齿轮机构的参数化设计 毕业设计.doc

齿轮机构的参数化设计学 院：专 业：姓 名：指导老师：机械与车辆学院机械电子工程学 号：职 称：教授中国xx二一二年五月毕业设计诚信承诺书本人郑重承诺：本人承诺呈交的毕业设计（论文）齿轮机构的参数化设计是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计（论文）使用的数据真实可靠。本人签名： 日期 年 月 日 齿轮机构的参数化设计摘 要齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动，具有承载能力大，效率高，传动比准确，结构紧凑，工作可靠，使用寿命长等优点。但是，齿轮传动设计的过程需查阅大量的图表并进行复杂的计算，给设计工作者带来了很大的困难。将设计过程中的图表进行了统计和拟合，从而达到可编程的目的，然后利用vb语言将所需要的数据直接导入计算机系统，求解出多种设计方案，希望能给设计人员提供参考。最后实现vb 和catia 连接, 开发了用户选择齿轮种类和参数输入界面, 最终程序控制catia 参数表, 根据界面输入参数自动进行模型再生, 以实现齿轮类零件便捷化设计的目的。关键词：vb；齿轮；设计；catia；参数化；齿轮parametric design of the gear mechanismabstractthe gear transmission is most widely used in mechanical transmission with large carrying capacity，high efficiency，precise gear ratio，compact structure，reliable operation and long lifehowever，the gear transmission design process needs a large number of complex charts and calculations，which causes great difficulty for designersthis article fits the charts and statics in the process of design to make them programmed，and then uses vb language to input the data that needed directly into the computer system ，which provides several schemes to be selected for designersfinally，connection of vb and catia is realized and user interface of choosing kind of gear and inputting parameter are developed. by final program parameter table of catia is controlled. base on interface input parameter and model regeneration, promptly design of gear parts is realized.keywords: vb;；gear；design；catia；parameterization ；gear目 录第1章 绪论- 0 -1.1 参数化技术概述- 0 -1.2 参数化技术研究现状- 0 -1.3 参数化技术研究内容、意义、研究背景- 1 -1.3.1 本论文研究的内容- 1 -1.3.2 本论文研究的背景、意义- 1 -第2章 齿轮传动设计理论- 2 -2.1 齿轮传动的失效形式和设计准则- 2 -2.2 齿轮常用材料及热处理- 3 -2.3 齿轮传动精度简介- 5 -2.4 直齿圆柱齿轮传动的设计- 6 -2.5 斜齿圆柱齿轮传动的设计- 12 -2.6 圆锥齿轮传动的设计- 15 -2.7 蜗轮蜗杆传动的设计- 17 -第3章 用vb语言开发齿轮机构参数化过程- 18 -3.1 visual basic 6.0软件简介- 18 -3.2系统方案设计- 19 -3.3齿轮参数化的过程- 19 -3.3.1 界面设计- 20 -3.3.2 程序设计- 22 -第4章 基于vb与catia软件环境下齿轮参数设计与开发- 26 -4.1 catia软件功能的介绍- 26 -4.2 vb与catia的接口及开发流程- 26 -4.3齿轮参数化开发过程10- 27 -4.3.1 渐开线的形成11- 27 -4.3.2 参数的输入- 28 -4.3.3 建模过程和具体操作- 28 -第5章 总结及展望- 32 -致 谢- 33 -参考文献- 34 -附 录- 35 -1. 齿轮参数化软件源代码- 35 -2. 外文文献和翻译- 59 - 63 -第1章 绪论1.1 参数化技术概述参数化设计（parametric design）,也称为尺寸驱动（dimension-driven），是通过改动设置图形的某一部分或某几个部分的尺寸，或者修改编辑已经定义好的参数，自动完成对图形中相关部分的改动，从而实现对图形的驱动1。参数化设计是cad技术在实际应用中提出的课题。机械设计是一个创造性的活动，是一个反复修改、不断完善的过程。同时，对很多企业，设计工作往往是变型或系列化设计，新的设计经常用到已有的设计成果。据不完全统计，零件的结构要素90%以上是通用或标准化的，零件有7%80%是相似的。在参数化设计技术出现以前，传统的cad使用方法是先绘制精确的图形，再从中抽象几何关系，设计只存储最后的结果，而不关心设计的过程。这种设计系统不支持初步设计过程，缺乏变参数设计功能，不能良好的自动处理对已有图形的修改，不能有效地支持变型化、系列化设计，从而使得设计周期长、设计费用高、设计中存在大量重复劳动，严重影响了设计的效率，无法满足市场的需求。在这种情况下，参数化设计方法应运而生。参数化设计方法是一种全新的思维方式来进行产品的创建和修改设计。参数化设计是以约束造型为核心、以尺寸驱动为特征。在参数化设计中采用参数化模型，设计者可以通过调整参数来修改和控制几何形状，实现产品的精确造型，而不必在设计时专注于产品的具体尺寸。参数化设计方法储存了设计的全过程，能设计出一些列而不是单一的产品模型；对已有的设计的修改，只需变动相应的参数，而无需运行产品设计的全过程。因此参数化设计更符合工程设计的习惯，极大的提高了设计效率，缩短了设计周期，减少了设计过程中信息的储存量，降低了设计费用，从而增强了产品的市场竞争力。1.2 参数化技术研究现状齿轮机构用于传递空间任意两轴间的运动和动力，具有质量小、体积小、传动比大和效率高等优点，已经广泛应用于汽车、船舶、机床、矿山冶金等领域，它几乎适用于一切功率和转速范围，是现代机械中应用最广泛的一种传动机构。目前齿轮传动技术已成为世界各国机械传动发展的重点之一。提高齿轮的设计质量和效率已经成为提高机械产品的效率和关键。齿轮类零件参数化设计，国内外很多学者进行了研究。张文丽用vb二次开发pro/engineer建立齿轮参数化模型系统的设计2。张继春采用pro/engineer实现了对结构形状基本相同而尺寸大小不同的一系列机械零件的参数化的二次开发实用3。姜美荣、黄恺、韩玉等人以proe为环境实现了点线啮合齿轮参数化的建模4。李丛德、王得胜实现了基于vb的solidworks渐开线齿轮二次开发方法研究5等。但实现一系列化的从改变初始条件到自动生成齿轮模型及最终选择齿轮类型的参数化设计还很少，随着计算机技术的飞速发展，对齿轮参数化设计系列化，模型化有实际应用意义。1.3 参数化技术研究内容、意义、研究背景1.3.1 本论文研究的内容为了实现实现一系列化的从改变初始条件到自动生成齿轮模型及最终选择齿轮类型的参数化设计，本文选择vb语言作为开发工具。在齿轮的设计中，计算一个齿轮的各几何尺寸时，直接用公式就可以计算出结果，但是当我们要计算多个甚至更多个齿轮的几何尺寸时，就变得十分繁琐，这里使用vb编写了一个程序，解决了这一问题。所谓参数化设计是指设计图形的拓扑关系不变，尺寸形状由一组参数进行约束，参数与图形的控制尺寸有显式的对应。参数化设计与传统设计相比，最大的特点是它储存了整个设计过程，使工程技术人员可以通过更改某些约束参数的数值即可快速获得不同的零件。本设计用vb编程使计算过程简单化，提高了计算精度，且能够方便的看到计算结果，大大提高了工作效率。齿轮传动机构包括直齿圆柱齿轮，斜齿圆柱齿轮，直齿斜齿圆锥齿轮机构，蜗轮蜗杆机构等。在vb界面下选择闭式齿轮还是开式齿轮传动，选择齿轮材料和热处理方法得出材料的应力极限值，小齿轮或大齿轮的额定功率，转速，齿数或传动比等，传动的类型（单向还是双向）传动比误差范围等最后计算得出各齿轮的参数。1.3.2 本论文研究的背景、意义1.齿轮在现代工业中有着重要的地位及广泛的应用，随着时代的发展和科技的进步，齿轮的各个方面的性能都要求能满足个方面生产的需求。这就需要我们对齿轮进行参数化设计，使齿轮的性能更加好，精度更加高，这将使生产出来的产品的质量更好！2.对齿轮的设计进行一次全面深入的研究，可以检验并整合我大学四年来对所学习的专业知识，并促使我将理论知识应用于实际设计中， 最终提高自身把理论知识转化为市场所需的产品的能力。3.提高进行机械设计的能力，包括计算、绘图和使用设计数据、手册、标准和规范等能力。4.通过对vb的使用让我掌握了一种新的编程语言，拓宽了我对编程的认识。巩固了我的编程思路，通过对软件的开发，使我更好的了解参数化的过程。5.通过catia系统的图形功能，对所研究零件进行参数化定义及三维可视化显示，使设计结果直观明了，易于修改和完善，进而缩短总体产品的设计制造周期。第2章 齿轮传动设计理论2.1 齿轮传动的失效形式和设计准则一、齿轮传动的失效形式6齿轮传动是靠齿与齿的啮合进行工作的，轮齿是齿轮直接参与工作的部分，所以齿轮的失效主要发生在轮齿上。主要的失效形式有轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合以及塑性变形等。1.轮齿折断 轮齿折断通常有两种情况：一种是由于多次重复的弯曲应力和应力集中造成的疲劳折断；另一种是由于突然产生严重过载或冲击载荷作用引起的过载折断。尤其是脆性材料（铸铁、淬火钢等）制成的齿轮更容易发生轮齿折断。两种折断均起始于轮齿受拉应力的一侧，如图2-1所示。增大齿根过渡圆角半径、改善材料的力学性能、降低表面粗糙度以减小应力集中，以及对齿根处进行强化处理（如喷丸、滚挤压）等，均可提高轮齿的抗折断能力。2.齿面点蚀 轮齿工作时，齿面啮合处在交变接触应力的多次反复作用下，在靠近节线的齿面上会产生若干小裂纹。随着裂纹的扩展，将导致小块金属剥落，这种现象称为齿面点蚀，如图2-2所示。齿面点蚀的继续扩展会影响传动的平稳性，并产生振动和噪声，导致齿轮不能正常工作。点蚀是润滑良好的闭式齿轮传动常见的失效形式。开式齿轮传动，由于齿面磨损较快，很少出现点蚀。提高齿面硬度和降低表面粗糙度值，均可提高齿面的抗点蚀能力。3.齿面磨损 轮齿啮合时，由于相对滑动，特别是外界硬质微粒进入啮合工作面之间时，会导致轮齿表面磨损。齿面逐渐磨损后，齿面将失去正确的齿形（图2-3），严重时导致轮齿过薄而折断，齿面磨损是开式齿轮传动的主要失效形式。图2-1轮齿折断 图2-2齿面点蚀 图2-3齿面磨损为了减少磨损，重要的齿轮传动应采用闭式传动，并注意润滑。4.齿面胶合 在高速重载的齿轮传动中，齿面间的压力大，温升高，润滑效果差，当瞬时温度过锆石，将使两齿面局部熔融、金属相互粘连，当两齿面作相对运动时，粘住的地方被撕破，从而在齿面上沿着滑动方向形成带状或大面积的伤痕（图2-4），低速重载的传动不易形成油膜，摩擦发热虽不大，但也可能因重载而出现冷胶合。图2-4齿面胶合 图2-5齿面塑性变形采用粘度较大或抗胶合性能好的润滑油，降低表面粗糙度以形成良好的润滑条件；提高齿面硬度等均可增强齿面的抗胶合能力。5.齿面塑性变形 硬度较低的软齿面齿轮，在低速重载时，由于齿面压力过大，在摩擦力作用下，齿面金属产生塑性流动而失去原来的齿形（图2-5）提高齿面硬度和采用粘度较高的润滑油，均有助于防止或减轻齿面塑性变形。二、设计准则齿轮传动的失效形式不大可能同时发生，但却是互相影响的。例如齿面的点蚀会加剧齿面的磨损，而严重的磨损又会导致轮齿折断。在一定条件下，由于上述第1、2种失效形式是主要的。因此，设计齿轮传动时，应根据实际工作条件分析其可能发生的主要失效形式，以确定相应的设计准则。对于软齿面（硬度350hbs）的闭式齿轮传动，润滑条件良好，齿面点蚀将是主要的失效形式，在设计时，通常按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。对于硬齿面（硬度350hbs）的闭式齿轮传动，抗点蚀能力较强，轮齿折断的可能性大，在设计计算时，通常按齿根弯曲疲劳强度设计，再按齿面接触疲劳强度校核。开式齿轮传动，主要失效形式是齿面磨损。但由于磨损的机理比较复杂，目前尚无成熟的设计计算方法。故只能按齿根弯曲疲劳强度计算，用增大模数10%20%的办法来考虑磨损的影响。2.2 齿轮常用材料及热处理由轮齿失效形式可知，选择齿轮材料时，应考虑以下要求：轮齿的表面应有足够的硬度和耐磨性，在循环载荷和冲击载荷作用下，应有足够的弯曲强度。即齿面要硬，齿芯要韧，并具有良好的加工性和热处理性。制造齿轮的材料主要是各种钢材，其次是铸铁，还有其它非金属材料。一、钢钢材可分为锻钢和铸钢两类，只有尺寸较大（d 400600mm）, 结构形状复杂的齿轮宜用铸钢外，一般都用锻钢制造齿轮。软齿面齿轮多经调质或正火处理后切齿，常用45、40cr等。因齿面硬度不高，易制造，成本低，故应用广，常用于对尺寸和重量无严格限制的场合。由于在啮合过程中，小齿轮的轮齿接触次数比大齿轮多。因此，若两齿轮的材料和齿面硬度都相同时，则一般小齿轮的寿命较短。为了使大、小齿轮的寿命接近，应使小齿轮的齿面硬度比大齿轮的高出3050hbs。对于高速、重载或重要的齿轮传动，可采用硬齿面齿轮组合，齿面硬度可大致相同。二、铸铁由于铸铁的抗弯和耐冲击性能都比较差，因此主要用于制造低速、不重要的开式传动、功率不大的齿轮。常用材料有ht250、ht300等。非金属材料对高速、轻载而又要求低噪音的齿轮传动，也可采用非金属材料，加夹布胶木、尼龙等。常用的齿轮材料，热处理方法、硬度、应用举例见表2-1。表2-1常用的齿轮材料、热处理硬度和应用举例材 料牌号热处理方法硬 度应用举例齿 芯 hbs齿面hrc优质碳素钢35正火150180低速轻载的齿轮或中速中载的大齿轮451622175018022045调质217255合 金 钢35simn21726940cr241286优质碳素钢35表面淬火1802104045高速中载、无剧烈冲击的齿轮。如机床变速箱中的齿轮452172554050合 金 钢40cr241286485520cr渗碳淬火5662高速中载、承受冲击载荷的齿轮。如汽车、拖拉机中的重要齿轮20crmnti566238crmoala氮化229850hv载荷平稳、润滑良好的齿轮铸 钢zg45正火163197重型机械中的低速齿轮zg55179207球墨铸铁qt700-2225305可用来代替铸钢qt600-2229302灰 铸 铁ht250170241低速中载、不受冲击的齿轮。如机床操纵机构的齿轮ht300187255 2.3 齿轮传动精度简介一、精度等级渐开线圆柱齿轮标准（gb/t1009588）中，规定了12个精度等级，第1级精度最高，第12级最低。一般机械中常用78级。高速、分度等要求高的齿轮传动用6级，对精度要求不高的低速齿轮可用9级。根据误差特性及它们对传动性能的影响，齿轮每个精度等级的公差划分为三个公差组，即第 i公差组（影响运动准确性），第ii公差组（影响传动平稳性），第iii公差组（影响载荷分布均匀性）。一般情况下，可选三个公差组为同一精度等级，也可以根据使用要求的不同，选择不同精度等级的公差组组合。常用的齿轮精度等级与圆周速度的关系及使用范围见表2-2。表2-2齿轮传动精度等级（第ii公差组及其应用）精度等级齿面硬度hbs圆周速度v(m.s-1)应用举例直齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮直齿圆锥齿轮635018369 高速重载的齿轮传动，如机床、汽车中的重要齿轮，分度机构的齿轮，高速减速器的齿轮等3501530735012256高速中载或中速重载的齿轮传动，如标准系列减速器的齿轮，机床和汽车变速箱中的齿轮等350102083506123一般机械中的齿轮传动，如机床、汽车和拖拉机中的一般齿轮，起重机械中的齿轮，农业机械中的重要齿轮等350599350482.5低速重载的齿轮，低精度机械中的齿轮等35036注：第i、iii公差组的精度等级参阅有关手册，一般第iii公差级不低于第ii公差组的精度等级。二、齿侧间隙考虑到齿轮制造以及工作时轮齿变形和受热膨胀，同时为了便于润滑，需要有一定的齿侧间隙。合适的侧隙可通过适当的齿厚极限偏差和中心距极根偏差来保证，齿轮副的实际中心距越大、齿厚越小，则侧隙越大。标准中规定渐开线圆柱齿轮的齿厚偏差有c、d、e、f、g、h、j、k、l、m、n、p、r、s等14种，每种代号所规定的齿厚偏差值可查有关手册。在齿轮工作图上用代号表示精度等级和齿厚极限偏差。例：877gm gb/t1009588代号，从左至右表示第i、ii、iii公差组精度等级分别为8级、7级、7级，齿厚上偏差代号为g、下偏差代号为m。2.4 直齿圆柱齿轮传动的设计一、轮齿的受力分析a) b)图2-6 直齿圆柱齿轮传动的受力分析图2-6所示为齿轮啮合传动时主动齿轮的受力情况，不考虑摩擦力时，轮齿所受总作用力fn将沿着啮合线方向，fn称为法向力。fn在分度圆上可分解为切于分度圆的切向力ft和沿半径方向并指向轮心的径向力fr 。 圆周力 ft= n径向力 fr= ft tg n (2-1)法向力 fn= n式中:d1为主动轮分度圆直径,mm；为分度圆压力角，标准齿轮=20。设计时可根据主动轮传递的功率p1（kw）及转速n1(r/min)，由下式求主动轮力矩 t1=9.55106 （n mm） (2-2)根据作用力与反作用力原理，ft1=-ft2，ft1是主动轮上的工作阻力，故其方向与主动轮的转向相反，ft2是从动轮上的驱动力，其方向与从动轮的转向相同。同理，fr1=-fr2，其方向指向各自的轮心。二、载荷与载荷系数由上述求得的法向力fn为理想状况下的名义载荷。由于各种因素的影响，齿轮工作时实际所承受的载荷通常大于名义载荷，因此，在强度计算中，用载荷系数k考虑各种影响载荷的因素，以计算载荷fnc代替名义载荷fn。其计算公式为 (2-3)式中：k为载荷系数，见表2-3。表2-3 载荷系数k原动机工作机的载荷特性均匀、轻微冲击中等冲击大冲击电动机多缸内燃机单缸内燃机11.21.21.61.61.81.21.61.61.81.82.01.61.81.92.12.22.4图2-7危险截面位置及应力三、齿根弯曲疲劳强度计算齿根处的弯曲强度最弱。计算时设全部载荷由一对齿承担，且载荷作用于齿顶，将轮齿看作悬臂梁，其危险截面可用30o切线法确定，即作与轮齿对称中心线成30o夹角并与齿根过渡曲线相切的两条直线，连接两切点的截面即为齿根的危险截面，如图2-7所示。运用材料力学的方法，可得轮齿弯曲强度校核的公式为 = 或 f = (2-4)或由上式得计算模数m的设计公式 m (2-5)式中:=b/d1称齿宽系数（b为大齿轮宽度），由表2-4查取；称为齿形系数，由图2-8查取；为弯曲许用应力，由式2-8计算。表2-4齿宽系数=b/d1齿 轮 相 对 轴 承 位 置 齿 面 硬 度 350hbs350hbs 对 称 布 置 0.8 1.4 0.4 0.9非 对 称 布 置 0.6 1. 2 0.3 0.6悬 臂 布 置 0.3 0.4 0.2 0.25 图2-8外齿轮齿形系数yfs四、齿面接触疲劳强度计算齿面接触疲劳强度计算是为了防止齿间发生疲劳点蚀的一种计算方法，它的实质是使齿面节线处所产生的最大接触应力小于齿轮的许用接触应力，齿面接触应力的计算公式是以弹性力学中的赫兹公式为依据的，对于渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，其齿面接触疲劳强度的校核公式为 或 (2-6)将上式变换得齿面接触疲劳强度的设计公式 d1 (2-7)式中：“”分别用于外啮合、内啮合齿轮；ze为齿轮材料弹性系数，见表2-5；zh为节点区域系数，标准直齿轮正确安装时zh =2.5；h为两齿轮中较小的许用接触应力，由式2-9计算；u为齿数比，即大齿轮齿数与小齿轮齿数之比。表2-5齿轮材料弹性系数ze （） 大齿轮材料小齿轮材料钢铸 钢铸 铁球 墨 铸 铁钢1898188916541814铸 钢1889188016141805五、设计参数的选择及许用应力1.主要参数的选择(1)齿数z。对于软齿面的闭式传动，在满足弯曲疲劳强度的条件下，宜采用较多齿数，一般取z1=2040。因为当中心距确定后，齿数多，则重合度大，可提高传动的平稳性。对于硬齿面的闭式传动，首先应具有足够大的模数以保证齿根弯曲强度，为减小传动尺寸，宜取较少齿数，但要避免发生根切，一般取z1=1720。(2)模数m。模数影响轮齿的抗弯强度，一般在满足轮齿弯曲疲劳强度条件下，宜取较小模数，以增大齿数，减少切齿量。(3)齿宽系数d。齿宽系数是大齿轮齿宽b和小齿轮分度圆直径d1之比，增大齿宽系数，可减小齿轮传动装置的径向尺寸，降低齿轮的圆周速度。但是齿宽越大，载荷分布越不均匀。为便于装配和调整，常将小齿轮齿宽加大510mm，但设计计算时按大齿轮齿宽计算。2.许用应力一般的齿轮传动，其弯曲疲劳许用应力为f=yn (2-8)接触疲劳许用应力为h= zn (2-9)式中：flim为齿轮单向受载时的弯曲疲劳极限，查图2-9；hlim为接触疲劳极限，查图2-10，由于实验齿轮的材质、热处理等性能的差异，实验值有一定的离散性，故图示数据为中间值；受对称循环变应力的齿轮（如惰轮，行星轮），应将图中查得数值乘以0.7；sf、sh为疲劳强度的最小安全系数，通常sf=1、sh =1，对于损坏后会引起严重后果的，可取sf=1.5、sh=1.251.35；yn、zn为寿命系数，用以考虑当齿轮应力循环次数nn0时，许用应力的提高系数，其值分别查图2-11、2-12，图中横坐标为应力循环次数n，按下式计算：式中：n为齿轮转速（r/min）； j为齿轮每转一周，同一侧齿面啮合的次数；为齿轮在设计期限内的总工作时数，h。图2-9齿轮材料的flim图2-10 齿轮材料的hlim图2-11弯曲疲劳寿命系数yn图2-12接触疲劳寿命系数zn要完成参数化首先要拿一个实例设计出一套直齿圆柱齿轮的数据，并将这个过程编辑到程序中，将初始条件改变之后，通过已经编辑好的程序就能重新计算出另外的齿轮数据，这样就能完成齿轮机构的参数化。下面用机械设计书中的例题来设计一套标准直齿圆柱齿轮的数据。例2-1设计一带式运输机减速器的直齿圆柱齿轮传动，已知i=4, n1=750r/min,传递功率p=5kw，工作平稳，单向传动，单班工作制，每班8h，工作期限10年。解：设计算过程和结果如下表所示：计 算 与 说 明结 果1.选择齿轮精度等级。运输机是一般工作机械，速度不高，故用8级精度8级精度2.选材与热处理。该齿轮传动无特殊要求，为制造方便，采用软齿面，大小齿轮均用45钢，小齿轮调质处理，齿面硬度：229286hbs，大齿轮正火处理，齿面硬度：169217hbs。小齿轮45钢调质处理、大齿轮正火处理3.按齿面接触疲劳强度设计。该传动为闭式软齿面，主要失效形式为疲劳点蚀，故按齿面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。设计公式为：d1(1) 载荷系数k ，按表2-3 取k =1.2(2) 转矩 t1=9.55106 = 9.55106 =63666.7n.mm(3) 接触疲劳许用应力 h= zn按齿面硬度中间值查图2-10查得=600mpa，=550 mpa按一年工作300天计算，应力循环次数 =607501103008=1.08109 n2=2.7108由图2-12 得接触疲劳寿命系数 zn1=1， zn2=1.08（，n0=109） 按一般可靠性要求，取 =1 则 600 mpa =594 mpa取 =594 mpa(4) 计算小齿轮分度圆直径d1。查表2-4 按齿轮相对轴承对称布置取=1.08, zh=2.5,查表2-5得 ze=189.8 将以上参数代入下式d1 =48.3mm取d1=50mm(5)计算圆周速度 v = 1.96m/s 因vn0) yn2=1 (n0=3106 ,n2n0)按一般可靠性要求，取弯曲疲劳安全系数sf=1,则 =yn1=240 mpa =yn2 =220mpa(3)校核计算=88.6 mpa =/=83.53 mpa n 0）按一般可靠性要求取sh =1，则 =600mpa =594mpa查表2-4取=1.1； 查表2-5得 ze =189. 8。(4)计算小齿轮分度圆直径 d1 =55.35mmk=1.3t1= 98453.6 n.mm=594mpa取 d1=60 mm4.确定主要参数(1)齿数 取z1=20 , 则z2=z1i=204.6=92(2)初选螺旋角 0=15(3)确定模数 mn=d1cos=55.35cos15/ 20=2.67 mm查表,取标准值mn=2.75mm(4)计算中心距a d2=d1 i =55.354.6=254.61mm初定中心距 a0=（d1+d2）/ 2=(55.35+254.61)/2=154.98mm 圆整取 a=160mm(5)计算螺旋角 cos=mn(z1+z2)/2a=2.75(20+92)/(2160)=0.9625 则 =154426， 在8 20的范围内，故合适。(6)计算主要尺寸 分度圆直径 d1=mn z1 / cos=2.7520 / 0.9625=57.14mmd2=mn z2 / cos=2.7592 / 0.9625=262.86mm齿宽 b=d1=1.157.14=62.85mm取 b2=65mm；b1=b2+5mm=70mm。z1=20z2=92mn=2.75mma=160mm=154426d1=57.14mmd2=262.86mmb2=65mmb1=70mm5.验算圆周速度v1 v1=n1d1 / (601000)=3.1497057.14 / (601000)=2.90m/s，v6 m/s, 故取8级精度合适8级齿轮精度合适6.校核弯曲疲劳强度 =yfs(1)齿形系数yfs zv1=z1/cos=20 / 0.9625=20.78 zv2=z2 / cos=92 / 0.9625=95.58由图2-8得yfs1=4.31，yfs2=3.93。(2)弯曲疲劳许用应力 按齿面硬度中间值由图2-9得：=240mpa, =220mpa由图2-11得yn1=1, yn2=1；取sf=1, 则 =240mpa =220mpa =yfs =86.41 mpa mpa =240mpa=220mpa强度足够2.6 圆锥齿轮传动的设计一、 轮齿受力分析图2-14直齿圆锥齿轮的受力分析一对直齿圆锥齿轮啮合传动时，如果不考虑摩擦力的影响，轮齿间的作用力可以近似简化为作用于齿宽中点节线的集中载荷fn，其方向垂直于工作齿面。如图2-14所示主动锥齿轮的受力情况，轮齿间的法向作用力fn可分解为三个互相垂直的分力：圆周力ft1、径向力fr1 和轴向力fa1。各力的大小为：= (2-15)式中：dm1为主动锥齿轮分度圆锥上齿宽中点处的直径，也称分度圆锥的平均直径，可根据锥距r、齿宽b和分度圆直径d1确定，即： dm1=（10.5）d1 (2-16)式中:称齿宽系数，通常取=0.250.35圆周力的方向在主动轮上与回转方向相反,在从动轮上与回转方向相同;径向力的方向分别指向各自的轮心;轴向力的方向分别指向大端。根据作用力与反作用力的原理得主、从动轮上三个分力之间的关系：ft1 =ft2、 fr1=fa2、 fa1= fr2 ，负号表示方向相反。二、齿面接触疲劳强度计算直齿圆锥齿轮的失效形式及强度计算的依据与直齿圆柱齿轮基本相同，可近似按齿宽中点的一对当量直齿圆柱齿轮来考虑。将当量齿轮有关参数代入直齿圆柱齿轮齿面接触疲劳强度计算公式，则得圆锥齿轮齿面接触疲劳强度的计算公式分别为 (2-17)d1 (2-18)式中：ze为齿轮材料弹性系数，见表2-5；zh为节点啮合系数，标准齿轮正确安装时zh =2.5；为许用应力，确定方法与直齿圆柱齿轮相同。三、齿根弯曲疲劳强度计算将当量齿轮有关参数代入直齿圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度计算公式，则得圆锥齿轮齿根弯曲疲劳强度的计算公式为 (2-19) m (2-20)式中：为齿形系数，应根据当量齿数zv（zv=z/cos）由图2-8查得；为许用弯曲应力，确定方法与直齿圆柱齿轮相同。在这里就不用实例来展现锥齿轮的设计过程了。2.7 蜗轮蜗杆传动的设计一、 轮齿受力分析法向力可分解为三个分力：圆周力ft，轴向力fa，径向力fr，且有如下关系：ft1 = fa2=2t1 / d1fa1 = ft2=2t2 / d2 (2-21)fr1 = fr2= ft2 tan式中：1、2分别为作用在蜗杆与蜗轮上的扭矩。二、齿面接触疲劳强度计算蜗杆传动的失效形式与齿轮传动相似。但因蜗杆与蜗轮齿面时间有较大的相对滑动，所以发热量大。而蜗杆的齿轮强度又总是高于蜗轮的轮齿强度，故蜗轮轮齿首先失效。其失效形式主要是蜗轮齿面胶合、磨损和点蚀等。由于蜗轮齿轮的形状复杂，精确计算比较困难，通常按斜齿圆柱齿轮传动做近似计算6。这里只给出导出结果。校核公式 (2-22)设计公式 m2d115900z2h2kt2 (2-23)式中：1为蜗轮轴传递的转矩，k为载荷系数，为蜗轮材料的许用接触应力，其余符号意义同前。三、齿根弯曲疲劳强度计算蜗轮轮齿根弯曲疲劳强度的计算公式为校核公式 f=2000kt2yfa2d1d2mcosf (2-24)设计公式 m2d12000kt2yfa2z2fcos (2-25)式中：为蜗轮的齿形系数，应根据当量齿数zv2由图2-8查得；为蜗轮材料的许用弯曲应力，其余符号的含义同前。第3章 用vb语言开发齿轮机构参数化过程3.1 visual basic 6.0软件简介在选择程序语言时，要考虑到开发语言功能是否强大，技术是否先进，使用是否方便，同时还要考虑开发所花费的时间及效果。在齿轮传动参数化设计模块中，采用vb语言作为开发工具，之所以选择vb语言作为开发工具，是因为microsoft visual basic(简称vb)是一种在windows环境下的、可视的面向对象的程序设计语言，它将windows编程的复杂性封装起来，使用可视化设计应用程序，提高了应用程序的开发效率，并且具有功能强大，易学易用，编程简洁等特点。在其图形用户界面上通过操作界面元素，如菜单、按钮、对话框、编辑框、单选框、复选框、列边框和滚动条等，由可视开发工具自动生成应用软件；并且用vb开发的应用软件具有良好的可移植性和可扩充性7。从任何标准来说，vb都是世界上使用人数最多的语言不仅是盛赞vb的开发者还是抱怨vb的开发者的数量。它源自于basic编程语言。vb拥有图形用户界面（gui）和快速应用程序开发（rad）系统，可以轻易的使用dao、rdo、ado连接数据库，或者轻松的创建activex控件。程序员可以轻松的使用vb提供的组件快速建立一个应用程序。visual basic 6.0在数据访问方面有了很大的改进，新的ado组件让对大量数据快速访问成为可能。数据环境和新的报表功能也让数据开发有了全新的体验。visual basic 借助com/com+强大的功能，可以开发具有n层结构的分布式应用程序。同时，visual basic还可以在iis上开发性能超群的web应用程序。visual basic 6.0在语言方面和ide方面的改进都不大，但是许多新增的组件成为visual basic开发人员手中的利器，如file system object等。新的字符串函数sp