CN111816052A - 齿轮虚拟范成仪及应用该仪器的齿轮虚拟范成实验 - Google Patents
齿轮虚拟范成仪及应用该仪器的齿轮虚拟范成实验 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111816052A CN111816052A CN202010885808.8A CN202010885808A CN111816052A CN 111816052 A CN111816052 A CN 111816052A CN 202010885808 A CN202010885808 A CN 202010885808A CN 111816052 A CN111816052 A CN 111816052A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- blank
- motion control
- gear
- cutter
- end surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
- G09B25/00—Models for purposes not provided for in G09B23/00, e.g. full-sized devices for demonstration purposes
- G09B25/02—Models for purposes not provided for in G09B23/00, e.g. full-sized devices for demonstration purposes of industrial processes; of machinery
Abstract
本发明涉虚拟教学仪器领域，公开了一种齿轮虚拟范成仪及应用该仪器的齿轮虚拟范成实验，所采用的技术措施为：在计算机上营造全部替代传统实验各操作环节的相关硬件操作环境，应用于虚拟实验教学，以便在无法通过实体齿轮范成仪完成实验教学时通过计算机虚拟操作环境完成齿轮范成实验。
Description
技术领域
本发明涉及一种齿轮虚拟范成仪及应用该仪器的齿轮虚拟范成实验，属于虚拟教学仪器领域，应用于虚拟教学实验。
背景技术
齿轮范成实验是机械原理的常用实验，用于渐开线齿轮范成加工原理的掌握、认识齿轮根切现象和解决措施，并可以分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点，但由于新冠肺炎疫情，学生无法采用实体齿轮范成仪完成实验。针对上述问题，本发明提出一种齿轮虚拟范成仪及应用该仪器的齿轮虚拟范成实验，在计算机上营造全部替代传统实验各操作环节的相关硬件操作环境，有效的解决了上述问题。
发明内容
本发明是要提供一种齿轮虚拟范成仪及应用该仪器的齿轮虚拟范成实验，实现了在计算机上营造全部替代传统实验各操作环节的相关硬件操作环境，应用于虚拟实验教学，以便在无法通过实体齿轮范成仪完成实验教学时通过计算机虚拟操作环境完成齿轮范成实验。
为了达到本发明的目的所采取的技术方案包括：齿轮虚拟范成仪及应用该仪器的齿轮虚拟范成实验；
所述的齿轮虚拟范成仪包括：机架⑴、毛坯转动轴线⑵、毛坯运动控制圆柱体⑶、齿轮毛坯⑷、刀具运动控制长方体⑸、齿条刀具⑹；齿轮毛坯⑷和齿条刀具⑸的模数为m、压力角为α、齿顶高系数为ha *、顶隙系数c*；齿轮毛坯⑷的齿数为Z，变位系数为x，其分度圆直径为d＝mZ，齿顶高为(ha *+x)m，齿根高为(ha *+c*-x)m；齿条刀具⑹的齿顶高和齿根高都为(ha *+c*)m；机架⑴为一平面、在工作空间中固定，毛坯转动轴线⑵与机架⑴固连且相互垂直；毛坯运动控制圆柱体⑶的两个圆端面分别为毛坯运动控制圆柱体前端面a和毛坯运动控制圆柱体后端面b，其轴线为运动控制圆柱体轴线c，其直径等于d，毛坯运动控制圆柱体⑶与机架⑴形成铰链约束，其中运动控制圆柱体轴线c与毛坯转动轴线⑵重合约束、毛坯运动控制圆柱体后端面b与机架⑴重合约束；齿轮毛坯⑷为圆柱体，其两个圆端面分别为齿轮毛坯前端面y和齿轮毛坯后端面e，其轴线为齿轮毛坯轴线f，齿轮毛坯⑷与毛坯运动控制圆柱体⑶固定连接，其中齿轮毛坯后端面e与毛坯运动控制圆柱体前端面a重合约束，齿轮毛坯轴线f与运动控制圆柱体轴线c重合约束；刀具运动控制长方体⑸为长方体，其前、后和上端面分别为刀具运动控制长方体前端面g、刀具运动控制长方体后端面l和刀具运动控制长方体上端面j，刀具运动控制长方体上端面j与毛坯运动控制圆柱体⑶的圆柱面相切约束，刀具运动控制长方体上端面j与毛坯运动控制圆柱体⑶的圆柱面纯滚动；齿条刀具⑸的后端面为齿条刀具后端面p，在齿条刀具后端面p上有齿条刀具中线q，齿条刀具后端面p与齿轮毛坯前端面d重合约束，齿条刀具中线q与刀具运动控制长方体上端面j平行约束。
所述的齿轮虚拟范成实验包括：
i.根据齿条刀具中线q与刀具运动控制长方体上端面j的距离等于xm，设置齿条刀具⑸在刀具运动控制长方体前端面g上的位置；
ii.齿轮毛坯⑷绕毛坯转动轴线⑵依次旋转0、1×360°/n、2×360°/n、3×360°/n、......、(n-2)×360°/n、(n-1)×360°/n、n×360°/n的角度，其中n取大于或等于36的36的正数倍数，将齿条刀具⑸与范成加工齿轮毛坯⑴重合的部分投影到齿轮毛坯⑷上，从而得到齿轮毛坯⑷的齿形；
本发明的有益效果在于，所提出的一种齿轮虚拟范成仪及应用该仪器的齿轮虚拟范成实验，实现了在计算机上营造全部替代传统实验各操作环节的相关硬件操作环境，应用于虚拟实验教学，以便在无法通过实体齿轮范成仪完成实验教学时通过计算机虚拟操作环境完成齿轮范成实验，用于渐开线齿轮范成加工原理的掌握、认识齿轮根切现象和解决措施，并分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。
附图说明
图1齿轮虚拟范成仪三维模型图；
图2齿轮虚拟范成实验流程图；
图3负变位齿轮虚拟范成结果图；
图4标准齿轮虚拟范成结果图；
图5正变位为齿轮虚拟范成结果图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明的实施例进行描述。
图1所示的齿轮虚拟范成仪包括：机架⑴、毛坯转动轴线⑵、毛坯运动控制圆柱体⑶、齿轮毛坯⑷、刀具运动控制长方体⑸、齿条刀具⑹；
机架⑴、毛坯转动轴线⑵、毛坯运动控制圆柱体⑶、齿轮毛坯⑷、刀具运动控制长方体⑸、齿条刀具⑹；齿轮毛坯⑷和齿条刀具⑸的模数m＝15、压力角α＝20°、齿顶高系数ha *＝1、顶隙系数c*＝0.25；齿轮毛坯⑷的齿数为Z＝10，变位系数为x，其分度圆直径为d＝mZ，齿顶高为(ha *+x)m，齿根高为(ha *+c*-x)m；齿条刀具⑹的齿顶高和齿根高都为(ha *+c*)m；机架⑴为一平面、在工作空间中固定，毛坯转动轴线⑵与机架⑴固连且相互垂直；毛坯运动控制圆柱体⑶的两个圆端面分别为毛坯运动控制圆柱体前端面a和毛坯运动控制圆柱体后端面b，其轴线为运动控制圆柱体轴线c，其直径等于d，毛坯运动控制圆柱体⑶与机架⑴形成铰链约束，其中运动控制圆柱体轴线c与毛坯转动轴线⑵重合约束、毛坯运动控制圆柱体后端面b与机架⑴重合约束；齿轮毛坯⑷为圆柱体，其两个圆端面分别为齿轮毛坯前端面y和齿轮毛坯后端面e，其轴线为齿轮毛坯轴线f，齿轮毛坯⑷与毛坯运动控制圆柱体⑶固定连接，其中齿轮毛坯后端面e与毛坯运动控制圆柱体前端面a重合约束，齿轮毛坯轴线f与运动控制圆柱体轴线c重合约束；刀具运动控制长方体⑸为长方体，其前、后和上端面分别为刀具运动控制长方体前端面g、刀具运动控制长方体后端面l和刀具运动控制长方体上端面j，刀具运动控制长方体上端面j与毛坯运动控制圆柱体⑶的圆柱面相切约束，刀具运动控制长方体上端面j与毛坯运动控制圆柱体⑶的圆柱面纯滚动；齿条刀具⑸的后端面为齿条刀具后端面p，在齿条刀具后端面p上有齿条刀具中线q，齿条刀具后端面p与齿轮毛坯前端面d重合约束，齿条刀具中线q与刀具运动控制长方体上端面j平行约束。
图2所示的齿轮虚拟范成实验流程图，齿轮虚拟范成实验包括：
所述的齿轮虚拟范成实验包括：
①计算最小变位系数xmin＝ha *-Zsin2α/2；
②负变位齿轮虚拟范成：
i.设定变位系数x＝-0.5，计算变位量xm＝-7.5；使齿条刀具⑸齿条中线q到刀具运动控制长方体⑸上端面j的距离为-7.5，齿条刀具⑸齿条中线q与被范成加工齿轮毛坯⑴分度圆相割；
ii.齿轮毛坯⑷旋转10°，由于刀具运动控制长方体⑸上端面j与毛坯运动控制圆柱体⑶的圆柱面纯滚动约束，齿条刀具⑸随刀具运动控制长方体⑸移动一个距离，将齿条刀具⑸轮廓与范成加工齿轮毛坯⑴重合的部分投影到齿轮毛坯⑷；
iii.重复步骤ii 36次；
③标准齿轮虚拟范成：
i.设定变位系数x＝0，计算变位量xm＝0；使齿条刀具⑸齿条中线q到刀具运动控制长方体⑸上端面j的距离为0，齿条刀具⑸齿条中线q与被范成加工齿轮毛坯⑴分度圆相切；
ii.齿轮毛坯⑷旋转10°，由于刀具运动控制长方体⑸上端面j与毛坯运动控制圆柱体⑶的圆柱面纯滚动约束，齿条刀具⑸随刀具运动控制长方体⑸移动一个距离，将齿条刀具⑸轮廓与范成加工齿轮毛坯⑴重合的部分投影到齿轮毛坯⑷；
iii.重复步骤ii 36次；
④正变位齿轮虚拟范成：
i.设定变位系数x＝0.5，计算变位量xm＝7.5；使齿条刀具⑸齿条中线q到刀具运动控制长方体⑸上端面j的距离为7.5，齿条刀具⑸齿条中线q与被范成加工齿轮毛坯⑴分度圆相离；
ii.齿轮毛坯⑷旋转10°，由于刀具运动控制长方体⑸上端面j与毛坯运动控制圆柱体⑶的圆柱面纯滚动约束，齿条刀具⑸随刀具运动控制长方体⑸移动一个距离，将齿条刀具⑸轮廓与范成加工齿轮毛坯⑴重合的部分投影到齿轮毛坯⑷；
iii.重复步骤ii 36次；
图3所示的负变位齿轮虚拟范成结果图，变位系数设定为x＝-0.5，变位量xm＝-7.5；齿条刀具⑸齿条中线q与齿轮毛坯⑷分度圆相割。
图4所示的标准齿轮虚拟范成结果图，变位系数设定为x＝0，变位量xm＝0；齿条刀具⑸齿条中线q与齿轮毛坯⑷分度圆相切。
图5所示的正变位为齿轮虚拟范成结果图，变位系数设定为x＝0.5，变位量xm＝7.5；齿条刀具⑸齿条中线q节线与齿轮毛坯⑷分度圆相离。
齿轮虚拟范成仪及应用该仪器的齿轮虚拟范成实验中，实现了在计算机上营造全部替代传统实验各操作环节的相关硬件操作环境，应用于虚拟实验教学，以便在无法通过实体齿轮范成仪完成实验教学时通过计算机虚拟操作环境完成齿轮范成实验，用于渐开线齿轮范成加工原理的掌握、认识齿轮根切现象和解决措施，并分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。
Claims (2)
1.齿轮虚拟范成仪，其特征在于，包括：所述的齿轮虚拟范成仪包括：机架、毛坯转动轴线、毛坯运动控制圆柱体、齿轮毛坯、刀具运动控制长方体、齿条刀具；齿轮毛坯和齿条刀具的模数为m、压力角为α、齿顶高系数为ha *、顶隙系数c*；齿轮毛坯的齿数为Z，变位系数为x，其分度圆直径为d＝mZ，齿顶高为(ha *+x)m，齿根高为(ha *+c*-x)m；齿条刀具的齿顶高和齿根高都为(ha *+c*)m；机架为一平面、在工作空间中固定，毛坯转动轴线与机架固连且相互垂直；毛坯运动控制圆柱体的两个圆端面分别为毛坯运动控制圆柱体前端面和毛坯运动控制圆柱体后端面，其轴线为运动控制圆柱体轴线，其直径等于，毛坯运动控制圆柱体与机架形成铰链约束，其中运动控制圆柱体轴线与毛坯转动轴线重合约束、毛坯运动控制圆柱体后端面与机架重合约束；齿轮毛坯为圆柱体，其两个圆端面分别为齿轮毛坯前端面和齿轮毛坯后端面，其轴线为齿轮毛坯轴线，齿轮毛坯与毛坯运动控制圆柱体固定连接，其中齿轮毛坯后端面与毛坯运动控制圆柱体前端面重合约束，齿轮毛坯轴线与运动控制圆柱体轴线重合约束；刀具运动控制长方体为长方体，其前、后和上端面分别为刀具运动控制长方体前端面、刀具运动控制长方体后端面和刀具运动控制长方体上端面，刀具运动控制长方体上端面与毛坯运动控制圆柱体的圆柱面相切约束，刀具运动控制长方体上端面与毛坯运动控制圆柱体的圆柱面纯滚动；齿条刀具的后端面为齿条刀具后端面，在齿条刀具后端面上有齿条刀具中线，齿条刀具后端面与齿轮毛坯前端面重合约束，齿条刀具中线与刀具运动控制长方体上端面平行约束。
2.齿轮虚拟范成实验，使用如权利要求1所述的齿轮虚拟范成仪，其特征是包括以下步骤：根据齿条刀具中线与刀具运动控制长方体上端面的距离等于xm，设置齿条刀具在刀具运动控制长方体前端面上的位置；齿轮毛坯绕毛坯转动轴线依次旋转0、1×360°/n、2×360°/n、3×360°/n、......、(n-2)×360°/n、(n-1)×360°/n、n×360°/n的角度，其中n取大于或等于36的36的正数倍数，将齿条刀具与范成加工齿轮毛坯重合的部分投影到齿轮毛坯上，从而得到齿轮毛坯的齿形。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010885808.8A CN111816052A (zh) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | 齿轮虚拟范成仪及应用该仪器的齿轮虚拟范成实验 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010885808.8A CN111816052A (zh) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | 齿轮虚拟范成仪及应用该仪器的齿轮虚拟范成实验 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111816052A true CN111816052A (zh) | 2020-10-23 |
Family
ID=72859783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010885808.8A Pending CN111816052A (zh) | 2020-08-28 | 2020-08-28 | 齿轮虚拟范成仪及应用该仪器的齿轮虚拟范成实验 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111816052A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5726649A (en) * | 1994-09-05 | 1998-03-10 | Yamaha Corporation | Control device suitable for use in an apparatus for reproducing video, audio and accompanying characters |
| CN101706838A (zh) * | 2009-11-20 | 2010-05-12 | 国营长空精密机械制造公司 | 用于cad的模拟齿轮轮廓的方法及系统 |
| CN206774105U (zh) * | 2017-04-05 | 2017-12-19 | 湖南长庆机电科教有限公司 | 渐开线齿廓形成仪 |
| CN108591421A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-09-28 | 衡阳师范学院 | 一种销齿轮刀具的基准齿形及范成的渐开线销齿轮齿廓 |
| CN209373913U (zh) * | 2018-11-05 | 2019-09-10 | 华北电力大学 | 一种改进的齿轮范成仪 |
-
2020
- 2020-08-28 CN CN202010885808.8A patent/CN111816052A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5726649A (en) * | 1994-09-05 | 1998-03-10 | Yamaha Corporation | Control device suitable for use in an apparatus for reproducing video, audio and accompanying characters |
| CN101706838A (zh) * | 2009-11-20 | 2010-05-12 | 国营长空精密机械制造公司 | 用于cad的模拟齿轮轮廓的方法及系统 |
| CN206774105U (zh) * | 2017-04-05 | 2017-12-19 | 湖南长庆机电科教有限公司 | 渐开线齿廓形成仪 |
| CN108591421A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-09-28 | 衡阳师范学院 | 一种销齿轮刀具的基准齿形及范成的渐开线销齿轮齿廓 |
| CN209373913U (zh) * | 2018-11-05 | 2019-09-10 | 华北电力大学 | 一种改进的齿轮范成仪 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108446524B (zh) | 一种用于数控加工的弧齿锥齿轮的建模方法 | |
| CN102866638A (zh) | 一种双转台五轴数控机床虚拟装配和数控加工仿真方法 | |
| CN111090930A (zh) | 基于Solidworks的剐削切屑几何模型构建方法 | |
| CN111816052A (zh) | 齿轮虚拟范成仪及应用该仪器的齿轮虚拟范成实验 | |
| CN112069612A (zh) | 一种齿轮测量中心测量不确定度评定方法 | |
| Fan et al. | New developments in tooth contact analysis (TCA) and loaded TCA for spiral bevel and hypoid gear drives | |
| CN111666643A (zh) | 一种用于确定复杂齿面接触性能的方法 | |
| CN102930105A (zh) | 一种用于蜗轮的精确建模方法 | |
| CN111859576A (zh) | 机器人用rv减速器含间隙机构传动误差计算方法 | |
| CN113192180B (zh) | 一种基于插齿加工原理的椭圆齿轮参数化精确建模方法 | |
| CN103926877B (zh) | 一种多轴联动数控系统及其加工方法 | |
| Zheng et al. | Avoidance of cutter retracting interference in noncircular gear shaping through 4-linkage model | |
| Xiang et al. | Five-Axis Numerical Control Machining of the Tooth Flank of a Logarithmic Spiral Bevel Gear Pinion | |
| CN109116803B (zh) | 一种剖分式等基圆锥齿轮切齿运动轨迹计算方法 | |
| Ismail et al. | Computerized Representation of Noncircular Gear Centrodes and Teeth Generation using Double Circular Arc Profile | |
| Evgen’evna et al. | UDС 621.9 MATHEMATICAL MODELING OF CUTTING TOOL PROFILE FOR MACHINING OF NON-INVOLUTE GEARS | |
| CN208686918U (zh) | 一种球面渐开线直齿锥齿轮副 | |
| CN113050428B (zh) | 基于时变内模的位置主元轮廓跟踪算法 | |
| Lu | Computer simulation applied to an orthogonal three-rod machine tool for machining a complicated three-dimensional surface | |
| Tretyak et al. | Mathematical modeling of cutting tool profile for machining of non-involute gears | |
| Yang | A mathematical model of a worm mechanism generated by a conical cutter | |
| CN111482957B (zh) | 一种视觉离线示教仪注册方法 | |
| Shuo et al. | Computer-aided design of bevel gear tooth surfaces | |
| CN1619149A (zh) | 星轮二次包络面的计算及加工方法 | |
| Tretyak et al. | Modeling of machining of non-involute gears |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20201023 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |