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3D打印等基圆锥齿轮 验证其结构和原理的可行性

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早前,河南科技大学机电工程学院研究小组(曹雪梅、何昕、程琛、邓效忠)通过三维造型AppUG对等基圆锥齿轮进行精确三维建模,并利用新葡亰网址3D打印机制作成立体模型,以进一步分析等基圆曲线齿锥齿轮的特征原理,从而研究齿轮的齿线特性以及刀具设计的方法。
 
 
大型锥齿轮是在工业中普遍使用的重要传动元件,由于模数和尺寸很大受到加工设备的局限,通常使用传统的仿形方法来加工。然而,锥齿轮在不同的锥距处当量齿轮的基圆半径是不一样的,并且齿廓形状也是各异的,用同一把铣刀来加工整个齿面在理论上会有较大的误差。蔡春源提出了等基圆曲线齿锥齿轮的概念以及加工方法,为精确加工大型锥齿轮提供了新的途径。
 
 
而为了进一步的来分析等基圆曲线齿锥齿轮的啮合和传动特点,该研究小组通过对指状铣刀进行运动分析,建立齿轮轮坯的切齿坐标系,完成齿轮齿面方程的求解;利用MATLAB对求解出的齿面方程进行编程处理,得到等基圆曲线齿锥齿轮单个齿凹凸齿面点云数据;将齿面点云数据按照特定的规律导出DAT文件;以DAT文件为建模基础,利用三维造型AppUG生成等基圆曲线齿锥齿轮精确三维模型;最后,通过3D打印齿轮三维模型,验证基圆锥齿轮结构和原理的可行性,从而为在通用数控机床上利用指状铣刀铣削等基圆曲线齿锥齿轮提供了理论基础。
 
3D打印等基圆锥齿轮模型具体操作如下:
 
一、等基圆锥齿轮的三维建模
 
根据齿轮的基本参数创建绘制等基圆锥齿轮的二维草图图形,为三维建模做好基础。随后,以等基圆锥齿轮的小轮为例,在UG中将绘制的二维草图进行回转,生成齿轮的三维毛坯模型,用前面已经做好的小齿轮齿面片对齿轮毛坯进行修剪,得到一个齿槽,而后由齿轮齿数对齿槽进行阵列,生成了小齿轮的精确三维模型。
 
 
二、等基圆锥齿轮的3D打印操作
 
利用新葡亰网址3D打印机A8工业级打印机打印齿轮的三维模型,可以更加清晰的看出等基圆锥齿轮齿廓形状和结构。(具体操作:将UG生成的齿轮三维模型导出为3D打印机识别的G代理文件。而后导入到3D打印机中,按照1:8的比例通过3D打印技术打印出来齿轮3D模型。)
 
 
通过建立等基圆锥齿轮精确的三维模型,对等基圆锥齿轮大轮和小轮进行装配,利用3D打印机打印出齿轮的三维模型,验证了等基圆锥齿轮结构上的可行性以及原理的正确性。从而为以后的滚捡实验和TCA轮齿接触分析以及齿轮的数控加工提供了很好的理论基础。



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