【正文】 設(shè)計(jì)方法 齒輪在工程中應(yīng)用極其廣泛?？紤]到常用齒輪減速器中的齒輪通常為閉式傳動的實(shí)際情況，故齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算可分為 2種形式 [1]： (1)軟齒面閉式齒輪傳動。齒輪的主要失效形式是齒面疲勞點(diǎn)蝕，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算出小齒輪直徑，再利用齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。 (2)硬齒面閉式齒輪傳動。齒輪的主要失效形式是齒根彎曲折斷，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算出模數(shù)，再用齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行 校核。 3． 2 系統(tǒng)的工作流程 根據(jù)齒輪設(shè)計(jì)步驟，本系統(tǒng)按圖 1所示的流程完成齒輪的參數(shù)化設(shè)計(jì)。 九七一九二零八零零全套資料請加 Q 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 圖 1 齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)工作流程 3． 3 系統(tǒng)的用戶界面 為方便用戶與系統(tǒng)的交互，系統(tǒng)具有如圖 2所示的用戶交互界面 [5]。 “初始設(shè)計(jì)條件”功能模塊，采用“文本庫”形式供用戶輸入已知參數(shù)，包括傳遞功率、轉(zhuǎn)速、齒數(shù)、傳動比等；采用“組合框”控件，列出常用齒輪材料、熱處理方式及硬度，方便用戶選擇。 根據(jù)用戶選擇的材料及齒輪的硬度，通過“齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)”和“齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)” 2個(gè)功能模塊，分別實(shí)現(xiàn)對 軟齒面齒輪和硬齒面齒輪的設(shè)計(jì)。 “幾何尺寸”功能模塊，輸出主動齒輪和從動齒輪的基本尺寸參數(shù)。 九七一九二零八零零全套資料請加 Q 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 圖 2 齒輪參數(shù)化設(shè)計(jì)用戶界面 單擊“繪圖”按鈕，自動創(chuàng)建 AutoCAD文件，并輸出齒輪的二維工程圖。 3． 4 創(chuàng)建對 AutoCAD 部件對象的引用 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。如需要完整說明書和 設(shè)計(jì) 圖紙等 .請聯(lián)系 扣扣： 九七 一 九二 零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！ 該論文已經(jīng)通過答辯 3． 5 程序中強(qiáng)度的計(jì)算與校驗(yàn) 九七一九二零八零零全套資料請加 Q 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 由于齒輪有軟齒面和硬齒面之分，故在計(jì)算中可分別按齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒 根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算，而在驗(yàn)算時(shí)則需按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度和齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核 [1,7,11]。 若按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算公式 ? ?3 221)1(100084HdPKd ??? ? ?? 進(jìn)行計(jì)算。式中， 1d 為齒輪 1 分度圓直徑， P 為傳遞功率， K 為載荷集中系數(shù)， ? 為泊松比， d? 為齒寬系數(shù)， ??2H? 為齒輪 2 許用接觸應(yīng)力。程序代碼中與之相對應(yīng)的語句是 d1 = Kd * (InputTorque * 1000 * Factor_LoadConcentration1 * (PoissonRatio + 1) / Factor_GearWidth / PoissonRatio / AllowableStress_contact2 / AllowableStress_contact2) ^ (1 / 3)，其中，定義 AllowableStress_contact2 為齒輪 2 許用接觸應(yīng)力，定義 PoissonRatio 為泊松比，定義 InputTorque 為傳遞功率，定義 Factor_LoadConcentration1 為接觸強(qiáng)度時(shí)的載荷集中系數(shù)，定義 Kd為公式系數(shù)，定義 Factor_GearWidth 為齒寬系數(shù)。根據(jù)此公式，計(jì)算出齒輪 1的分度圓直徑，進(jìn)而通過已知條件，分別計(jì)算出齒輪的齒頂圓直徑、齒根圓直徑、齒輪寬度、模數(shù)等量。再而對其進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核，需要用到公式 ? ?2132 zm YYKTY d SaFaF ?? ??進(jìn)行驗(yàn)算。式中， ??F? 為 許用彎曲應(yīng)力， K 為載荷集中系數(shù)， T 為傳遞扭矩， FaY 為齒形系數(shù)， SaY 為應(yīng)力校正系數(shù)， ?Y 為重合度系數(shù)， m 為模數(shù)， d? 為齒寬系數(shù)， 1z 為齒輪 1齒數(shù)。其程序代碼中相對應(yīng)的語句： AllowableStress_bend3 = 2 * Factor_LoadConcentration2 * TorqueInput * Factor * Factor_contactRatio / Factor_GearWidth / z1 ^ 2 / m ^ 3，其中，定義 TorqueInput 為傳遞扭矩，定義Factor 為齒形系數(shù)與應(yīng)力校正系數(shù)的乘積，定義 UltimateStress_bend3 為校核齒輪1時(shí)的彎曲極限應(yīng)力，定義 Factor_LoadConcentration2 為彎曲強(qiáng)度時(shí)的載荷集中 系數(shù)，定義 Factor_contactRatio 為重合度系數(shù)。根據(jù)此公式，檢驗(yàn)齒輪是否符合彎曲強(qiáng)度要求。 若按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算，根據(jù)公式 ? ?3 212FdSaFaz YYKTYm ?? ?? 進(jìn)行計(jì)算，而程序中的語句為 m = (2 * Factor_LoadConcentration2 * TorqueInput * Factor * Factor_contactRatio / Factor_GearWidth / z1 ^ 2 / AllowableStress_bend1) ^ 九七一九二零八零零全套資料請加 Q 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 (1 / 3)，對以上為出現(xiàn)的 量進(jìn)行定義，定義 AllowableStress_bend1 為齒輪 1許用彎曲應(yīng)力。則可計(jì)算出齒輪的模數(shù)，進(jìn)而可得齒輪的其他參數(shù)，如齒頂圓直徑、齒根圓直徑、分度圓直徑、齒輪寬度等。待算出以上量后，需對齒輪進(jìn)行齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核，可根據(jù)公式 ? ?3131 )1(1 0 0 0*84 dPKdH ?? ?? ??進(jìn)行驗(yàn)算，與之對應(yīng)的程序中的語句為 AllowableStress_contact3 = Sqr(Kd ^ 3 * InputTorque * 1000 * Factor_LoadConcentration1 * (PoissonRatio + 1) / Factor_GearWidth / PoissonRatio / d1 ^ 3)，對以上為出現(xiàn)的量進(jìn)行定義，定義AllowableStress_contact3 為校核齒輪 1 時(shí)的需用接觸應(yīng)力。 從而檢驗(yàn)齒輪是否滿足接觸強(qiáng)度要求。 3． 6 用戶界面中各個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn) 由圖 2 可看出，用戶界面可分為“初始設(shè)計(jì)條件”、“按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)”、“按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)”和“幾何尺寸”四大模塊。 3． 6． 1 初始設(shè)計(jì)模塊 此模塊是對程序設(shè)計(jì)初始條件的設(shè)置，故使用文本框的形式顯示，以便用戶輸入已知條件。 傳遞功率、輸入轉(zhuǎn)速、傳動比這 3 個(gè)文本框的內(nèi)容可由主界面獲取，實(shí)現(xiàn)代碼如下： = = = 在窗口被裝載時(shí)，這些文本框可直接獲取已知量，但由于此程序未對主界面進(jìn)行設(shè)置，所以此 3個(gè)已知量可由用戶直接輸入。 輸入齒輪齒數(shù)這一文 本框的內(nèi)容是由用戶預(yù)想輸入的，可根據(jù)以上 3 個(gè)已知量估算出輸入齒輪的的齒數(shù)，輸入齒輪的齒數(shù)對一下計(jì)算起著關(guān)鍵性的作用，若齒數(shù)取的不對，則對齒輪的校驗(yàn)就可能失敗。 主動齒輪軸徑、平鍵尺寸 b 、平鍵尺寸 t 這三個(gè)文本框的內(nèi)容是繪圖的必要參數(shù)，用戶可對其自行設(shè)置，一般可在計(jì)算出幾何尺寸后進(jìn)行設(shè)置，以防輸入的數(shù)據(jù)不符合計(jì)算出的參數(shù)數(shù)據(jù)。 在這一模塊中，還采用了兩個(gè)組合框控件，可供用戶選擇，選擇好齒輪的材料、 九七一九二零八零零全套資料請加 Q 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 熱處理方式和硬度，這些資料可 在窗口裝載時(shí)載入，語句說明如下： 45 鋼 調(diào)質(zhì) =350HBS 40Cr 表面淬火 40～ 56HRC 40Cr 調(diào)質(zhì) =350HBS 45 鋼 調(diào)質(zhì) =350HBS 40Cr 表面淬火 40～ 56HRC 40Cr 調(diào)質(zhì) =350HBS 當(dāng)選擇好一種材料后，程序會自動對其進(jìn)行分析，獲得其硬度，填入組合框之后的文本框中，如選擇的材料及熱處理方式是 45 鋼和調(diào)質(zhì)時(shí)，其硬度取為 300HBS。其他選擇亦如此?？捎梢韵抡Z句進(jìn)行說明： Select Case Case 0 = 300 amp。 HBS Case 1 = 48 amp。 HRC Case 2 = 300 amp。 HBS End Select 在已知量全部輸入完成以后，此模塊的任務(wù)也算是完成，然后可進(jìn)入下一模塊，繼續(xù)程序的運(yùn)行。 3． 6． 2 齒輪計(jì)算與校驗(yàn)?zāi)K 在此模塊中分為兩個(gè)具體模塊，分別為“按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)”和“按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)”，這兩個(gè)模塊就是用兩種方法對齒輪進(jìn)行計(jì)算和校驗(yàn)，模塊中都是以標(biāo)簽形式顯示，無需用戶輸入，在點(diǎn)擊計(jì)算和校核后，程序內(nèi)部自動計(jì)算，然后把需要的數(shù)據(jù)附于對應(yīng)的標(biāo)簽中。 點(diǎn)擊“計(jì)算”按鈕時(shí)，程序會根據(jù)初始條件進(jìn)行計(jì)算；點(diǎn)擊“校核”按鈕時(shí)，程序會對齒輪進(jìn)行強(qiáng)度校核，檢驗(yàn)齒輪是否滿足強(qiáng)度要求，同時(shí)還可以計(jì)算出齒輪的幾何尺寸，此內(nèi)容在下一小節(jié)中具體介紹；點(diǎn)擊“取消”按鈕時(shí)，清空該模塊與“幾何尺寸”模塊中的數(shù)據(jù)。 3． 6． 3 幾何尺寸 模塊 九七一九二零八零零全套資料請加 Q 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 在“校核”按鈕的點(diǎn)擊下，“幾何尺寸”模塊也隨之啟動，當(dāng)齒輪滿足強(qiáng)度要求時(shí)，程序就會進(jìn)入幾何尺寸計(jì)算中。 當(dāng)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)時(shí)，由公式 ? ?3 221)1(100084HdPKd ??? ? ?? 可直接計(jì)算出齒輪1的分度圓直徑，由于此時(shí)計(jì)算出的分度圓直徑是個(gè)保留 n位的小數(shù)，所以我們要對其進(jìn)行圓整，由語句 d1 = Int(d1 + 1)得。然后計(jì)算出齒輪的寬度 db d?? ，齒輪 2齒數(shù) 12 izz ? ，以及模數(shù) zdm? ， 但由于所得模數(shù)非標(biāo)準(zhǔn)量，所以要進(jìn)行選取，在程序中可以用數(shù)組的形式將標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)列出來，在用計(jì)算所得的模數(shù)與之比較，獲取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，漸開線圓柱齒輪模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)量如表 1 所示 [1]。待獲取模數(shù)后，需要給定齒頂高系數(shù) ah和頂隙系數(shù) c 。當(dāng)模數(shù) 1?m 時(shí)，齒頂高系數(shù) 1?ah ，頂隙系數(shù) ?c ；當(dāng)模數(shù) 1?m 時(shí)，齒頂高系數(shù) 1?ah ，頂隙系數(shù) ?c 。然后可以計(jì)算出齒輪的其他參數(shù)，如齒頂圓直徑 )*2(* aa hzmd ?? ，齒根圓直徑 )*2*2(* chzmd af ??? 。將所計(jì)算出的幾何參數(shù)附在相應(yīng)的標(biāo)簽中。 表 1 漸開線圓柱齒輪模數(shù)（ GB135787） mm 1 2 3 4 5 6 8 10 12 16 20 25 32 40 50 對于按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)的齒輪，則需按公式 ? ?3 212FdSaFaz YYKTYm ?? ?? 直接計(jì)算出齒輪的模數(shù)，然后選取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，根據(jù)所選取的模數(shù)來 選擇齒頂高系數(shù) ah 和頂隙系數(shù) c ，然后計(jì)算出齒輪的各個(gè)參數(shù)，并將這些數(shù)值附在相應(yīng)的標(biāo)簽中。 在計(jì)算完成后，先檢驗(yàn)主動齒輪軸徑、平鍵尺 寸 b 、平鍵尺寸 t 這三個(gè)文本框中是否已填入數(shù)據(jù)，并與所計(jì)算出的齒輪參數(shù)進(jìn)行對較，檢查齒輪軸徑和平鍵尺寸是否滿足要求。當(dāng)完成以上步驟后，就可以進(jìn)入下一步 —— 零件圖的繪制。 3． 7 零件圖的繪制 單擊“繪圖”按鈕后，系統(tǒng)調(diào)用 AutoCAD[3,7,1115]： 九七一九二零八零零全套資料請加 Q 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 On Error Resume Next Set AcadApp = GetObject(, ) If Err Then Set AcadApp = Crea