圆柱直齿轮参数化设计探讨

圆柱直齿轮参数化设计探讨

现代商贸工业

No.19,2009

ModernBusinessTradeIndustry

2009年第19期

圆柱直齿轮参数化设计探讨

张秋玲 郝 彬 卢春燕

(焦作制动器股份有限公司,河南焦作454002)

摘 要:机械产品的数字化设计与制造是制造业信息化的重要内容,而数字化设计包括参数的优化和计算机辅助绘图

等内容。开发了齿轮参数优化计算的计算机辅助设计系统,为齿轮的数字化设计和制造提供了一个高效、实用、准确、可靠的工具。运用VB软件,结合传统的齿轮设计方法,从齿轮设计的几个重要参数:齿数、模数、齿宽等方面进行了齿轮的优化设计研究;并以工程实践中具体应用的一对齿轮传动为例验证了其正确性,为齿轮优化设计的进一步发展提供了一种新的有效途径。

关键词:齿轮;优化;计算机辅助设计

中图分类号:TH11        文献标识码:A        文章编号:167223198(2009)1920301203表1   本文针对直齿圆柱齿轮设计中设计变量的性质不同、

、燃气轮机取值离散性大和受设计标准限制多等关键技术问题,研究

优化设计数学模型的建立、绘图程序编制与支撑平台的关

1.25

系和直齿圆柱齿轮的计算程序结构等,为实现直齿圆柱齿1.501.75段。主要包括以下几个方面的内容:(2)动载系数KV。

(1),动载系数KV的实用值,应针对设计对象通过实践确数、;定,获得动载系数KV的值可查《动载系数KV》图。

(2),建立设计变(3)齿间载荷分配系数Kα。,为参数化绘图接口模K对一般不需作精确计算α的值可用详尽的算法计算。块程序编制提供依据;的直齿轮传动可查表。2表所列的Kα可供参考。

(3)根据优化计算结果,对直齿圆柱齿轮进行再设计,表2 齿间载荷分配系数Kα

进一步提高直齿圆柱齿轮的结构合理性、寻求几何尺寸的KAFt/b>=100N/mm<=100N/mm

精度等级Ⅱ组56785级及更低最佳组合,协调各个零件之间的尺寸关系。

K经表面硬化的直齿轮α1.01.11.2>=1.2

(4)为提高设计和绘图效率,实现人机对话,开发出直

K未表面硬化的直齿轮α1.01.1>=1.2

齿圆柱齿轮优化设计与参数化自动绘图软件包提出具体的

  (4)齿向载荷分布系数Kβ。

实施方案。

计算轮齿强度时,为了计及齿面上载荷沿接触线分布不

1 齿轮传动的分析均的现象,通常以系数Kβ来表征齿面上载荷分布不均的程

计算齿轮传动的强度时,应按接触线单位长度上的最度对轮齿强度的影响。齿向载荷分布系数Kβ可分为KHβ和大载荷,即计算载荷PCα(单位为N/mm)进行计算。即PCα

KFβ。其中KHβ为按齿面接触疲劳强度计算时所用的系数,而

=KP=KFN/L。KFβ为按齿根弯曲疲劳强度计算时所用的系数。下表给出用

式中:FN———作用于齿面接触线上的法向载荷,单位为于计算圆柱齿轮的齿向载荷分布系数KHβ的公式。N;表3 齿向载荷分布系数

L———沿齿面的接触线长,单位为mm。精度小齿轮相对

KHβ

等级支承的布置K———载荷系数。

φ2对称KHβ=1.11+0.18d+0.15310-3b

计算齿轮强度用的载荷系数K,包括使用系数KA、动载

φ26非对称KHβ=1.11+0.18(1+0.6d)φ2d+0.15310-3b

系数KV、齿间载荷分配系数Kα及齿向载荷分布系数Kβ,22φd)φd+0.15310-3b悬臂KHβ=1.11+0.18(1+6.7

调质

2(1)φ+0.23310-3b对称K即:K=KAKVKβ=1.12+0.18αKβ

齿轮

φ2d)φ27非对称KHβ=1.12+0.18(1+0.6d+0.23310-3b(1)使用系数KA。

使用系数KA是考虑齿轮啮合时外部邻接装置引起的

附加动载荷影响系KA的实用值应针对设计对象,通过实践确定。表1所列的KA可供参考。

8

悬臂对称非对称悬臂

φ2KHβ=1.12+0.18(1+6.7d)φ2d+0.23310-3b2φKHβ=1.15+0.18

φ2Kβ=1.15+0.18(1+0.6)φ2+0.31310-3bφ2KHβ=1.15+0.18(1+6.7d)φ2d+0.31310-3b

  齿轮的KFβ可根据其KHβ之值、齿宽b与齿高h之比值

作者简介:郝彬(1982-),男,焦作制动器股份有限公司助理工程师,研究方向:制动器的设计和工艺。

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