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【机械原理】根据滚刀绘制齿轮

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发表于 2024-1-19 20:26:41 | 只看该作者 | 只看大图 回帖奖励 | 倒序浏览 | 阅读模式
本帖最后由 DaedraMech 于 2024-1-19 21:46 编辑

今天碰到个学生,提了个蛮有意思的问题:导师给了他两张图纸,一张齿轮图纸,一张做这个齿轮的滚刀的图纸。

我们都知道齿轮在制造上一般以二维图为准,三维模型中的齿形一般仅作为参考,不会苛求其准确性。小兄弟拿一个好像是Toolbox里生成的齿轮改了改,很不幸没能入导师的法眼。

也许是因为学校的预算有限,要采用线切割加工的原因,导师要求他根据滚刀做出比较准确三维模型。于是我想到早年间在学校里做过的范成法齿形作图实验,把标准模数的齿条和一个圆柱毛坯对在一起,在齿条节线和齿轮节圆做纯滚动的前提下,不断以一个小步长移动齿条,同时在毛坯上描下齿条的外轮廓,如此重复,就能在毛坯上包络出较为准确的齿形。我便跟他说滚刀切削齿轮也可以等效成这样的过程。

小兄弟似乎还是没太理解,我说那我给你演示一下吧。与当时手绘不同的是,现在手里有了更加高效的工具。为了让他更直观地观察到这个过程,我采取了下面的思路:在建模软件中按照滚刀图纸做出齿条和圆柱毛坯,把他们的节圆和节线相切在一起,控制他们每次分别走一个小位移和小转角后,用布尔运算减除出齿的形状。重复该过程,直到切出一个完整的齿后就可以用样条曲线连接起齿廓(此时还是个多边形)的各个角点,并最终阵列出完整的齿轮。

由于这里面涉及到非常多次的重复操作,我专门写了一个宏文件来帮我完成这一繁杂的过程,这样一来步长可以给的很小,齿廓也能做得比较准确了(让他自个儿循环去吧(????)?)。

小兄弟回去研究了,不过我回头想来这里面似乎还有一些值得思考的地方:
1、有哪些其他方法也能达到“获得准确齿廓”这一目的?
2、对于已知基圆和模数的齿轮,我们是能够直接写出其齿廓的渐开线方程的;对于特定的滚刀,构成其法向截面的曲线方程也不复杂,我们是否也可以分段写出它所加工的齿轮的齿廓曲线方程呢?
3、齿轮是有一定高度的,对于螺旋滚刀加工出的齿轮,考察其齿面上任意取出的一条母线是直线吗(或者说轮齿沿高度方向是否等齿厚)?





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发表于 2024-1-19 20:49:44 | 只看该作者
666
3#
发表于 2024-1-20 08:01:38 | 只看该作者
有意思,但仿真出现了根切

点评

没太深究只是尺寸有误,还是也有要做特定的齿根圆角、抗轮齿弯曲疲劳的原因 发表于 2024-1-20 15:36
确实,他这个滚刀上有很多尺寸是错误的 发表于 2024-1-20 15:26
4#
发表于 2024-1-20 08:10:35 | 只看该作者
hjyzx 发表于 2024-1-20 08:01
有意思,但仿真出现了根切

后续要磨齿,这个齿形差不多,如果用线切割,零件就报废了
5#
发表于 2024-1-20 08:22:42 | 只看该作者
牛的
6#
发表于 2024-1-20 08:55:21 | 只看该作者
7#
发表于 2024-1-20 08:57:25 | 只看该作者
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8#
发表于 2024-1-20 09:30:50 | 只看该作者
齿根高3.75,滚刀不对

点评

火眼金睛👍 发表于 2024-1-20 15:29
9#
发表于 2024-1-20 09:47:12 | 只看该作者
输入齿轮参数,在SolidWorks或其他软件里就能直接生成齿轮了

点评

通常在三维模型中示意的齿轮这样做倒是完全OK 发表于 2024-1-20 15:33
按我理解对于滚刀头部特征所切削出的齿廓,插件是不能生成的吧 发表于 2024-1-20 15:32
我是运用插件,生成后导入SOLIDWORKS,直接就出来了。 发表于 2024-1-20 13:39
10#
发表于 2024-1-20 11:25:19 | 只看该作者
CREO里运动仿真能比较简单的实现这个功能,圆盘和齿条按齿轮齿条的关系进行装配运动仿真。再根据生成的轨迹曲线,去除 圆盘材料就可得到近似的齿形了。
个人觉得这个方法跟适合用于知道运动轨迹时,反向设计凸轮

点评

在SW中似乎并不能追踪某条曲线在运动过程中扫出来的图形,同时追踪大量的点的轨迹似乎也不太现实,不知道在CREO中有没有对应的解决方案 发表于 2024-1-20 15:46
SW的运动仿真也有生成曲线的功能,很适于利用反转法绘制凸轮廓线。不过该功能是追踪某一点的轨迹,与凸轮不同的是,在不同的时刻,轮齿的齿廓是与刀具上不同的点接触的,即齿轮的齿廓是被刀具的齿廓包络出来的。 发表于 2024-1-20 15:43
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