【正文】 ............................................................... 29 第 5 章 總結(jié)及展望 ............................................................................................... 33 致 謝 ..................................................................................................................... 34 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 35 附 錄 ..................................................................................................................... 36 1. 齒輪參數(shù)化軟件源代碼 ............................................................................ 36 2. 外文文獻(xiàn)和翻譯 ........................................................................................ 60 XXXX 大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計 1 第 1 章 緒論 參數(shù)化技術(shù)概述 參數(shù)化設(shè)計（ Parametric Design） ,也稱為尺寸驅(qū)動（ DimensionDriven），是通過改動設(shè)置圖形的某一部分或某幾個部分的尺寸，或者修改編輯已經(jīng)定義好的參數(shù)，自動完成對圖形中相關(guān)部分的改動，從而實現(xiàn)對圖形的驅(qū)動 [1]。專業(yè)資料主頁盡享 齒輪機(jī)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計 學(xué) 院： 專 業(yè)： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 機(jī)械與車輛學(xué)院 機(jī)械電子工程 學(xué) 號： 職 稱： 教授 中國 參數(shù)化設(shè)計 是 CAD 技術(shù)在實際應(yīng) 用中提出的課題。參數(shù)化設(shè)計是以約束造型為核心、以尺寸驅(qū)動為特征。張文麗用 VB 二次開發(fā) Pro/ENGINEER 建 立 齒 輪 參 數(shù) 化模 型 系統(tǒng) 的 設(shè) 計 [2] 。參數(shù) 化設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計相比，最大的特點是它儲存了整個設(shè)計過程，使工程技術(shù)人員可以通過更改某些約束參數(shù)的數(shù)值即可快速獲得不同的零件。鞏固了我的編程思路，通過對軟件的開發(fā)， 使 我更好的了解參數(shù)化的過程。 輪齒工作時，齒面嚙合處在 交變接觸應(yīng)力的多次反復(fù)作用下，在靠近節(jié)線的齒面上會產(chǎn)生若干小裂紋。 為了減少磨損，重要的齒輪傳動應(yīng)采用閉式傳動，并注意潤滑。 對于軟齒面（硬度≤ 350HBS）的閉式齒輪傳動，潤滑條件良好，齒面點蝕將是主要的失效形式，在設(shè)計時，通常按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。 圖 24 齒面膠合 圖 25 齒面塑性變形 XXXX 大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計 5 一、鋼 鋼材可分為鍛鋼和鑄鋼兩類，只有尺寸較大（ d ＞ 400~600mm） , 結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的齒輪宜用鑄鋼外，一般都用鍛鋼制造齒輪。常用材料有 HT250、 HT300 等。高速、分度等要求高的齒輪傳動用 6 級，對精度要求不高的低速齒輪可用 9 級。在齒輪工作圖上用代號表示精度等級和齒厚極限偏差。 同理， Fr1=Fr2，其方向指向各自的輪心?！狈謩e用于外嚙合、內(nèi)嚙合齒輪； ZE為齒輪材料彈性系數(shù)，見表25； ZH為節(jié)點區(qū)域系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)直齒輪正確安裝時 ZH =； [σ H]為兩齒輪中較小的許用接觸應(yīng)力 ，由式 29 計算； u為齒數(shù)比，即大齒輪齒數(shù)與小齒輪齒數(shù)之比。齒寬系數(shù)是大齒輪齒寬 b 和小齒輪分度圓直徑 d1 之比，增大齒寬系數(shù)，可減小齒輪傳動裝置的徑向尺寸，降低齒輪的圓周速度。運(yùn)輸機(jī)是一般工作機(jī)械，速度不高，故用 8 級精度 8 級精度 。 7505 = (3) 接觸疲勞許用應(yīng)力 [σ H]= HHSlim?ZN 按齒面硬度中間值查圖 210 查得 1limH? =600MPa， 2limH? =550 MPa 按一年工作 300 天計算，應(yīng)力循環(huán)次數(shù) hnjLN 601 ? =60179。 查表 24 按齒輪相對軸承對稱布置取 d? =, ZH=, 查表 25 得 ZE= 2mmN 將以上參數(shù)代入下式 d1≥ ? ?321 12uuZZKT H HEd ????????? ?? =3 2 4 14594 ???????? ????= 取 d1=50mm T1= ][H? =594 MPa XXXX 大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計 13 (5)計算圓周速度 v =100060 11?dn? =100060 ? ??= 6 m/s，故取 8級精度合適。 =200mm (4)中心距 a=(d1+d2)/2=(50+200)=125mm (5)齒寬 b= d? d1=50=54mm 取 b2=60mm, b1=b2+5=65mm z1=20 Z2=80 m= d1=50mm d2=200mm a=125mm b2=60mm b1=65mm (1)齒形系數(shù) YFS，由圖 28 得 ： YFS1=， YFs2= (2)彎曲疲勞許用應(yīng)力 ][F? =FFSlim?YN 按齒面硬度中間值查圖 29 得： 1limF? =240MPa， 2limF? =220MPa 由圖 211 得彎曲疲勞壽命系數(shù)： YN1=1 (N0=3106, N1N0) YN2=1 (N0=3106 ,N2N0) 按一般可靠性要求，取彎曲疲勞安全系數(shù) SF=1,則 ][ 1F? =FFS 1lim?YN1=240 MPa ][ 2F? =FFS 2lim?YN2 =220MPa (3)校核計算 1F? =112bmdKT 1FSY = 1 ????? = MPa ][ 1F? 2F? = 1F? 2FSY / 1FSY = MPa ][ 2F? ? ?1F? =240MPa ][ 2F? =220MPa 彎曲強(qiáng)度足夠 最終只要強(qiáng)度滿足要求，程 序就能輸出計算好的齒輪的參數(shù)了。具體如下： F? =121 zbmKTn? FSY ≤ ? ?F? (211) 或 nm ≥3 2121][co FdFSz YKT ?? ? ? (212) 式中： YFS 為齒形系數(shù)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)量齒數(shù) zv查圖 28；其中 zv=z / cos3? ； ?為斜齒輪螺旋角，一般 ? =8~ 20176。 106179。 8=179。 = 初定中心距 a0=（ d1+d2） / 2=(+)/2= 圓整取 a=160mm (5)計算螺旋角 ? cos? =mn(z1+z2)/2a=(20+92)/(2179。如圖 214 所示主動錐齒輪的受力情況，輪齒間的法向作用力 Fn可分解為三個互相 圖 214 直齒圓錐齒輪的受力分析 XXXX 大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計 17 垂直的分力：圓周力 Ft徑向力 Fr1 和軸向力 Fa1。 在這里就不用實例來 展現(xiàn) 錐齒輪的設(shè)計過程了。 校核公式 2212 1m15900 zdKTH ??≤ ? ?H? (222) 設(shè)計公式 (223) 式中： T 1 為蝸輪軸傳遞的轉(zhuǎn)矩， K 為載荷系數(shù) ， ? ?H? 為蝸輪材料的許用接觸應(yīng)力，其余符號意義同前。程序員可以輕松的使用 VB 提供的組件快速建立一個應(yīng)用程序。 XXXX 大學(xué) 2021 屆畢業(yè)設(shè)計 20 系統(tǒng)方案設(shè)計 本次所設(shè)計的軟件是由 VB 中的幾個窗體組成，從首界面到最后各類齒輪設(shè)計界面，由指定的按鈕控制進(jìn)入下一界面或者返回上一個界面。在基本參數(shù)中還加入了自選小齒輪齒數(shù)，因為在本次設(shè)計中，編程時把初始的小齒輪的齒數(shù)定為 21，通過一系列計算和最終的校核發(fā)現(xiàn) 21 個齒數(shù)的齒輪總是可以滿足校核強(qiáng)度，為了讓設(shè)計者有多種選擇就設(shè)置了自選小齒輪齒數(shù)這一項。后臺運(yùn)行程序時可以讀取這些數(shù)據(jù)來進(jìn)行計算。 具體界面請看圖 直齒圓柱齒輪設(shè)計界面。運(yùn)行載荷系數(shù)子程序 SelK 39。齒寬 b = ψ * Int(D(m, z1)) b1 = Int(b) + 3 b2 = Int(b) If Δ = Then Exit Do Loop End If 39。確定模數(shù) m = 2 * Int(a) / (z1 + z2) 39。計算大齒輪彎曲應(yīng)力 σ F2 = σFlim2 * t / SF(SelXyd, SelDyd) 39。還要在便簽框后面添加相應(yīng)的文本框用來顯示所計算出來的數(shù)據(jù) ，最后也要添加五個命令按鈕，分別命名為“創(chuàng)建二維圖”，“ 創(chuàng)建小齒輪 CATIA 圖 ”，“ 創(chuàng)建大齒輪 CATIA 圖 ”，“ 創(chuàng)建齒條 CATIA 三維圖 ”，“返回”。 標(biāo)簽框（ Label）控件是圖形控件，主要作用在于顯示文字信息，在本次設(shè)計中可以用來顯示功率，小齒輪轉(zhuǎn)速，傳動比，原動機(jī) ，工作轉(zhuǎn)向，小齒輪支撐方式等文字信息 。 另外，還要使設(shè)計計算值規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，如圓整、取標(biāo)準(zhǔn)值等 ，均采用適當(dāng)計算機(jī)語言函數(shù)對其進(jìn)行處理 [7]。新的字符串函數(shù) Split和 Replace 等 也給 Visual Basic 的程序員帶來很大方便。它源自于 BASIC 編程語言。 由于蝸輪齒輪的形狀復(fù)雜，精確計算比較困難，通常按斜齒圓柱齒輪傳動做近似計算 [6]。將當(dāng) 量齒輪有關(guān)參數(shù)代入直齒圓柱齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算公式，則得圓錐齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度的計算公式分別為 udKTZZ RRHEH 3121 )( ?????≤ ? ?H? (217) d1 ≥ ? ? ? ?32 ???????? ????HHERRZZuKT (218) 式中： ZE為齒輪材料彈性系數(shù)，見表 25； ZH為節(jié)點嚙合系數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)齒輪正確安裝時 ZH =2 .5； ? ?H? 為許用應(yīng)力，確 定方法與直齒圓柱齒輪相同。44′ 26″ d1= d2= b2=65mm b1=70mm v1 v1=? n1d1 / (601000) =970 / (601000)=， v6 m/s, 故取 8 級精度合適 8 級齒輪精度合適 F? =12161 zbmKTn?cos. YFS (1)齒形系數(shù) YFS zv1=z1/cosβ =20 / = zv2=z2 / cosβ =92 / = 由圖 28 得 YFS1=， YFS2=。 cos15176。 10179。 解： 列表給出設(shè)計計算過程 計 算 與 說 明 結(jié) 果 一般減速器速度不高，故齒輪用 8 級精度 8 級精度 減速器的外廓尺寸沒有特殊限制，采用軟齒面齒輪，大、小齒輪均用 45 鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度 229~286HBS，大齒輪正火處理，齒面硬度 169~217HBS。 二、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算 斜齒輪的強(qiáng)度計算與直齒輪相似，但斜齒輪齒面上的接觸線是傾斜的，故輪齒往往是局部折斷，其計算按法平面當(dāng)量直齒輪進(jìn)行、以法向參數(shù)為依據(jù)。 (3)分度圓直徑 d1=z1m=20179。 109 N2= iN1 = 9? =179。 11nP = 179。 例 21設(shè)計一帶式運(yùn)輸機(jī)減速器的直齒圓柱齒輪傳動，