)雜的程序。4）圖形處理系統(tǒng)圖形處理系統(tǒng)使得MATLAB能方便的圖形化顯示向量和矩陣，而且能對圖形添加標(biāo)注和打印。它包括強(qiáng)大的二維三維圖形函數(shù)、圖像處理和動(dòng)畫顯示等函數(shù)。5）應(yīng)用程序接口MATLAB應(yīng)用程序接口（API）是一個(gè)使MATLAB語言能與C、Fortran等其它高級編程語言進(jìn)行交互的函數(shù)庫。該函數(shù)庫的函數(shù)通過調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫（DLL）實(shí)現(xiàn)與MATLAB文件的數(shù)據(jù)交換，其主要功能包括在MATLAB中調(diào)用C和Fortran程序，以及在MATLAB與其它應(yīng)用程序間建立客戶、服務(wù)器關(guān)系。6、發(fā)展歷程20世紀(jì)70年代，美國新墨西哥大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系主任Cleve Moler為了減輕學(xué)生編程的負(fù)擔(dān)，用FORTRAN編寫了最早的MATLAB。1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市場。到20世紀(jì)90年代，MATLAB已成為國際控制界的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算軟件。MATLAB：統(tǒng)一了用于一維、二維與三維數(shù)值積分的函數(shù)并提升了基本數(shù)學(xué)和內(nèi)插函數(shù)的性能MATLAB Compiler：可以下載 MATLAB Compiler Runtime (MCR)，簡化編譯后的程序和組件的分發(fā)Image Processing Toolbox：通過亮度指標(biāo)優(yōu)化進(jìn)行自動(dòng)圖像配準(zhǔn)Statistics Toolbox：增強(qiáng)了使用線性、廣義線性和非線性回歸進(jìn)行擬合、預(yù)測和繪圖的界面System Identification Toolbox：識(shí)別連續(xù)時(shí)間傳遞函數(shù)2.3 齒輪的MATLAB編程1、齒輪MATLAB編程的程序框圖如下：圖2-4 程序框圖 2、程序過程分析1)創(chuàng)建可在屏幕輸入任意z和m的值的命令（如圖2-5）；圖2-5 輸入模數(shù)齒數(shù)命令2)定義漸開線齒輪的已知參數(shù)及輸入計(jì)算公式（如圖2-6）；圖2-6 定義已知參數(shù)及公式3）通過while循環(huán)語句結(jié)構(gòu)，計(jì)算每個(gè)齒的漸開線軌跡、齒頂圓弧及反向漸開線軌跡（如圖2-7、2-8）；圖2-7 漸開線軌跡圖2-8 齒頂圓弧及反向漸開線軌跡4） 將輸出齒輪輪廓線圖片保存并記錄數(shù)據(jù)點(diǎn)如圖2-9圖2-9 保存圖樣并記錄數(shù)據(jù)點(diǎn)主要程序見附錄。 5）執(zhí)行程序，得到如圖2-10所示提示，輸入模數(shù)m與齒數(shù)z的數(shù)值；圖2-10 MATLAB輸入界面回車后，即可得到下列結(jié)果：1.齒輪的輪廓曲線（如圖2-11）圖2-11 齒輪的齒廓圖像2.齒輪輪廓的數(shù)據(jù)點(diǎn)（如圖2-12）：圖2-12 齒輪輪廓的數(shù)據(jù)點(diǎn)2.4 本章小結(jié) 本章主要任務(wù)是對齒輪的設(shè)計(jì)。通過對齒廓嚙合基本定律的分析，得出齒輪的齒廓為漸開線，最后對齒輪的輪廓線進(jìn)行MATLAB編程，導(dǎo)出齒輪輪廓圖和數(shù)據(jù)點(diǎn)。第三章 電火花數(shù)控切割機(jī)簡介3.1 電火花數(shù)控切割機(jī)的工作原理電火花切割時(shí)，在電極絲和工件之間進(jìn)行脈沖放電。如圖一電極絲接脈沖電源的負(fù)極，工件接脈沖電源的正極。當(dāng)來一脈沖電源時(shí)，在電源絲和工件之間產(chǎn)生一次火花放電，在放電通道的中心瞬時(shí)溫度可高達(dá)10000以上，高溫使工件金屬融化，甚至有少量氣化，高溫也使電極絲和工件之間的工作液部分生產(chǎn)氣化，這些氣化后的工作液和金屬蒸汽瞬間迅速膨脹，并具有爆炸的特性。這種熱膨脹和局部微爆炸。拋出融化和氣化的金屬材料而現(xiàn)實(shí)對工件材料的進(jìn)行電蝕切割加工。通常認(rèn)為電極絲與工件的放電間隙在0.01mm左右，若電脈沖電壓高，放電間隙會(huì)大一些。線切割編程時(shí)，一般取放電間隙=0.01mm。圖3-1線切割工作原理每來一個(gè)電脈沖時(shí)，要保證在電極絲和工件之間產(chǎn)生的是火花放電是火花放電而不是電弧放電，必須創(chuàng)造必要的條件，首先必須是兩個(gè)電脈沖之間有足夠的間隙時(shí)間使放電間隙中的介質(zhì)消電離，即使放電通道中的帶粒子復(fù)合為中性粒子，恢復(fù)本次放電通道處間隙中介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度，以免總在同一處發(fā)生、發(fā)生放電而導(dǎo)致電弧放電。一般脈沖間隙應(yīng)為脈沖寬度的4杯以上。為了保證火花放電時(shí)電極絲（一般用鉬絲）不被燒斷，必須向放電間隙注入大量工作液，以使電極絲得帶充分冷卻，同時(shí)電極絲必須作高速軸向運(yùn)動(dòng)，以避免火花放電總在電極絲的局部位置而被燒斷，電極絲速度約在710mm/s左右。高速運(yùn)動(dòng)的電極絲，有利于不斷往放電間隙中帶入新的工作液，同時(shí)也有利于把電蝕產(chǎn)物從間隙中帶出去。電花線切割加工時(shí)，為了獲得比較好的表面粗糙度和好的尺寸精度，并保證鉬絲不被斷，應(yīng)選擇好相應(yīng)的脈沖參數(shù)，使工件與鉬絲之間的放電火花放電，而不是電弧放電。3.2 電火花數(shù)控切割機(jī)的分類電火花數(shù)控切割機(jī)的分類很多，一般按照切割機(jī)的走絲速遞進(jìn)行分類。電火花線切割機(jī)可分為高速往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)（Reciprocating type High Speed Wire cut Electrical Discharge Machining俗稱“線切割機(jī)床”）、低速單向走絲電火花線切割機(jī)（Low Speed one-way walk Wire cut Electrical Discharge Machining俗稱“慢走絲”）和立式自旋轉(zhuǎn)電火花線切割機(jī)（Vertical Wire Electrical Discharge Machining machine tool With Rotation Wire）三類。又可按工作臺(tái)形式分成單立柱十字工作臺(tái)型和雙立柱型（俗稱龍門型）。 往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)床的走絲速度為612 m/s，是我國獨(dú)創(chuàng)的機(jī)種。隨著大錐度切割技術(shù)逐步完善，變錐度、上下異形的切割加工也取得了很大的進(jìn)步。大厚度切割技術(shù)的突破，橫剖面及縱剖面精度有了較大提高，加工厚度可超過1000mm以上。但由于往復(fù)走絲線切割機(jī)床不能對電極絲實(shí)施恒張力控制，故電極絲抖動(dòng)大，在加工過程中易斷絲。由于電級絲是往復(fù)使用，所以會(huì)造成電極絲損耗，加工精度和表面質(zhì)量降低。 低速走絲線切割機(jī)電極絲以銅線作為工具電極，一般以低于0.2m/s的速度作單向運(yùn)動(dòng)，在銅線與銅、鋼或超硬合金等被加工物材料之間施加60300V的脈沖電壓，并保持550um間隙，間隙中充滿脫離子水(接近蒸餾水)等絕緣介質(zhì)，使電極與被加工物之間發(fā)生火花放電，并彼此被消耗、腐蝕，在工件表面上電蝕出無數(shù)的小坑，通過NC控制的監(jiān)測和管控，伺服機(jī)構(gòu)執(zhí)行，使這種放電現(xiàn)象均勻一致，從而達(dá)到加工物被加工，使之成為合乎要求之尺寸大小及形狀精度的產(chǎn)品。目前精度可達(dá)0.001mm級，表面質(zhì)量也接近磨削水平。電極絲放電后不再使用，而且采用無電阻防電解電源，一般均帶有自動(dòng)穿絲和恒張力裝置。工作平穩(wěn)、均勻、抖動(dòng)小、加工精度高、表面質(zhì)量好，但不宜加工大厚度工件。由于機(jī)床結(jié)構(gòu)精密，技術(shù)含量高，機(jī)床價(jià)格高，因此使用成本也高。立式自旋轉(zhuǎn)電火花線切割機(jī)（臥式自旋轉(zhuǎn)電火花線切割機(jī)）。立式回轉(zhuǎn)電火花線切割機(jī)的特點(diǎn)與傳統(tǒng)的高速走絲和低速走絲電火花線切割加工均有不同，首先是電極絲的運(yùn)動(dòng)方式比傳統(tǒng)兩種的電火花線切割加工多了一個(gè)電極絲的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；其次，電極絲走絲速度介于高速走絲和低速走絲直接，速度為12m/s。由于加工過程中電極絲增加了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所以立式回旋電火花線切割機(jī)與其他類型線切割機(jī)相比，最大的區(qū)別在于走絲系統(tǒng)。立式回轉(zhuǎn)電火花線切割機(jī)的走絲系統(tǒng)由走絲端和放絲端兩套結(jié)構(gòu)完全相同的兩端做為走絲結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了電極絲的高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和低速走絲的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。兩套主軸頭之間的區(qū)域?yàn)橛行Ъ庸^(qū)域。除走絲系統(tǒng)外，機(jī)床其他組成部分與高速走絲線切割機(jī)相同。 與單向低速走絲電火花線切割機(jī)床相比，往復(fù)高速走絲電火花線切割機(jī)床在平均生產(chǎn)率、切割精度及表面粗糙度等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)上還存在較大差距。針對這些差距，本世紀(jì)初，國內(nèi)有數(shù)家高速往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)了在高速走絲機(jī)上的多次切割加工（該類機(jī)床被俗稱為“中走絲” Medium Speed Wire cut Electrical Discharge Machining）。所謂“中走絲”并非指走絲速度介于高速與低速之間，而是復(fù)合走絲線切割機(jī)床，其走絲原理是在粗加工時(shí)采用812m/s高速走絲，精加工時(shí)采用13m/s低速走絲，這樣工作相對平穩(wěn)、抖動(dòng)小，并通過多次切割減少材料變形及鉬絲損耗帶來的誤差，使加工質(zhì)量也相對提高，加工質(zhì)量可介于高速走絲機(jī)與低速走絲機(jī)之間。因而可以說，用戶所說的“中走絲”，實(shí)際上是往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)借鑒了一些低速走絲機(jī)的加工工藝技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了無條紋切割和多次切割。3.3 DK7720電火花數(shù)控切割機(jī)的介紹3.3.1 DK7720電火花數(shù)控切割機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)數(shù)控電火花線切割機(jī)型號DK7720的含義如下：D : 機(jī)床類別代號（電加工機(jī)床）K : 機(jī)床特性代號（數(shù)控）7 : 組別代號（電火花加工機(jī)床）7 : 型別代號（線切割機(jī)床）20 : 基本參數(shù)代號（工作臺(tái)橫向行程200mm）DK7720線切割機(jī)床的主要參數(shù)：（1）工作行程：X軸200mm Y軸250mm Z軸 100mm（2）最大切削厚度：180mm（3）工件最大重量：100kg（4）試件加工尺寸精度：0.015mm（5）精加工表面粗糙度：Ra1.252.5um（6）使用線電極：0.080.18mm（7）使用冷卻液：皂化溶解油1：1520（體積比）或線切割專用液二工作環(huán)境及安裝：（1）工作環(huán)境溫度: 535 0 C（2）工作環(huán)境濕度: 85（250 C）（3）電網(wǎng)要求: 三相380V/220V10 501HZ（4）機(jī)床耗電: 約0.6kw（5）機(jī)床外型尺寸: 12009001500mm（6）機(jī)床重量: 900Kg3.3.2 DK7720的性能特點(diǎn)高精度：精度保持性高，機(jī)床精度可維持十年不變。高性能：高效率低絲耗，可實(shí)現(xiàn)大電流快速無條紋切割，連續(xù)加工不斷絲，保證真圓度過及直角位。高可靠性：性能穩(wěn)定，平均無故障率可達(dá)99%以上。3.3.3 DK7720的功能部件滾動(dòng)部件：采用國家定點(diǎn)廠生產(chǎn)的高精密滾珠絲桿，高剛性滾動(dòng)導(dǎo)軌，采用進(jìn)口NSK品牌的精度軸承，采用大力矩五相十拍步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，儲(chǔ)絲筒經(jīng)過全息動(dòng)平衡檢驗(yàn)，導(dǎo)輪組件整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而保證了機(jī)床的高速化，高精度化運(yùn)行。數(shù)控系統(tǒng)：采用智能化PC數(shù)控系統(tǒng),高品質(zhì)PC機(jī)，HL軟件控制，AUTOP軟件編程，抗于擾能力強(qiáng)，自動(dòng)化程度高，性能穩(wěn)定可靠。高頻電源：采用高性能全數(shù)字脈沖電源（主振電路高速數(shù)字振蕩，大功率VMOS場效應(yīng)管作功效），頻率可調(diào)，具有性能穩(wěn)定，輸出功率大，切割速度快，表面光潔度高，電極絲損耗水小等特點(diǎn)。電氣元件：機(jī)床及控制柜的關(guān)鍵電氣元器件均采用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口件（如集成塊，晶體管，功率管，整流橋，繼電器等），以確保質(zhì)量。網(wǎng)絡(luò)接口：配有ACD數(shù)據(jù)接口，可進(jìn)行RS232或RS485串口傳輸，使機(jī)床具有網(wǎng)絡(luò)連接功能，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸。3.3.4 DK7720的功能三維四軸聯(lián)動(dòng)，編控一體化，DXF圖形文件直接讀進(jìn)編程，加工圖形實(shí)時(shí)跟蹤，工作輪廓三維造型，多種加工狀態(tài)顯示。具有上下異形，等錐，變錐切割，分時(shí)切割，停電記憶，短路回退，斷絲保護(hù)，靠邊定位，模擬校驗(yàn)，自動(dòng)停機(jī)，自動(dòng)找中心，任意角度旋轉(zhuǎn)，快速回零檢查，特殊圖形自動(dòng)編程等二十多種功能。3.4 本章小結(jié) 本章的主要任務(wù)是完成對線切割機(jī)床的了解，為齒輪加工做準(zhǔn)備。首先介紹了線切割的原理，其次是線切割機(jī)床的基本參數(shù)、機(jī)械部分和電氣部分。第四章 齒輪的數(shù)控加工4.1 齒輪的加工4.1.1 齒輪數(shù)據(jù)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換DXF格式簡介AutoCAD(Drawing Interchange Format或者Drawing Exchange Format) 繪圖交換文件。DXF 是Autodesk公司開發(fā)的用于AutoCAD與其它軟件之間進(jìn)行CAD數(shù)據(jù)交換的CAD數(shù)據(jù)文件格式 ,是 Autodesk AutoCAD 程序使用的基于矢量的 ASCII 格式。AutoCAD 可以提供非常詳細(xì)的完全可以縮放的圖表。 AutoCAD的DWG文件格式是二進(jìn)制的，并且沒有公開，所以只適合在AutoCAD軟件之間復(fù)制圖形。為了與其他軟件共享圖形數(shù)據(jù)，AutoCAD提供了DXF（Drawing Interchange Format）文件格式，此格式現(xiàn)已被廣泛使用，成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。通過DXF文件格式，可以使用高級語言開發(fā)程序讀取AutoCAD圖形文件，也可以創(chuàng)建DXF文件供AutoCAD打開。DXF一般情況下是文本文件，可以使用文本編輯器（如Windows記事本、寫字板）來查看、編輯其內(nèi)容。DXF文件是由很多的“代碼”和“值”組成的“數(shù)據(jù)對”構(gòu)造而成，這里的代碼稱為“組碼”（group code），指定其后的值的類型和用途。每個(gè)組碼和值必須為單獨(dú)的一行的。DXF文件被組織成為多個(gè)“段”（section），每個(gè)段以組碼“0”和字符串“SECTION”開頭，緊接著是組碼“2”和表示段名的字符串（如HEADER）。段的中間，可以使用組碼和值定義段中的元素。段的結(jié)尾使用組碼“0”和字符串“ENDSEC”來定義。將第二章中得到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為DXF格式得到圖4-1圖4-1 DXF文件的截圖4.1.2 齒輪的線切割加工1.導(dǎo)入圖片生成加工軌跡DK7720機(jī)床自帶AutoCut功能，可直接調(diào)用生成的DXF格式的圖片生成加工軌跡，圖4-2，進(jìn)入虛擬卡試走刀即完成了加工前的準(zhǔn)備工作，圖4-3。圖4-2 設(shè)置參數(shù)圖4-3 試走刀2.對齒輪進(jìn)行加工在加工界面設(shè)置加工參數(shù)（圖4-4、4-5），然后進(jìn)行加工，如圖4-6。圖4-4 設(shè)置加工參數(shù)圖4-5 加工界面圖4-6 加工過程3.加工電參數(shù)的選擇正確選擇脈沖電源電參數(shù)，可以提高線切割加工的加工工藝指標(biāo)和加工的穩(wěn)定性。脈沖電源的電參數(shù)主要包括：空載電壓，脈沖寬度，脈沖間隔，短路電流峰值等。利用脈沖電源進(jìn)行切割加工時(shí)，其電參數(shù)對加工工藝指標(biāo)的影響有 如下的一般規(guī)律：切割速度隨空載電壓、短路峰值電流、脈沖寬度、脈沖重復(fù)的增大而提高。也就是說，切割速度雖加工的平均電流增加而增大。加工表面粗糙度隨空載電壓、短路峰值電流、脈沖寬度的減少而提高。放電間隙隨空載電壓的提高而增大。加工穩(wěn)定時(shí)的平均電流約為間隙短路電流值的百分之七十五到百分之八十左右。平均加工電流一定得情況下，脈沖寬度的增加有利于提高加工穩(wěn)定性和切割效率，但表面粗糙度隨之下降。4.齒輪的介紹如下圖4-7為加工出來的齒輪圖4-7 齒輪零件該齒輪為外嚙合漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪，具有角速比不變的優(yōu)點(diǎn)他的齒形的接觸點(diǎn)上的正壓力方向始終與漸開線的基圓相切。這樣可以保證嚙合時(shí)傳動(dòng)比的恒定，因此經(jīng)常被用在齒輪變速箱上，用來精確傳動(dòng)。4.2 本章小結(jié)本章先介紹了HF線切割數(shù)控加工系統(tǒng)，然后從數(shù)據(jù)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換開始對加工的整個(gè)過程進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，最后對加工的齒輪進(jìn)行了簡要的分析。第五章 齒輪的檢測5.1 齒輪傳動(dòng)的使用要求對齒輪傳動(dòng)使用性能一般有四個(gè)方面的要求：1.傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性是指齒輪在傳動(dòng)過程中準(zhǔn)確地傳遞角位移，即要求齒輪在一轉(zhuǎn)范圍內(nèi)，最大轉(zhuǎn)角誤差不能超過允許范圍。2.傳動(dòng)的平穩(wěn)性傳動(dòng)的平穩(wěn)性是指傳動(dòng)平穩(wěn)，沒有沖擊，振動(dòng)和噪聲要小，即要求齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)瞬時(shí)速比變化不大，因?yàn)樗矔r(shí)速比的突然變化，將會(huì)引起沖擊，產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)（特別在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中）。3.齒面載荷分布的均勻性齒面載荷分布的均勻性時(shí)指齒輪嚙合齒面接觸良好，即要求齒面接觸痕的分布位置趨近齒面中部，其大小達(dá)到規(guī)定的百分比，以免引起接觸應(yīng)力增大，造成齒面磨損加劇，影響齒輪的使用壽命。4.齒輪副的側(cè)隙齒輪副的側(cè)隙是指齒輪副中非工作齒面的間隙。實(shí)際的齒輪副是在單嚙狀態(tài)下工作，在其工作齒面間需要油膜，以便保證正常的潤滑;在其非工作齒面需要適當(dāng)?shù)膫?cè)隙，以便補(bǔ)償齒輪傳動(dòng)受力后的彈性變形、齒輪和箱體溫差的熱膨脹、和齒輪加工誤差、齒輪副安裝誤差。不同用途和不同工作條件下的齒輪傳動(dòng)，對上述四個(gè)方面的使用要求應(yīng)該有所側(cè)重。例如對于傳遞角位移的 齒輪傳動(dòng)（讀數(shù)裝置、分度機(jī)構(gòu)），應(yīng)側(cè)重傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性，只有當(dāng)其反轉(zhuǎn)時(shí)的回差有嚴(yán)格要求時(shí)，才對齒輪副側(cè)隙加以嚴(yán)格控制；對于傳遞動(dòng)力的齒輪傳動(dòng)（汽車、拖拉機(jī)等的變速器），應(yīng)側(cè)重要求傳動(dòng)的平穩(wěn)性，而齒面載荷分布的均勻性要有一定的要求；對于低速重載齒輪傳動(dòng)（起重機(jī)、軋鋼機(jī)等），應(yīng)側(cè)重要求齒面載荷分布的均勻性；對于高速重載的齒輪傳動(dòng)（汽輪機(jī)的減速器等），傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性、傳動(dòng)的平穩(wěn)性及齒面載荷分布的均勻性都應(yīng)該要求很高，特別是瞬時(shí)速比的變化要小，以減小振動(dòng)和噪聲。5.2 齒輪基本參數(shù)的檢測用萬能測齒儀（圖5-1）測量齒輪的公法線長度、齒頂圓直徑和齒根圓直徑。圖5-1萬能測齒儀齒輪的齒厚用齒厚游標(biāo)卡尺（圖5-2）檢測。圖5-2 齒厚游標(biāo)卡尺5.3 各項(xiàng)誤差的檢驗(yàn)及其作用5.3.1 單個(gè)齒距偏差的檢測齒距偏差的檢驗(yàn)包括測量其實(shí)際值（角度值）或者沿齒輪圓周上同側(cè)齒面間距離作比較測量（圖5-3）?；鶊A齒距偏差是沿基圓切平面上測量，因而與齒輪軸線無關(guān)。端面基圓齒距（）端面基圓齒距偏差（）齒距積累（，如圖k=3）齒距積累偏差(,如圖k=3)圖 5-3 齒距，齒距偏差1.用齒距比較儀（兩個(gè)觸頭）檢測單個(gè)齒距兩個(gè)測頭的位置，應(yīng)當(dāng)相對于齒輪軸線的相同半徑上，并在同一橫截面內(nèi)，測頭移動(dòng)的方向要與測量圓相切。因?yàn)楹茈y得到半徑距離的精確數(shù)值，所以齒距比較儀很少用于檢測端面齒距的真實(shí)的數(shù)值，這種儀器最適合的用途是確定齒距偏差。一些齒距比較儀裝備了導(dǎo)向滑軌，使測頭容易達(dá)到固定的徑向深度，一般在輪齒中部附近（圖5-4），被檢的齒輪慢慢地 。繞著軸心連續(xù)地或間歇地轉(zhuǎn)動(dòng)，而導(dǎo)向滑軌上的測頭在測量部位來回移動(dòng)。圖5-4 使用齒距測量儀測量齒距偏差2.用角度轉(zhuǎn)位法（一個(gè)觸頭）檢測單個(gè)齒距檢測過程及分度轉(zhuǎn)位器的使用，其精確度必須和齒輪直徑相協(xié)調(diào)，如圖5-5所示。對每個(gè)齒面，測量頭在預(yù)先設(shè)定要檢測的部位上徑向來回移動(dòng)，就可測得偏離理論位置的位置偏差，相對于所選定的 基準(zhǔn)齒面或零齒面，這個(gè)測得的數(shù)據(jù)代表相關(guān)齒面的位置偏差，這樣記錄的數(shù)據(jù)曲線應(yīng)顯示出齒輪在圓周上的齒距積累偏差。第N個(gè)齒面的位置偏差減去第N-1個(gè)的，就是每個(gè)單個(gè)齒距偏差，負(fù)值要表示出來。圖5-5 用角度轉(zhuǎn)位法檢驗(yàn)齒距5.3.2 齒距積累總偏差的確定當(dāng)齒輪的齒數(shù)很多用比較儀作單個(gè)齒距校檢法測量時(shí)，由于很多個(gè)測量的不正確性疊加起來而形成很大的誤差，每次測量中不正確性的來源之一，是很難保證后觸頭和前一次測量時(shí)前觸頭占的位置完全重合。如果用跨齒距進(jìn)行檢驗(yàn)，則上述的不正確性可以減少，為此建議當(dāng)齒輪超過60個(gè)齒時(shí)，最好改用跨齒距測量，圖5-6表示跨齒距數(shù)為4的測量原理，即齒距號為1至4.下一個(gè)要檢測的扇面區(qū)包含齒距號5至8此時(shí)位于右側(cè)的后觸頭將于4號齒面接觸，此接觸點(diǎn)應(yīng)為上次測量時(shí)位于左側(cè)的前觸頭所占的位置。圖5-6 跨齒距測量原理在選擇跨齒數(shù)（每跨齒距數(shù)）S時(shí)，必須符合以下兩點(diǎn)：1、每跨的弦長應(yīng)該適合所用的齒距比較儀的量程；2、測得的點(diǎn)數(shù)應(yīng)足夠用來繪制出一條可接受的累積偏差曲線。圖5-7中所提供的公式和曲線可指導(dǎo)選擇合適的齒距數(shù)。如果可能，z/S應(yīng)取整數(shù)，但是如z/S不是整數(shù)時(shí)，跨齒距偏差測量的跨齒數(shù)應(yīng)取大于z/S的整數(shù)，此時(shí)當(dāng)測量到最后一個(gè)跨齒距時(shí)，其中包含的一部分齒距是在第一個(gè)跨齒距測量時(shí)已經(jīng)包含了的。圖5-7 跨齒距測量時(shí)每跨齒距數(shù)的選擇如果在較少的齒距數(shù)上的齒距積累偏差過大時(shí)，在實(shí)際工作中將產(chǎn)生很大的加速度力，這在高速齒輪傳動(dòng)中更應(yīng)重視，因?yàn)榭赡墚a(chǎn)生很大的動(dòng)載荷，因而有必要規(guī)定較少齒距范圍內(nèi)的積累公差。5.3.3 齒廓總公差的確定按定義齒廓偏差是在端平面上垂直于齒廓的偏差值，然而，偏差也可以在齒面的法向測量，然后把測得的數(shù)值除以，經(jīng)這樣的換算后再與公差值比較。齒廓圖包括齒廓跡線，它是由吃輪廓線檢驗(yàn)設(shè)備在紙上或其他適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)上畫出來的齒廓偏差曲線，齒廓跡線如偏離了直線，其偏離量即表示與被檢齒輪的基圓所展成的漸開線齒廓偏差。為了齒輪質(zhì)量分等，只須檢驗(yàn)齒廓總偏差即可。5.3.4 齒輪公差組為了解釋齒輪加工誤差的上述不同特性，需要通過對齒輪加工誤差的有關(guān)幾何參數(shù)（項(xiàng)目）的測量，才能反映出來。例如，徑向誤差主要是由幾何偏心所以引起，但偏心度不可能從齒輪上測得，常通過對齒輪“齒圈徑向跳動(dòng)量”誤差項(xiàng)目的測量來反映。為了評定齒輪傳動(dòng)的使用性能的好壞，也要通過對齒輪加工誤差有關(guān)項(xiàng)目的測量去體現(xiàn)。例如，齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)的使用性好壞，應(yīng)根據(jù)瞬時(shí)速比的變化去評定，但它只有在一堆齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，才能反映出來，這樣也難以測量。所以對于單個(gè)齒輪可用單嚙儀測量它的“切向齒綜合誤差”誤差項(xiàng)目去體現(xiàn)。齒輪加工誤差的項(xiàng)目很多，新國標(biāo)對齒輪和齒輪副共規(guī)定了22項(xiàng)誤差，見表5-1，表中列出了16項(xiàng)齒輪加工誤差及其公差或極限偏差（名稱和代號），以及6項(xiàng)齒輪副安裝誤差及其公差或極限偏差（名稱和代號）。按照齒輪加工誤差的頻率特性和它們對齒輪傳動(dòng)使用性能的主要影響，將各項(xiàng)齒輪加工誤差（及相應(yīng)的公差）劃分為三組，見表5-2。第I公差組-主要控制齒輪在一轉(zhuǎn)內(nèi)回轉(zhuǎn)角的全部誤差，它主要影響傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性。第II公差組-主要控制齒輪在一周節(jié)角范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)角誤差，它主要影響傳遞運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性、噪聲和振動(dòng)。第III公差組-主要控制齒輪的接觸精度，它影響齒輪受載后齒面載荷分布的均勻性。齒輪副側(cè)隙主要由fa及Es決定，但它還受fpb、F、fx、fy等的影響。表5-1 誤差、公差或極限偏差的名稱和代號序號齒輪或齒輪副誤差名稱誤差代號公差或極限偏差代號12345678910111213141516齒輪切向綜合誤差一齒切向綜合誤差徑向綜合誤差一齒徑向綜合誤差齒距累積誤差K個(gè)齒距累積誤差齒圈徑向跳動(dòng)公法線長度變動(dòng)齒形誤差齒距偏差基節(jié)偏差齒向誤差接觸線誤差軸向齒距偏差螺旋線波度誤差齒厚偏差公法線平均長度偏差FifiFi”fi”FPFPKFrFWfffPtfPbFFbFpxffEsEWmFifiFi”fi”FPFPKFrFWFfFPtFPbFFbFpxFfESs、ESi、TSEWms、EWmi、TWm171819202122齒輪副齒輪副的切向綜合誤差齒輪副的一齒切合綜合誤差齒輪副的接觸斑點(diǎn)齒輪副的側(cè)隙圓周側(cè)隙法向側(cè)隙齒輪副的中心距偏差軸線的平行度誤差x方向軸線的平行度誤差y方向軸線的平行度誤差FicficjtjnfafxfyFicficjtmax、jtminjnmax、jnminfafxfy表5-2 齒輪公差組公差組誤差、公差與極限偏差誤差特性對使用性的主要影響IFi(Fi)、Fp(Fp)、Fpk(FPK)、F”(Fi”)、Fr(Fr)、Fw(Fw)以齒輪轉(zhuǎn)一圈為周期的誤差（長周期誤差）傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性IIfi(fi)、ff(ff)、fpt(fpt)、fpb(fpb)、fi”(fi”)、ff(ff)在齒輪一周內(nèi)，多次周期的重復(fù)出現(xiàn)的誤差（短周期誤差） 傳動(dòng)的平穩(wěn)性、噪聲及振動(dòng)IIIF(F)、Fpx(Fpx)、Fb(Fb)齒向線的誤差（非周期性的誤差）齒面載荷分布的均勻性說明：在第I公差組中規(guī)定了6個(gè)檢驗(yàn)組。其中Fi和Fp都是綜合精度指標(biāo)，能較全面地反映齒輪一轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)角誤差，所以在一個(gè)檢驗(yàn)組中只需要選用其中一項(xiàng)就可以了。在第II公差組中規(guī)定了7個(gè)檢驗(yàn)組。fi較全面地反映了齒輪一齒距角范圍的轉(zhuǎn)角誤差，故只用此一項(xiàng)指標(biāo)作為一個(gè)檢驗(yàn)組。在第III公差組中規(guī)定了4個(gè)檢驗(yàn)組。F適用于直齒輪，窄斜齒輪可用F或Fb，對寬斜齒輪，同時(shí)接觸的在兩對以上，所以必須加檢Fpx項(xiàng)目。5.4 齒輪的檢測結(jié)果基本參數(shù)的測量結(jié)果(如表5-3)：表5-3 基本參數(shù)測量結(jié)果齒輪公法線長度的測量（單位：mm）第一次測量第二次測量第三次測量平均長度38.2638.2238.2438.24齒頂圓直徑