圆柱齿轮传动参数化设计系统的开发

《圆柱齿轮传动参数化设计系统的开发》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第40卷第2期2010年3月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．40No．2Mar．2010圆柱齿轮传动参数化设计系统的开发党永刚(中国航空计算技术研究所，陕西西安710068)摘要：在AutoCAD的二次开发环境VisualLISP中，研究并开发了外啮合圆柱齿轮传动设计系统。系统以最新版《机械设计手册》为依据，采用DCL定义对话框，创建交互式用户界面，运用VisualLISP程序驱动对话框界面，完成设计数据的动态获取和反馈，从而实现渐开线圆柱齿轮的传动设计，包括：设计计算、强度校核和零件的参数化绘图。系统界面友好、设计流程符合工程设计习惯，

2、能有效提高设计效率，减少重复性工作。关键词：圆柱齿轮；参数化设计；参数化绘图；VisualLISP；二次开发；中图分类号：TP391．72文献标识码：A文章编号：1671．654X(2010)02．0091．04引言齿轮机构可用于传递任意两轴之间的动力和运动，是现代机器中应用广泛的传动机构之一，具有传动比不变、结构紧凑、寿命长、传递功率和适用速度范围大等特点。而作为齿轮机构的典型机构外啮合变位斜齿圆柱齿轮，其应用更为普遍，但外啮合变位斜齿圆柱齿轮设计公式繁多，设计过程繁琐，需反复查阅大量数据，导致设计周期长，且易出现设计计算错误，这对它的应用和发展有一定的阻碍，因此，将现代CAD技术应

3、用于该齿轮的设计很有必要【lJ。针对这一情况，本文依据《机械设计手册》[2,33，采用AutoCAD二次开发技术，研究并开发了外啮合变位斜齿圆柱齿轮的参数化设计系统，该系统人机界面友好、操作符合工程设计习惯，能实现齿轮传动的强度设计与校核，并在此基础上完成齿轮的参数化绘图，从而提高齿轮传动设计的效率和质量，缩短产品开发周期。1系统功能结构与流程1．1系统功能结构本文开发的圆柱齿轮参数化设计系统的主要功能有：齿轮传动的设计计算、强度校核和齿轮零件的参数化绘图，而强度校核又分为齿面接触强度校核和轮齿弯曲疲劳强度校核两部分，系统功能结构如图1所示，此外，该系统能够将齿轮传动设计过程中的所有关

4、键数据结果以文本文件的形式存储，以便与实现传动设计过程中数据的动态传递和反馈。对于系统各功能部分的管理，通过系统管理模块来实现。轮传曩蓥统管齿轮传动初步设计模块齿面接触强度校核模决齿轮弯曲疲劳强度校核模块零件图绘图模块图l齿轮传动设计系统功能结构1．2基本流程设计条件参数输入(功率、转速等)按齿面接触强度初步设计确定基本参数齿面接触强度校核齿根弯曲强度校核图2系统工作流程警告提示数据文件一般地说，齿轮传动的失效主要是轮齿的失效，而常见的轮齿失效形式为轮齿折断和工作齿面磨损、点蚀、胶合及塑性变形等，由于尚未建立起广为工程实际使用而且行之有效的计算方法及设计数据，所以为保证齿轮在工作中，具

5、有足够的、相应的工作能力，以保证在整个工作寿命期间不致失效，对于一般使用的收稿日期：2009·08·18作者简介：党永刚(1977一)，男，陕西富平人，工程师，研究方向为结构设计。·92·航空计算技术第40卷第2期齿轮传动，通常只按保证齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算”J。据此，本文系统的工作流程如图2所示。系统根据使用者输入的设计条件参数，如传动功率、传动比和转速等，首先按照齿面接触强度进行初步设计，确定齿轮的基本参数，包括：分度圆直径、齿距、齿根高、齿顶高等。接着针对齿轮传动的齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度进行强度校核。在理想的工作条件下，齿轮轮齿的接触区利

6、用轮齿的全部工作齿形，在任何区域都没有载荷集中，并且接触斑点在轮齿的齿顶和端部逐渐变弱。在这种情况下，齿轮具有最大的承载能力，并且能够平稳和无噪声地运转。然而在所有的工作条件下，要得到这样理想的轮齿接触区实际上是不可能的。如果轮齿的载荷，速度以及温度等条件都在一个非常窄的范围时，有可能接近于这种理想情况。通常。要求齿轮在宽阔的条件范围下工作，因此，齿轮的设计、制造和安装必须以折中考虑为基础，强度(弯曲应力)和耐久性(接触应力)两者都应在允许极限之内。接触强度的计算基础是两啮合齿面间的赫兹接触应力，该应力与轮齿载荷的平方根成正比。齿面应力和齿根应力具有不同的本质特性，从而对任何特定材料导

7、致不同的许用极限。载荷和载荷修正分析对于这两种情况一般都是相同的，而应力修正系数可能不同bJ。针对校核合格的情况，系统调用绘图模块依据设计计算齿轮参数绘制出齿轮的零件图，若校核不合格，则返回重新进行设计计算，直至校核合格。2利用VisualLISP实现圆柱齿轮传动设计系统2．1用户界面与系统驱动程序本文系统在AutoCAD2004的二次开发环境Visu．alLISP中，系统采用对话框控制语言(DCL)创建齿轮传动设计系统的界面，该界面是一种边界