变位斜齿圆柱齿轮的测绘辩识及程序实现.doc

变位斜齿圆柱齿轮的测绘辩识及程序实现钱作勤吴邦文奚敏李舒燕摘要：阐述斜齿轮测绘辩识的基本原理以及程序设计的实现。关键词：变位斜齿轮测绘程序1前言在船舶工业中齿轮是重要的基础零件。齿轮传动是传递机器动力和运动的一种主要形式。齿轮在工业发展中有重要的地位，被公认为工业化的一种象征。斜齿轮圆柱齿轮是齿轮传动中应用较为广泛的一种齿轮。斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮相比，在同等情况下，由于轮齿倾斜了一个角度，重合度增大，提高了齿轮的承载能力，冲击和噪音减小，传动平稳。但是在变位斜齿圆柱齿轮的测绘中，不仅螺旋角的测量是比较复杂的一项工作，而且由于螺旋角与变位系数可以互相起补偿作用。使得测绘后辩识齿轮主要参数的工作更为复杂。如果用传统的人工计算方法进行测绘辩识，就要耗费大量的时间。应生产单位的要求，笔者编制了这套斜齿圆柱齿轮测绘辩识程序。2基本原理测绘斜齿圆柱齿轮时，我们规定以法面上的参数(模数mn，压力角n,齿轮顶高系数h*an和径向间隙系数C*n)为标准值，测量的公法线长度是法面公法线长度Wn，而计算斜齿轮的几何尺寸是在端面(t)上进行的，用端面参数。两者关系为：tgt=tgn/cos斜齿圆柱齿轮测绘的主要参数有：齿数Z1(Z2)；齿顶圆直径da1(da2)；齿根圆直径df1(df2)；用滚印法测出的螺旋角a1(a2)；跨n个齿的法面公法线长度Wn；跨n-1个齿的法面公法线长度Wn-1；中心距A(对一对齿轮而言)。2.1主要参数的确定2.1.1初定螺旋角螺旋角的测量方法很多，在没有螺旋角测量仪的情况下，实际生产单位用的较多的简便方法是滚印法。用此方法测量出来的螺旋角是齿顶圆上的螺旋角a，分度圆上的螺旋角则为由此种方法得到的螺旋角是近似值，初步圆整，令=，螺旋角还要在后面的计算中进一步确定和精确计算。2.1.2初定被测齿轮是模数制还是径节制并给定初值初步给定h*an=1C*n=0.25计算查询模数(径节)压力角数据库，根据规范标准，初定法面模数mn(或径节P)。2.1.3确定压定角n查询模数(径节)，压力角数据库、确定法面压力角n2.1.4验算重新确定h*an、C*n再定mn(或P)、n最后确定主要参数mn(p)、n、h*an、C*n。2.2确定一对啮合齿轮是否变位以及变位形式根据前面确定的mn、n、C*n以及初定的计算大小齿轮的端面模数mt1,mt2以及非变位啮合中心距A0。比较mt1、mt2、A0、A若A0=A，mt1=mt2，则这对斜齿轮为标准齿轮传动。若A0=A,mt1mt2，则这对斜齿轮为等变位齿轮传动(高度变位)若A0A,mt1mt2，则这对斜齿轮为角度变位齿轮传动。2.3重新确定螺旋角并给定变位系数1)若这对斜齿轮是标准齿轮传动或是等变位齿轮传动，则根据中心距A=A0=A以及最终确定的法面模数mn来精确计算螺旋角2)若这对斜齿轮是角度变位齿轮传动。则一般取前面初定的螺旋角。3)变位系数的确定。计算端面的压力角，inv=tg-则invt=tgt-tinvt0=tgt0-t0总变位系数X:可得分配变位系数X1、X2：式中：yn中心距变动系数；n齿顶高变动系数。2.4几何参数的核算端面模数：齿顶高：ha1,2=mn(h*an+X1,2-n)则，分度圆直径：d1,2=Z1,2mt齿顶圆直径：da1,2=d1,2+2ha1,2啮合角：则中心距当量齿数：则跨齿数：取整公法线长度：W1,2=mncosn(n1，2-0.5)+ZL1,2invn+2X1,2mntgn3测绘辩识的程序实现3.1程序实现的有关问题处理1)建立有关主要国家的标准模数(径节)和压力角的数据库。由于各个国家所采用的齿轮啮合制度均不相同，有的采用模数制，有的采用径节制。齿形制也不尽相同，因此要尽可能地了解被测齿轮的生产国家，设备型号，生产厂名以及该齿轮的精度等级、材料处理、工艺等有关信息。以便更快速、准确地判断出该齿轮的主要参数。2)齿顶高系数h*an及径向间隙系数C*n不能直接测量，但可根据间接计算判断得出判定依据：当2h*an+C*n=2.102.40时为标准齿高；当2h*an+C*n2.10时为短齿；当2h*an+C*n2.40时为长齿。各国的标准齿、短齿的h*an、C*n值也不尽相同，因此也最好要了解该齿轮的生产国别。常见的h*an有：0.75、0.8、0.9、1.0、1.2；C*n有：0.1、0.157、0.166、0.20、0.25、0.30、0.35、0.45。建立主要国家的h*an、C*n的数据库备查询。3.2程序框图根据斜齿圆柱齿轮测绘、推理、计算的原理，程序框图设计见图1所示。图1程序框图4实例验证一镗床主轴箱斜齿轮测量参数如下(mm)：Z1=22,da1=126.45，df1=104.05W41=54.30,W31=39.51Z2=88,da2=457.25，df2=434.85W112=159.20,W102=144.50a1=1539，a2=1546，A=282根据编制的斜齿轮辩识程序系统的交互式对话窗口，输入有关测量参数及信息后，很快就可得出主要参数的推算结果以及判断出该对齿轮是否变位并且计算出了几何尺寸。结论如下：这对齿轮的法面模数为，mn=5；法面压力角为n=20；齿顶高系数为h*an=1；径向间隙系数为C*n=0.25；螺旋角为=1428；这对斜齿轮是角度变位齿轮传动。几何尺寸：端面模数当量齿数d1=113.61,ha1=6.45,da1=126.51,ZL1=24.23，X1=0.30，W31=39.62，d2=454.43,ha2=1.50,da2=457.43,ZL2=96.92，X2=-0.69，W102=144.58n=0.01，yn=-0.40，A=281.96与实测值相吻合，判断正确。5结束语笔者编制的变位斜齿圆柱齿轮测绘辩识程序经生产单位用实测齿轮多次验证，该程序具有良好的人机界面，推算、判断快速准确，实用，高效，在实际使用过程中得到了生产单位的好评。作者单位：（钱作勤）武汉交