斜齿圆柱齿轮的设计制作及误差测量Word格式文档下载.docx

1、（3）坐标测量法是将被测齿形上若干点的实际 坐标与理论坐标进行比较的一种测量方法。采用这种方法测量必须解决两个问题：实际坐标的获取；理论坐标的计算。该方法的主要问题是计算繁琐，特别是测点要求多、测点布置有特殊要求时，数据处理工作量大。1.1.2齿向误差测量现状渐开线圆柱齿轮分度圆螺旋角误差的测量方法主要为比较法和坐标法。 比较 法一般是在导程检查仪或齿形齿向测量仪上实现。 导程检查仪或齿形齿向测量仪 将绕轴线的转动与沿轴线的直线运动有机结合起来， 形成标准的螺旋运动， 然后 将标准螺旋线与被测齿轮的螺旋线进行比较， 由指示装置或读数装置直接读出分 度圆螺旋角误差的测量结果。 坐标法一般是在万能

2、工具显微镜上实现， 它根据螺 旋线的形成原理，按比例用长度坐标和角度坐标分别测出测头沿轴向的直线位移 和齿轮转角， 通过理论计算得出分度圆螺旋角误差的测量结果。 若被测齿轮为盘 类齿轮，无论采用比较法还是坐标法， 都必须用特制芯轴将被测齿轮安装在测量 仪器上。因此， 芯轴的加工制造误差、 被测齿轮的安装误差以及仪器本身的误差 都会影响分度圆螺旋角误差的测量精度。1.2 本课题的任务1.设计加工斜齿轮2.通过三坐标测量机测得齿廓、齿向特征点坐标3将测得的数据导入 AUTOCAD ，借助软件分析、评定齿形、齿向误差4. 分析各误差的来源，指导滚齿机床调整，减小加工误差1.3 可行性分析参照相关设计

3、资料，设计出齿数 Z=36,法面模数n=3,螺旋角=11o的斜齿圆柱 齿轮，借助金工车间的车床和 Y -3180 滚齿机床可以加工出该斜齿轮。由于三坐标测量机具有柔性定位功能, 可以建立工件坐标系, 使测量数据的 处理大大简化。 将被测齿轮任意放在坐标测量机工作台的工作范围内, 以斜齿轮 的一个精加工表面一一上端面定义 XOY平面（z轴），另2个坐标轴同坐标测 量机的x轴和y轴同向即可建立工件坐标系。借助 AutoCAD、Matlab6.5等分析 软件的曲线拟合及标注功能，可以完成相关误差的测量。2.齿轮的设计与制作2.1齿轮的设计（1）.确定齿轮精度等级该齿轮主要应用于一般减速器，属于中层硬

4、齿面，故选择齿轮等级为 8级（2）.齿轮各项几何参数的确定法向模数mi=3螺旋角=11o齿数z=36压力角=20齿顶圆直径 da=m*（z+2）/ =116.13mm分度圆直径d=m*z/=110.2mm（3）.为了保证齿轮传递运动的准确性、平稳性，低噪音、弱震动以及载荷分布 的均匀性，将齿轮的各项公差和极限偏差分成三组。 根据该齿轮的8级精度，选择合适的检验项目如下：公差组精度等级检验项目I8级n、齿轮副（表1）（4）.确定检验项目由机械设计课程设计手册表 10-8 查得，齿距累计总公差 Fw=0.040mm由机械设计课程设计手册表 10-6 查得，径向跳动公差 =0.045mm由机械设计课

5、程设计手册表 10-6 查得，齿形公差 =0.014mm由机械设计课程设计手册表 10-7 查得，基节极限偏差 =0.018mm由机械设计课程设计手册表 10-6 （3）查得，齿向公差 Fb=0.025mm（5）. 分度圆齿厚由机械设计课程设计手册表 10-14 差得， Esns=-6f ptESNI=-10f pt由机械设计课程设计手册表 10-7 查得， f pt=0.02mm则 ESNS=-6f pt =-0.12mmE SNI=-10f pt =-0.2mmS=mm（6）. 齿轮坯精度1）内孔尺寸偏差：由表 1014 查得公差为 IT7 ，其尺寸为 mm2）以齿顶圆作为测量基准，查机械

6、设计课程设计手册表 10-15 得，齿 顶圆公差等级为 IT8 ，由机械设计课程设计手册表 9-1 得，标准公差数值为 0.054 ，故齿顶圆的尺寸3）基准面的形位公差：由机械设计课程设计手册表 10 18 得，端面圆跳动公差： t 2= 0.018顶圆径向圆跳动公差： t 3=t 2=0.018mm4）齿面表面粗糙度：由机械设计课程设计手册，表 1016 查得，齿顶圆柱面 Ra=3.2基准端面 Ra=3.2中心孔 R a= 1.6齿面Ra= 1.6（图1 ）12齿轮的加工2.2.1齿轮坯加工过程1.通过卧式弓锯床将锻钢锯成所需长度；2.通过车床将锻钢加工成齿轮坯具体步骤如下：用内三角卡盘装夹

7、，粗车外圆；反向装夹，粗车外圆，精车外圆，粗车一端面，精车该端面;*反向装夹，精车另一端面至116.13mm精车该端面；中心钻定心，依次用12, 25的钻头加工中心孔；*用内孔车刀将钻成的内孔加工至 35；*反向装夹，将工件外圆精车至116.13mm222齿轮加工过程1装齿轮坯装夹到工作台；2.根据所要加工的齿数Z=36查分齿挂轮分别为Za=50,Zb=25,Zc=20,Zd=40（见 图 2 1）；3.更换离合,M；换下M，将差动运动导入传动链（离合器在 e轮后面，见图2 1）；4.计算差动挂轮，根据计算公式=，其中=11o算得 a2=58b=74,C2=65,d=89 （见图 2 1）；5

8、.按要求挂好各挂轮；6.将右旋滚刀逆时针旋转8o20 （f=11 o-w=11o-2o40）其中w为滚刀螺旋角 （见图22）；7.装夹完成后，对刀；8.试切，确保加工出的工件齿数正确；9.抬升滚刀高于工件，将工作台向滚刀方向进 5mm10.加工完成后，重复上述操作，进给 1.75mm11.加工完后取下工件 （加工好的齿轮见图23）；12.在牛头刨床上加工键槽。图2 2滚齿机滚刀度数调整图2- 3加工好的齿轮+分齿挂轮差动挂轮图2 1滚齿机滚轮图3.齿轮特征点坐标的采集3.1三坐标测量机概述任何形状都是由空间点组成，所有的几何量测量都可以归结为空间点的测 量，因此精确进行空间点坐标的采集， 是评

9、定任何几何形状的基础。坐标测量机 的基本原理就是将被测零件放入它允许的测量空间， 精确的测出被测零件表面的点在空间三个坐标位置的数值，将这些点的坐标数值经过计算机数据处理， 拟和 形成测量元素，如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，经过数学计算的方法得出其形 状、位置公差及其他几何量数据，也可以将数据导出，输入到其他软件中进行处 理，得出测量结果。测量机一般由主机、电气系统、软件系统及探测系统所组成。主机包括了 其上附属的装置如光栅、电机等；电气系统包括电控柜及计算机；测量软件形式 很多，如通用软件、统计分析软件等，由于误差补偿技术的发展以及算法和控制 软件的改进，测量机精度在很大程度上依赖于软件；

10、探测系统是由测头及其附件 组成的系统，测头是坐标测量机的关键部件，测头精度的高低很大程度决定了测 量机的测量重复性及精度。本课题所使用的测量机属移动桥式结构，型号为 MXCEPFX4-5-4,测座是手动测量机用测座，型号为 MIP,测量精度达1卩m。见 图3-1所示,型号为TIPIBY21MM测球理论直径为2伽，见图32。图3 1三坐标测量机图32测量机侧头图 3 2 测量机侧头3.2 测量齿轮基本参数法向模数 mn=3螺旋角 =11o齿数 z=36压力角 =20o齿顶圆直径 da=116.13mm分度圆直径 d=110.20mm3.3测量步骤3.3.1测量起始圆半径与终止圆半径1）起始圆半径

11、的确定根据齿轮副的啮合原理，应以齿轮齿条啮合时的齿条的齿顶线与啮合线点的 圆为起始圆，其半径为（见图3 3）：图33测量起始圆半径与中心角的关系工作圆的半径 RA=Li=求得， RA = 51.23mm2） 终止圆半径等于齿顶圆半径R=ra =58.065mm3.3.2 测量步骤和所得数据1）打开与测量机相连的气压泵和计算机，并启动三坐标测量机。2）将待测齿轮清洗干净，平放在三坐标测量机的大理石测量台上。3） 选择安装合适的测座TIPIBY21MMW头。4） 启动 pcdmis 操作系统，测量机主轴回参。5） 在测量台上安装标准件，分别对 45度和 90度的测头进行校验。6） 分别建立与a,b

12、角度对应的坐标系，具体做法是，在上端面采集 3-5 个点构造平面面1，通过采集中心孔的两个不同高度的 6个点构造一个圆 柱面，进而构造出中心轴线一一线 1,进而构造上端面圆心一一点1,再采集 上端面上除圆心外一点一一点2，（最好与圆心连线和机床坐标系的 X轴平行）， 点1与点2可构造出线2,面1设为XOY平面，并设定垂直向上为正一一Z PLUS设线2为X轴，设点1为原点，即可建成工件坐标系。7）跟据算得的起测圆半径，采集特征点，即保证在 Z坐标不变的情况下对两个齿的上、中、下三个层的齿廓密集采集特征点，采得的特征点见表 31,32，8）齿向数据的采集要保证所采点在分度圆上，即米得的数据见表3

13、3， 3 4表31齿形齿廓坐标x,y（mm）上层齿廓中层齿廓下层齿廓1.748,50.63.44,50.3816.503,48.6981.724,50.6653.327,50.4894.928,50.4361.688,50.7783.209,50.6674.908,50.551.62,51.1363.124,50.8474.877,50.7281.621,51.1363.082,50.9964.818,51.0321.582,51.273.042,51.1894.776,51.281.567,51.3383.007,51.3184.722,51.5411.512,51.552.975,51.4

14、34.693,51.6661.488,51.6352.933,51.5954.649,51.9011.453,51.7652.889,51.8544.629,51.9941.392,51.9962.823,52.1294.586,52.171.357,52.1182.759,52.3964.556,52.3141.27,52.4092.694,52.6944.51,52.5251.18,52.7012.647,52.8764.433,52.8411.088,52.9982.59,53.0734.363,53.1471.009,53.272.525,53.3194.305,53.4060.96,

15、53.4262.43,53.6574.2,53.7080.895,53.6242.355,53.9274.104,53.9730.85,53.7512.232,54.3633.988,54.2690.728,54.052.105,54.7123.844,54.6360.643,54.2441.891,55.2153.757,54.8740.535,54.4691.666,55.7523.676,55.070.462,54.6331.369,56.3983.612,55.2220.324,54.9311.205,56.7453.526,55.4310.206,55.1831.003,57.167

16、3.425,55.6860.132,55.3270.805,57.5163.333,55.8970.061,55.469异名齿廓：-4.396,49.6893.236,56.1170.005,55.591-3.307,50.3553.192,56.217-0.039,55.679-3.155,50.5523.12,56.388-0.105,55.818-2.995,50.9332.96,56.687-0.216,56.03-2.915,51.1712.702,56.846-0.307,56.205-2.861,51.382-1.447,49.578-0.368,56.329-2.842,51.

17、5711.33,49.706-0.478,56.546-2.809,51.854-1.188,49.875异名齿廓:-4.477,49.564-2.743,52.171-1.099,50.079-4.333,49.773-2.646,52.559-1.037,50.252-4.289,49.943-2.573,52.86-0.951,50.465-4.195,50.232-2.491,53.156-0.878,50.712-4.121,50.609-2.441,53.356-0.862,50.821-4.089,50.94-2.405,53.485-0.829,51.011-4.041,51.

18、24-2.321,53.8-0.798,51.245-3.915,51.838-2.198,54.203-0.729,51.502-3.797,52.316-2.14,54.436-0.698,51.605-3.738,52.587-2.015,54.798-0.638,51.822-3.618,53.061-1.856,55.181-0.561,52.073-3.547,53.339-1.685,55.583-0.479,52.333-3.465,53.642-1.541,55.909-0.406,52.582-3.313,54.111-1.364,56.309-0.345,52.784-3

19、.194,54.417-1.175,56.723-0.222,53.148-3.034,54.828-1.048,56.988-0.093,53.552-2.935,55.069-0.862,57.3620.009,53.833-2.865,55.2290.121,54.141-2.774,55.4440.297,54.516-2.678,55.6780.475,54.883-2.544,55.9540.663,55.274-2.477,56.1330.887,55.726-2.401,56.3141.145,56.225-2.339,56.45-2.011,56.747表3 2齿形齿廓坐标第

20、2齿齿形坐标 x,y （ mm）一齿面上层中层下层-1.463,-49.567-3.143,-49.715-5.968,-50.239-2.482,-50.12-3.871,-50.246-6.056,-50.427-2.598,-50.232-4.087,-50.439-6.158,-50.615-2.775,-50.416-4.252,-50.65-6.309,-50.975-2.903,-50.661-4.446,-51.021-6.71,-51.942-3.06,-50.978-4.594,-51.393-6.829,-52.2-3.168,-51.389-4.685,-51.736-

21、6.888,-52.332-3.25,-51.675-4.827,-52.14-6.941,-52.435-3.335,-51.961-4.93,-52.384-7.074,-52.705-3.393,-52.111-5.121,-52.824-7.195,-52.969-3.472,-52.327-5.309,-53.284-7.27,-53.1-3.563,-52.561-5.479,-53.647-7.383,-53.318-3.696,-52.88-5.637,-53.989-7.44,-53.426-3.805,-53.176-5.856,-54.443-7.513,-53.576-

22、3.971,-53.567-6.027,-54.76-7.585,-53.719-4.057,-53.762-6.23,-55.083-7.707,-53.957-4.178,-54.023-6.461,-55.457-7.876,-54.198-4.351,-54.418-6.841,-56.037-8.013,-54.404-4.428,-54.567-7.153,-56.522-8.121,-54.559-4.541,-54.769异名齿面-8.283,-54.798-4.766,-55.16-10.857,-49.116-8.459,-55.041-4.961,-55.487-10.3

23、32,-49.73-9.086,-55.935-5.096,-55.73-10.283,-50.192-9.142,-56.014-5.326,-56.089-10.253,-50.592-9.32,-56.247-5.531,-56.437-10.238,-50.941-9.512,-56.458-5.863,-56.813-10.233,-51.265-9.832,-56.56异名齿面-9.206,-49.228-10.198,-51.65异名齿廓-12.129,-48.643-9.065,-49.409-10.15,-52.167-12.026,-48.917-8.917,-49.79-

24、10.092,-52.496-11.98,-49.128-8.887,-50.07-10.063,-52.799-11.968,-49.414-8.879,-50.341-10.035,-53.027-11.962,-49.595-8.811,-50.616-9.988,-53.349-11.961,-49.752-8.801,-50.997-9.934,-53.629-11.947,-50.057-8.777,-51.249-9.834,-54.041-11.931,-50.329-8.75,-51.473-9.767,-54.294-11.919,-50.583-8.721,-51.75-

25、9.672,-54.678-11.899,-50.91-8.636,-52.352-9.554,-55.088-11.889,-51.121-8.608,-52.523-9.441,-55.498-11.876,-51.325-8.588,-52.706-9.3,-55.978-11.857,-51.53-8.534,-53.045-9.264,-56.088-11.848,-51.66-8.467,-53.424-9.17,-56.314-11.832,-51.854-8.354,-53.968-11.814,-52.084-8.264,-54.259-11.798,-52.269-8.138,-54.691-11.737,-52.65-7.983,-55.185-11.701,-52.831-7.845,-55.659-11.642,-53.085-7.66,-56.195-11.599,-53.27-11.54,-53.552-11.479,-53.82-11.433,-54-11.37,-54.279-11.297,-54.567-11.231,-54.84-11.154,-55.1