基于VBA的格里森弧齿锥齿轮计算机辅助设计系统
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关 键词 ： 齿锥 齿轮 ； 弧 几何尺 寸计算 ； 强度校 核 ； 图表 处理
摘 要： 弧齿锥齿轮几何形状复杂， 参数 多且计算繁琐。基 于 Ｖ Ａ开发 了一套格里森弧齿锥 Ｂ 齿轮 的计算机辅助设计 系统 ， 可快速实现所有几何尺寸计算、 强度计算、 参数化绘制零件工作 图、 切齿参数计算等 ， 大大提 高了设计速度和准确性。讨论 了系统的总体结构和主要功能。 中 图分类 号 ： Ｈ１２ 文 献标 志码 ： Ｔ ３ Ａ
当麻烦 ， 费时 费力 ， 且容 易 出错 。 本 文基 于 Ｖ Ａ， Ｂ 针对 格里 森渐 缩齿 制 弧齿锥 齿轮开 发 了一套 计 算机 辅 助设 计 系统 ， 据所 受 载荷 ， 根 选定
锥齿轮的基本参数后 ， 自动计算弧齿锥齿轮的绘图用几何尺寸 、 可 齿宽中点参数 、 当量齿轮的端面参数和法 面参数 ； 进行受力分析 ， 接触强度和弯曲强度校核 ； 参数化绘制零件工作 图； 进行刀盘选择、 切齿计算 ； 自 并 动 将几何尺寸及切齿参数存储于中性文件 ， 用于三维建模和仿真分析 。
（） ２
式中 ， ｄ 一小轮大端分度圆直径 ； 一锥齿轮类型几何系数 ； ｅ Ｚ 一变位后强度影 响系数 ； Ｚ 一齿宽 比 系数； 一小轮转矩 ；ｑ—使用系数 ； 一接触疲劳计算的齿问载荷分布系数 ； 一齿数 比； 朋 一试验 ／ 磊 ｉ 齿轮的接触疲劳极限 ； ｒ一弯 曲疲劳强度计算 的齿向载荷分布系数 ； ， Ｋａ ｙ —齿 形系数 ； 一试验齿轮的
１ 系 统 流 程
系统流程如图 １ 所示
２ 主要功能模块 简介
２ １ 基本 参数 的输 入 ．
根据工作情况 ， 首先输人下列基本参数 。 （） Ｉ 齿数 比 （） ２ 小齿 轮轴 的功 率 Ｐ 转速 ｎ 、
（） ３ 轴交 角 ∑ ∑ ＝９ 。 常见 ０最 （ ） 向压力 角 ４法 常用 口 ＝ ５ ３ ¨。 （） 向 ６旋 顺 时针转 动 的主 动锥 齿轮 应为 左 旋 ， 动 锥 齿轮 应 为 右旋 ； 从
０ 引 言
弧齿锥齿轮传动因承载能力高 、 噪音低、 传动平稳等优点 ， 被广泛应用 于汽车、 飞机 、 船舶 、 精密机床、 工 程 机械 中 ， 其设计 及加 工 的精确 性直 接影 响其 成本 、 动质 量 和使 用 寿命 ， 由于 弧齿 锥 齿 轮齿 面几何 形 状 传 但 极其复杂 ， 计算参数有上百个 ， 在实际生产 中大多依靠经验类 比法选定 ， 不作强度计算 ， 导致结构偏大。而要 校核 强 度 ， 必须 运算 大量 繁琐 的公 式 ， 使用 很多 的设计 和工 艺标 准数 据 ， 要 翻阅许 多 图表 ， 工设计相 就 要 还 人
图 １ 系统流程图
通 常 ＝２ 。 ０
（） ５ 中点螺旋角Ｊ 螺旋角大 ， ８ 传动平稳 ， 但轴向力大 。 ＝ ５～ ０ ， 卢 ３ ４。
逆 时针 转 动时 ， 情况 相反 。
（） ７ 齿顶高系数 和顶隙系数 ｃ ’
收 稿 日期 ：０ １１ －７ ２ １—０２
７ ６
当 ｌ １ ２， ＝ ０时 ， ２。
弯 曲疲 劳极 限 ； 小轮齿 数 Ｚ一
小轮大端分度圆直径 ｄ 依据式（ ） 式（ ） １ 、 ２ 分别计算 ， 取两者中的较大值作为 ｄ 的初选值。 ， （ ）高度 变位 系数 ３ 为了提高小齿轮 的强度， 避免根切 ， 应增加小齿轮的齿顶高 ， 相应地减少大齿轮的齿顶 高， 一般取 。＝
第３卷 第３ ４ 期 ２１ ０ ２年 ７月
河北联合大学学报 （ 然科学版 ） 自 Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＨｅ ｅ Ｕ ｉ ｄＵｎｖ ｒｉ Ｎ ｔｒ ｃｅ ｃ ｄｔｎ ｏ ｒ ａ ｏ ｂ ｉ ｎｔ ｉｅｓ ｙ（ ａ ａ Ｓ ｉ ｅＥ ｉｏ ） ｅ ｔ ｕｌ ｎ ｉ
Ｖｏ ． ４ Ｎｏ ３ １３ ．
河北联合大学学报（ 自然科学版 ）
＝ ．５， ’＝ ．８ ； ｚ Ｏ ８ ｃ Ｏ １８ ￣ １＜ １ ， ２时
第３ ４卷
、 的取值 如 表 １ 示 。 ｃ 所
及 ｃ ’
表１ ｚ 。＜１ ＝ ０ ， ２， ２ 。
＝３ 。一４ 。 ５ ０ 的弧齿锥 齿轮的
２２ 初选 小齿轮 齿数 ： 大轮 大端分 度 圆直 径 ｄ 和变 位 系数 ． 、 ：
．
（） １ 小齿轮齿数 ＝ ， 两配对齿轮的齿数和不应小于 ４ 。根据传动 比， ０ 可计算小轮的最小齿数 ｚ ， ｚ ≥ ｚ 。 使 Ⅲ （） ２ 小轮大端分度圆直径 ｄ 的初选
根据 Ｔ １＝９５ ０Ｐｌｎ 计 算得 小轮 转矩 。 ．５Ｘ１ ／ １，
目前国际上锥齿轮强度计算公式有 Ｉ Ｓ Ｏ和美 国的 Ａ Ｍ Ｇ Ａ两个互不相容的方法 ， 经分析和处理 ， 导出了
０３（ ）： ． ９ １一
（ ） 向变位 系数 ４切 为使 大 小齿 轮 的强度接 近 ， 还应 采用 切 向变位 ， 使小齿 轮 的齿 厚增 大 ， 大齿 轮 的齿厚减 薄 ， 使 ＝一 ，
Ｊ １２ １ ｕ． ０ ２
文章编号 ：０ ５２ １ （ ０２ ０ －０ ５ ５ ２ ９ －７ ６ ２ １ ）３０ ７ － ０
基 于 Ｖ Ａ的格 里 森 弧齿 锥 齿 轮 计 算 机 辅助 设计 系统 Ｂ
冯 立艳 ， 田明瑜 ， 刘春 华 ， 刘腾 ， 马志好
（ 河北联 合大学 机械工程学院 ， 河北 唐山 ０ ３０ ） ６ ０ ９
供初 步设计 的“ 统一公 式 ” 如 下 。
接触强度 ： ＝ｅ ６ × ｄ ｚＺ
／ ． 肌） ｑＫ／（ ２ ｉ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ．＿
一
（） １
３ 厂— ——— ——— ———— ——— ——— ——■ ＝＝＝＝ ＝＝＝ 一
弯曲强度： ＝４ ｄ ２ Ｘ√
／ ｜ ／ ＋ ）× ｚ （ ｍ￣ １ １ ｎ ｕ
