齐贤伟 基于AUTOCAD VBA渐开线斜齿轮参数化设计系统(3)

2019-09-01 18:41

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数。

2.2.4几何尺寸计算

(1)计算中心距a?(Z1?Z2)?mn/(2cos?),然后对中心距进行圆整。 (2)按圆整后的中心距修正螺旋角

??arcos((Z1?Z2)?mn/2a),若螺旋角变化不多,则不需要对参数εα、Kβ、ZH等进行

修正。

(3)大小齿轮的相关尺寸

计算小齿轮的分度圆直径d1?Z1?mn/cos? 计算大齿轮的分度圆直径d2?Z2?mn/cos? 当取h*an=1,c*n=0.25时:

计算小齿轮的齿顶圆直径da1?(Z1?2cos?)?mt 计算大齿轮的齿顶圆直径da2?(Z2?2cos?)?mt 计算小齿轮的齿根圆直径df1?(Z1?2.5cos?)?mt 计算大齿轮的齿根圆直径df2?(Z2?2.5cos?)?mt (4)计算齿轮宽度

b??d?d1然后圆整得到齿轮的最终宽度,并且使得大齿轮宽度比小齿轮宽度大5mm,这是为了防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小而增大轮齿单位齿宽的工作载荷,使得斜齿轮啮合更加平稳。 (5)结果设计

如果齿轮的齿顶圆直径大于160mm,以选用腹板式结构为宜,若小于160mm,应该选择实心式结构。

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3 主要技术说明

3.1 Φd的程序实现方法

圆柱齿轮的齿宽系数Φd是由两支撑相对于小齿轮的装置状况决定的,如表3-1。

表3-1 圆柱齿轮的齿宽系数Φd 装置状况 Φd 两支撑相对于小两支撑相对小齿齿轮做对称布置 0.9—1.4 轮做不对称布置 0.7—1.15 小齿轮悬臂布置 0.4—0.6 当选择小齿轮选择对称布置时,窗体上就会显示为“齿宽系数在0.9—1.4”,并且默认齿宽系数为0.9,显示在窗体下面的文本框中,用户也可以根据提示选择输入齿宽系数Φd。部分程序如下:

?????????? Private Sub OptionButton9_Click () Label16.Caption = \齿宽系数在0.9—1.4\TextBox10.Text = 0.9 End Sub

??????????

如果用户输入的数值不在提示的范围内,则会出现错误提示。如果最后文本框中没有显示数值,也就是没有给Φd赋值时,无法进入下一个窗体,会出现错误提示对话框。部分程序如下:

??????????????

Private Sub CommandButton2_Click() '检验是否输入数据 ka = Val(TextBox8.Text) φd = Val(TextBox10.Text)

msg1$ = \齿宽系数不在规定范围之内,请重新输入!\Title1$ = \输入错误\If TextBox10 = \

MsgBox \请输入齿宽系数!\错误对话框\TextBox10.SetFocus

ElseIf OptionButton9.Value = True And (φd > 1.4 Or φd < 0.9) Then MsgBox msg1$, 32, Title1$ TextBox10.SetFocus

ElseIf OptionButton10.Value = True And (φd > 1.15 Or φd < 0.7) Then MsgBox msg1$, 32, Title1$

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TextBox10.SetFocus

ElseIf OptionButton11.Value = True And (φd > 0.6 Or φd < 0.4) Then MsgBox msg1$, 32, Title1$ TextBox10.SetFocus Else

UserForm3.hide UserForm4.Show End If End Sub

??????????????? 3.2 动载系数Kv值的实现方法

动载系数Kv是由齿轮精度等级和速度共同决定的,如图3-1。

图3-1 动载系数Kv

对于确定精度等级的齿轮,动载系数Kv仅由节线速度决定,也就是说可用一元二次方程来表示。根据查到的论文,方程拟合的结果如下: 精度等级为6级时,KV?1.0463?0.0039699V?0.0000067704V2 精度等级为7级时,KV?1.0893?0.006878V?0.000014662V2 精度等级为8级时,KV?1.2688?0.01157V?0.000034351V2 精度等级为9级时,KV?1.1514?0.017164V?0.000035953V2

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精度等级为10级时,KV?1.1906?0.024001V?0.000066895V2 精度等级为11级时,KV?1.176?0.0371V?0.00010807V2 精度等级为12级时,KV?1.1965?0.054193V?0.00019682V2

部分程序如下: ???????????? If jingdu = 6 Then

kv = 1.0463 + 0.0039699 * v - 0.0000067704 * v * v ElseIf jingdu = 7 Then

kv = 1.0893 + 0.006878 * v - 0.000014662 * v * v ElseIf jingdu = 8 Then

kv = 1.2688 + 0.01157 * v - 0.000034351 * v * v ElseIf jingdu = 9 Then

kv = 1.1514 + 0.017164 * v - 0.000035953 * v * v ElseIf jingdu = 10 Then

kv = 1.1906 + 0.024001 * v - 0.000066895 * v * v ElseIf jingdu = 11 Then

kv = 1.176 + 0.0371 * v - 0.00010807 * v * v ElseIf jingdu = 12 Then

kv = 1.1965 + 0.054193 * v - 0.00019682 * v * v End If

????????????

3.3 齿轮接触疲劳强度极限和弯曲疲劳强度极限线图的拟合方法

齿轮的材料有很多种,各自对应了一种或多种的热处理方式,当选定了齿轮的材料和热处理方式时,也就确定了齿轮的硬度范围。由于齿轮的接触疲劳强度极限σHlim和齿轮的弯曲疲劳强度极限σFE只和硬度值大小有关系,且基本上一阶线性相关,所以一旦选择了具体的硬度值,齿轮的接触疲劳强度极限σHlim和齿轮的弯曲疲劳强度极限σFE也就随之确定了。

根据作者设计,只要选择了材料和热处理的方式,程序便会将对应的最大硬度值赋给scrollbar的max,最小值赋给scrollbar的min。此时移动滚动条便会将所对应的硬度值赋给下面的textbox中,此时用户可以定量选择硬度值。本设计只考虑到了齿轮材料质量和热处理品质为中等要求时的传动,也即是MQ的水平,所以设计时取得点应在MQ和ML两条直线之间。由于σHlim和σFE与硬度值一阶线性相关,因此只要知道了硬度值最大、最小时对应的接触疲劳强度极限值或弯曲疲劳强度极限值的大小,两点确定一条

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直线,直线方程就能拟合出来。此时只要确定齿轮的硬度值,接触疲劳强度极限σHlim和齿轮的弯曲疲劳强度极限σFE只和硬度值也就确定了,并且显示在窗体下面的文本框中。

图3-2 调制处理的碳钢、合金钢的接触疲劳强度极限

就以40Cr(调制)为例,阐述这种方法,由参考资料[3]表10-1,40Cr(调制)的硬度值最小值(ScrollBar.Min)为241HBS,最大值(ScrollBar.Max)为286HBS。由图3-2可知,当硬度值为241HBS时,我们可取接触疲劳强度极限(σHlimmin)为550Mpa,当硬度值为286HBS,取接触疲劳强度极限(σHlimmax)为608Mpa。也就是两个点(ScrollBar.Min,σHlimmin)和(ScrollBar.Max,σHlimmax),设ScrollBar.Value为硬度值。则拟合的直线方程为:

?Hlim??Hlim.Min?(scrollbar.Value?scrollbar.Min)??Hlim.Max??Hlim.Minscrollbar.Max?scrollbar.Min

按照这个公式计算,当硬度值取280HBS时,接触疲劳强度极限为600Mpa,和查图所

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