直齿和螺旋齿的正齿轮

此计算是用来做几何和强度设计和检查直齿和螺旋齿的正齿轮的。这个程序为以下的任务给出了解决方案。

  1. 螺旋齿和直齿的计算(外部的/内部的)。
  2. 传动需要投入最少量的计算机辅助设计。
  3. 设计来做进入的安全系数(静态,动态)。
  4. 完全的几何参数的计算(包括修正的啮合)。
  5. 通过使用正确的修正后的最佳的齿(补偿特殊滑动,最小化特殊滑动,强度)。
  6. 强度参数和安全检查的计算。
  7. 设计齿轮精确的轴距。
  8. 辅助计算(现有齿轮参数的计算,温度上升,轴的设计,检查尺寸)。
  9. 支持2D和3D CAD系统。
  10. 画一个正确的包括数据的齿形(X,Y坐标)。

计算使用来自标准ANSI,ISO,DIN,BS和专著的程序,运算法则和数据。

标准列表:ISO 6336, ISO 1328, DIN 3990, ANSI B6.1-1968, AGMA 2001-C95, AGMA 2001-D04, AGMA 908-B89/95 等。

提示: 当选择一个合适的传动类型的时候,比较文档传动选择是很有帮助的。
注释: 对于像内部齿轮的外部计算文档是相同的。计算方法的差异被列入文本清单。

计算的控制,结构和语

语法的信息和计算的控制可以在文件''计算的控制,结构和语法''中找到。

工程信息

在“工程信息”这段的目的,控制和使用信息可以在文档“工程信息”中找到。

计算过程

齿轮传动可以被分为:

动力齿轮传动 - 如果设计传动齿轮,首先对于传动力和转化需要执行一个强度设计/检查(例如:机器的驱动器,工业变速箱等)。
无动力齿轮传动 - 如果传动齿轮有最小的传动扭矩和关于齿轮的尺寸,它不需要执行任何强度设计/检查(例如:工具,规则设定)。

功率传动齿轮装置设计

正齿轮传动设计任务不会直接的被解决,至于齿轮的直径和宽度参数选项允许相当大的自由度。因此他需要进行反复和连续的指定解决方案和调整监控器参数。

快速(定位)设计:

这个程序提供一个快速的齿轮设计参数预览。虽然这个齿轮的设计是正常可以用的,连续的优化一连串的参数可能十分有效的改进齿轮设计的参数。在设计中进行以下步骤:

  1. 输入齿轮动力参数(传动力,速度,想得到的传动比)。[1]
  2. 选择小齿轮和大齿轮的材料,负载条件,运作和生产参数和安全系数。[2]
  3. 使用“自动设计”的按钮(选择螺旋或者直的齿)。[2]
  4. 检验结果。

最优化参数:

最优化参数之前,首先执行“快速设计”如上所述。接下来按照下面的步骤:

  1. 如果你想使用一些不标准的齿形参数,在段落[3]中事先调整它们。
  2. 执行齿轮的预调整参数(齿数,齿轮啮合角和螺旋角)。[4.1,4.2,4.3]
  3. 用滑块[4.4]设置齿轮直径和宽度之间的比率,之后按“设计齿轮”按钮。
  4. 在示意图中检查齿轮设计的尺寸。如果尺寸不合适,修改小齿轮的直径和宽度的比例,重新计算齿轮[4.4]。
  5. 齿轮参数可以通过在段[5]中的修正改变来进一步改善。
  6. 检查和考虑(与帮助比较)空间的和性质上的索引。 [6; 7; 8]
  7. 检查安全系数。 [9, 10]

对于精确轴距的齿轮设计:

当设计正齿轮的时候有一个特定的轴距的齿轮设计是经常有的任务。进行这样的设计如下步骤:

  1. 执行一个“快速(定位)设计
  2. 通过改变齿数,螺旋角和小齿轮宽度和长度比[4.1, 4.3, 4.4]去试着产生接近于想要的轴距。
  3. 在段落[14.0]中,执行一个参数和转移值到主计算中的计算。
  4. 如果需要,检查或者调整单个齿轮的修正分配。[5]
  5. 检查和考虑(与帮助比较)空间的和性质上的索引。 [6; 7; 8]
  6. 检查安全系数。 [9, 10]
提示:材料的改变可以使传动装置的尺寸(或者它的表面处理)被明显改变。
注释: 对于内齿轮的计算,以下给出的是负值:
- 所有齿轮直径
- 所有中心距
- 齿轮齿数

不作功的齿轮设计

当设计无动力传动系统,无需检查任何力量参数。直接选择,因此,一些牙和模块的适合数目然后检查设计传动装置的参数。

提示: 当设计无动力传动系统时,选择一个相称的低调动动力。

基本输入参数的选项 [1]

在此段中输入设计传动装置的基本输入参数。

1.1 传动功率 .

输入动力到从动齿轮。通常范围在0.1-3000 kW / 0.14-4200 HP,极值是 65 000 kW /100 000 HP。

1.2 速度

输入从动齿轮的速度。速度极值可以达到 150 000 rpm。从动齿轮的速度通过两个齿轮的齿数计算。

提示:当你知道输入输出速度需要计算传动比时,按右边输入栏按钮 并且在补充的章节 (截面)完成各自的计算。

1.3 扭矩

这时计算的结果不能被输入。

提示:当你知道扭力矩和速度想计算转移功率,按右边按钮 并且在补充的章节 完成各自的计算。

1.4 传动比

最适合的传动比在2-8范围之间变化,最多此比例可达到20。传动比可以通过键盘输入左边的输入领域。右边弹出菜单包括推荐传动比而且当从此菜单选择一个数字时,被选择的数字会被自动加入此左边的领域。

1.5 实际传动比

由于实际传动比为两边齿轮牙个数(整数)的比率,真实的传动比通常都比设想(输入)数字不同。‘‘真实的传动比’’的值被显示在左边,于设计传动比背离的比率被显示在右边。背离传动比比率应该在如下范围内:

i = 1~4.5 ........... 2.5%
i > 4.5................. 4.0%

提示:如果你需要设计一个精确传动比的齿轮或者需要在变速箱中分配多个齿轮的传动比,那么使用“传动比计算”。

材料,负载条件,运作和生产参数的选项[2]

当设计动力齿轮的时候,在这段中输入其他补充的运作和生产输入参数。 当选择和输入这些参数的时候尽可能精确,每一个参数都可能影响到想要设计齿轮的属性。

2.1, 2.2小齿轮/大齿轮材料

选项被执行首先是依照下面的几方面:

  1. 强度
  2. 材料的价格和它的热处理
  3. 可加工性
  4. 可淬性
  5. 负载等级
  6. 齿轮尺寸
  7. 生产次序

通常遵循的原理是小齿轮必须比大齿轮坚固(20-60 HB),同时差别随大齿轮硬度和传动比的增长而增长。为了迅速的定位,材料被分成8组,用A~H标记。执行在个别的小齿轮和大齿轮的弹出列表框中的选项。如果你在材料选项里需要更多的详细信息,那么进入“材料”工作表。

  1. 低负载齿轮,单件生产,小批量生产,更小的尺寸
  2. 低负载齿轮,单件生产,小批量生产,更大的尺寸
  3. 中等负载齿轮,小批量生产,更小的尺寸
  4. 中等负载齿轮,小批量生产,更小的尺寸
  5. 相当负载齿轮,批量生产,更小的尺寸。
  6. 重负载齿轮,批量生产,更大的尺寸。
  7. 极端负载齿轮
  8. 高速齿轮

材料A,B,C, 和D,所谓软齿轮-边齿在热处理后被制造出来;这些齿轮的特点是磨合良好,如果至少一个齿轮由所选材料制成在精确度或硬度上无须任何特殊要求。

材料E,F,G和H,所谓硬齿轮-更高生产成本(淬水+100%, 表面硬化 +200%, 渗氮 +150%)。边牙在生产出来后热处理。必要精确度的复杂成就,热处理后经常需要完成好昂贵的操作(磨,搭接)。

特有的材料值-万一你希望使用做齿的材料不在给出的材料菜单中,必须输入关于材料的数据,进入“材料”单。此材料菜单的前5行留作定义你特有的材料。在列中输入设计的材料名字(它会被显示在选择页)并且在行(白色区域)中成功填写所有参数。添完此区域,返回“计算”页,选择重新定义材料并且继续计算。

警告:材料菜单包括选择习惯的材料。由于材料的强度值非常依赖于半成品参数,热处理的方法和独特的厂商,必须在材料菜单中作为定位的一项考虑它。于工艺人员和厂商商量细节和精确的参数后交付或者从特殊材料清单中选取。

2.3 变速箱的装载,传动机-例子

充分地设定这些系数影响安全系数的计算。因此,当选择负载的类型时尽力输入规格越详细越好。驱动机器的例子:

  1. 持续的:电动机,蒸汽轮机,燃气蜗轮
  2. 用轻冲击:液压马达,蒸汽轮机,燃气蜗轮
  3. 用中等冲击:多汽缸内燃机
  4. 用重冲击:单汽缸内燃机

2.4 变速箱的装载,从动机-例子:

充分地设定这些系数影响安全系数的计算。因此,当选择负载的类型时尽力输入规格越详细越好。从动机的例子:

  1. 持续的:发电机,运输机(皮带,平板,蜗杆),轻升降机,横机床的齿轮,通风机,涡轮增压器,涡轮压缩机,常密度材料混合机。
  2. 用轻冲击:发电机,齿轮泵,旋转泵
  3. 用中等冲击:人力机床,升降机,起重机,矿山通风机,可变密度材料混合机,多缸活塞泵,给水泵。
  4. 用大冲击:压力机,剪切机,橡胶日历,滚轧机,轮叶挖土机,重离心机,重给料泵,钻头组,煤球机,和面机。

2.5 齿轮安装类型。

调整这个参数影响安全系数的计算。支座类型定义出装载的不均衡的系数,首先,通过轴的挠度,依据下列各项定义和插图选择支座类型。

  1. 双轨对称支座齿轮装置:这个齿轮被安装在对称的轴承之间(轴承和齿轮边缘之间的距离是一样的)。
  2. 双轨不对称支座齿轮装置: 这种齿轮装置被装载不对称的轴承之间(轴承和齿轮边缘之间的距离是不同的)。如果一个大齿轮或者小齿轮只用不对称的轴承支撑,选择 A-Type2支撑。
  3. 外悬齿轮:这种齿轮装置的齿轮是悬挂的。轴只固定在齿轮的一端

类型1:刚性箱,刚性轴,滚子或者圆锥滚子轴承。
类型2:较少刚性箱,较长轴,滚珠轴承。

2.6 精度等级

当选择设计齿轮的精度等级的时候,它需要去考虑运行条件,功能和生产可行性。设计应该要基于:

啮合精度是必须被选择在范围之内的。因为高精度的结果是昂贵的,困难的和需要更高技术的设备条件。

表面粗糙度和最大圆周速度的表格

精度
ISO 1328
3 4 5 6 7 8 9 10 11
精度
AGMA
13 12 11 10 9 8 7 6 5
最大表面粗糙度 [nm] 0.1-0.2 0.4 0.8 1.6 1.6 3.2 6.3 12.5 25
最大圆周速度 [m/s]直齿 80 60 35 15 8 5 3 3 3
最大圆周速度 [m/s]螺旋齿 100 80 50 30 12 8 5 3 3


依照说明的精度选项定位值。

说明

精度

ISO

精度

AGMA

操纵装置 2 - 4 13-12
测量仪器 3 - 6 13-10
蜗轮减压器 3 - 5 13-11
航空减压器 3 - 6 13-10
工作母机 3 - 7 13-9
航空发动机 5 - 6 11-10
高速变速箱 5 - 6 11-10
客车 6 - 7 10-9
工业的变速箱 7 - 8 9-8
轻船发动机 7 9
滚轧机,火车头 8 - 9 8-7
重船发动机,拖拉机 8 - 9 8-7
建筑和农业机械 8 - 10 8-6
纺织机 7 - 9 9-7

2.7 一次性超载系数

此系数给出了传动机器的最大值(发动)和额定转矩之间的比率。次系数充分影响一次性超载(发动)的安全系数的计算。此系数可以在生产者的操作单元目录下找到。

推荐值:

三相感应电机... 2-3

2.8 预期使用寿命

预期使用寿命的参数规格单位为小时。定向值用小时给出如下菜单中。

规格

耐久性
家庭用机器,很少用旧的设备 2000
电动手工工具,短期运行机器 5000
8小时运行机器 20000
16小时运行机器 40000
连续操作机器 80000
有调度日志的连续运行机器 150000

2.9 安全系数(接触/弯曲)

安全系数改变的推荐值在如下范围内:

提示:使用帮助中的推荐值来估计安全系数。

2.10 自动设计

不管你判定使用直啮合或者螺旋啮合。你可以使用如下推荐值来选项:

用“自动设计”设置齿轮参数是基于输入的功率和运作条件 [1.0; 2.0]和一般可适用的推荐值。手动优化主要可以提供给啮合更好的参数(重量,尺寸) 或者可以基于你自己的装配条件修改尺寸。

警告: “自动设计”可以修改已经在其他段落中修改的参数。因此,首先用于齿轮参数的初步设计。

齿形参数。[3]

在这段中设置机床和齿形修缘的参数。这个参数影响大多数啮合和齿形尺寸,和下列各项强度参数,刚性,耐久性,噪声,效率和其他。如果你不知道生产工具的辅助参数。那么使用列表框[3.1]中的标准类型,也就是:

1. DIN 867 (a=20deg, ha0=1.25, hf0=1.0, ra0=0.38, d0=0, anp=0deg, ca=0.25) 用于在SI单位中的计算
3. ANSI B6.1 (a=20deg, ha0=1.25, hf0=1.0, ra0=0.3, d0=0deg, anp=0, ca=0.35)用于英制的计算。

外齿啮合。

在表格中你可以定义两个工具类型,用突起(A)和不用突起(B),如果你定义了一个不用突起的工具,设置突起尺寸d0=0。依照在图片中的模数倍数设置工具尺寸,“值”ד倍数”(用SI单位计算)或者以一个“值”/径节的商。在段[4]中选择啮合角。

这个图表显示了对于齿轮/小齿轮一个工具齿的形状。如果你改变工具尺寸,那么按各自依照当前设置值提供再拉拔的按钮。

一个精确的齿形和齿轮,过盈量检查等等。处理图形输出到CAD系统是在这段中描述的。

内齿啮合 Internal toothing.

在压倒多数的案例中内齿啮合是用一个圆形齿切削制成的。对于这种设计的目的我们将考虑用同样的设计齿的基本参数(an0=an, b0=b, mn0=mn)。无论如何,当制造内齿啮合的时候角度不会被随机选择。就必须取决于机床属性和可利用的工具和工艺专家适当的商议。

在图片中你可以看到这样一个工具的例子。磨刃的当前状态等同于它的单位修正 x0。工具的磨尖导致修正的改变和后来的工具毂的改变。如果修正x0的值不知道,正确的测量当前毂的直径和用修正 x0 [3.13] 到整修毂直径da0 [3.14]到待定值的改变。

3.11 单位齿修缘

单位齿修缘“ca” 影响齿顶圆直径。通常选择ca=0.25 是保证防止正常修正的过盈量。如果正确的工具参数是已知的,那么它可能选择更小的c*,也就是0.15~0.1,和因此完成翼形系数的增长,查看处理图形输出和CAD系统的段落。行 [3.10]给出最小的齿修缘,它可以用选择工具完成。更小的工具修缘选项可以用红色的输入栏代替。按钮"<"可以传递最小值到输入栏。最小单位齿修缘可以用增加工具底板的高度来较少。

一个啮合的模数和几何设计。[4]

齿轮的几何图形可以在本段中设计。几何设计充分的影响一些其它的参数如:功能,安全,耐久性和价格。

4.1 齿数

输入小齿轮的齿数。附加计算大齿轮的齿数是基于想要的传动比。决定最佳齿数不是一个明确的任务和不可以直接被解决。齿数影响啮合条件,噪音,效率和生产费用。因此,齿数被选择和指定是依照品质和强度的索引。

一个普通的适用规定是增多齿数(用同样的轴心距)导致:

推荐值:

A) 对于两边齿轮标准化退火/通过热处理改良-软齿轮

B)对于一个变硬的小齿轮和非硬式的大齿轮(或者齿轮两边氮化)

C) 两边齿轮表面硬化

规则是随着更高的输出功率和更低的传动比选择更高的齿数。红色的突出显示的文字指示齿数可比数可能被消除。

提示:如果知道小齿轮和大齿轮齿数需要算出传动比,那么按输入栏右边的按钮,在这段补遗段执行各自的计算。

4.2 法向压力角

这个角度决定了基本牙型的参数和定型的一个20°压力角。压力角 a/F改变 影响功能和强度属性。啮合角的改变,无论如何,需要非标准的生产工具。如果那儿没有特殊需要用其它的啮合角,那么就用 20°这个值。

字母“X”是基圆标志。


增加压力角允许:

值选项

推荐值:

如果你没有任何设计齿轮的特殊要求,推荐你使用20°。

4.3 基圆柱螺旋角

有斜度等于0的啮合(直齿)是用于慢速和高负载的齿轮。对于高速齿轮在哪里捕捉轴心力可能是困难的,在哪里增加噪音不会导致任何问题。

斜度大于0的啮合(螺旋啮合)被用于高速齿轮;它的特点是更低的噪音和更高的负载能力,可以用于没有根切的更低的齿数的齿轮。

推荐值

beta角选自 6,8,10,12,15,20 度的序列(图A)。假设一个双重的或者人字形的齿轮(图B),值25,30,35,40 也可以被使用。

注释Note: 当制造内齿啮合的时候,它不可能随机选择角度b。它必须来自机床属性和可利用的工具和它适于去和技术专家商量的选项。

4.4 设置小齿轮的宽度和直径的比例

用滑块执行无因次系数的设置,它指定了小齿轮宽和直径的比例[4.5]。

4.5 小齿轮的宽和直径比

这个参数可以用于模数的设计尺寸,因此是齿轮的基本几何参数(宽度,直径)。被推荐的值在右边列中给出,和依靠选择齿轮材料,它们的支座和齿轮的传动比。可以用行[4.4]的滑块设置这个参数。在设置这个参数之后按“啮合设计”按钮。这个程序可以是你能够得到想要的安全等级[2.9]和其它输入参数需求的汇合点。

在处理“啮合设计”之后检查尺寸(齿轮的宽度,直径和重量)。如果对结果不满意,修改小齿轮宽度和直径的参数并且再次执行“啮合设计”。

推荐值:

更低的值-一个更窄的齿轮,更大的模数,直齿轮的设计
更高的值-一个更宽的齿轮,更小的模数,螺旋啮合的设计

注释:Note:非常推荐的范围用用数字的颜色变化指出。它可能在没有问题的情况下用比推荐值更低的值。比推荐值更高的值可能要和专家商量。
提示1:如果你不能通过换参数接近你想要的齿轮尺寸,试着去修改小齿轮的齿数,螺旋角或者选择其它材料。

4.6 啮合模数/径节

这是最重要的参数,决定了齿的尺寸和在那方面齿轮的本身。它适用于更高的齿数它可能用一个更小的模数(用在一个英制单位计算的更高值P)和反之亦然。右边的弹出列表包含了模数额定值/(用英制单位计算的径节)和假设在这列中的选项,选项值自动地被增加到左边的栏中。

模数的正确的尺寸设计是一个相当复杂的任务。因此它推荐用一个基于小齿轮宽度和直径比的啮合设计程序[4.5]。

4.9 小齿轮和大齿轮的宽度 Width of the pinion / gear.

在节圆柱上各个齿轮齿宽b是标准的。小齿轮齿宽是通常比大齿轮齿宽要宽,在相同的模数下。

推荐值:

这些值依靠选择齿轮的材料和类型[2.1,2.2,2.5]。推荐值的范围在前一行给出。

4.10 工作齿宽 Working face width.

这是一个在齿轮滚扎上的普通齿轮双边齿宽。如果齿轮没有偏移位置(图4.1),它是主要的齿宽。这个宽度是用来做啮合的强度检查的。
如果在这行中的选择框被选中,“齿的工作宽度”自动填到前一行[4.9]用最小的齿轮宽度值。

4.11 小齿轮宽和直径的比。

这个参数给出了小齿轮输入宽度和它计算的节径之间的比。最大值在右边绿色的区域给出。

4.13 近似的齿轮重量

这是计算的整个圆柱的重量(没有除去重量和孔)。在设计过程中它充当快速的定向。

注释: 对于内齿啮合,齿轮的重量以管的厚度到齿高的重量来计算。

4.14 最小安全系数

这行总是给出对于小齿轮和大齿轮较低的系数。在第一列包含含了接触疲劳的安全系数;第二列包含了弯曲疲劳的安全系数。

4.15 法向侧隙

这是在未加工齿侧之间的垂直距离(最短的)。一个齿隙必须去在符合齿的规则的地方创造一个连续的润滑层和克服生产不精密性,变形和各个机构部件的热膨胀。非常小的间隙在控制系统的齿轮和仪器仪表中是必须的。如果不可能消除它,通常适合自动的啮合。负载重的齿轮(热膨胀)和高速的有油的阻力的内齿间隙必须选择大的啮合间隙。

推荐值:

实际上,选择推荐值是以经验为主的和你可以按照在行[4.16]中的推荐值选择。

输入啮合间隙之后,工作轴心距[6.10]被修正,因此输入的啮合间隙被创建。在另一方面,在对于精确轴心距 [14] 的计算期间这个啮合是被校正的 [5.6] 因此输入啮合间隙被完成。

啮合修正[5] Correction of toothing. [5]

偏移系数的选项x1和x2是设计齿轮的时候的基本任务,首先,假设是直齿轮。偏移还影响几何,运动学和强度特性。当设计修正的时候,首先它必须执行功能需求和最优化的修正去改善一些齿轮的其它齿轮参数。

 

修正的原理,修正的使用

来自齿轮中心的生产工具的接近和退回改变来改变形状,因此也是渐开线啮合的属性。这样创建了修正的啮合。插图显示如下:

  1. 生产工具
  2. 拉长的齿轮

啮合修正能够使:

齿形的例子 (z=10, a=20; b =0) 在x=0处的齿是底部沟槽的和x=0.7的地方是尖的齿。

提示:推荐去看更多可能的详细材料信息和在专著中的修正方法。

推荐值-最优化。

当决定修正值的时候,首先对于啮合它必须执行功能需求,包含大多数重要的项目。

在固定功能需求之后,它可能为了改善一个或者更多的啮合参数去更多的最优化参数。自从经常使用优化方法,它可能为了平衡特殊的滑移[5.10, 5.11]和最小特殊的滑移 [5.12]去优化啮合。对于其他优化过程在专著中有过一个推荐的很宽的范围,也就是所谓的修正极限图表,倘若一个可能性的清晰视界和修正选项。

对于系数 ea =1.2 表格中系数最大值的例子(对于更高的值ea 使用更低的值x1和x2)。这列包含了齿轮的齿数;行包含了小齿轮的齿数。上面的半张表包含了小齿轮的推荐系数。下面一半包含了大齿轮的推荐值。

高接触负载能力的需求
高弯曲负载能力的需求

高摩擦阻尼的需求 (特殊滑移的平衡)

注释: 减少从表中给出的极值x1和x2去改善齿轮啮合的平滑度是可取的。
提示Hint:推荐在专著中查找更多的修正的推荐值的更详细的信息。

计算中的插图

左边的插图显示了在啮合中小齿轮和大齿轮重要的直径,这里:

在右边的插图中显示小齿轮的形状(蓝色)和齿的形状(黑色)。

警告:给出的齿形只是针对于渐开线的范围(从基圆直径到齿顶圆直径)。

在齿形和工具图中,你可以在视觉上检查齿的形状和工具状况。正确的齿形是黑色线表示的,精确的机床工具是绿色的。你可以在小齿轮和大齿轮和在切入线[5.15]中设置工具的方向之间转换。

5.2 容许的齿轮根切

实际上,一个轻微的齿的根切是可以接收的。已知数是最小(极限)的一个导致齿的轻微的根切的值。修正值可能不会变低除了在特殊的案例中。

这个最小修正值可以使用在没有容许(较小的,可容忍的)的齿轮根切中。

5.3 防止齿轮根切

这个最小修正值可以用于没有齿轮根切的情况。

5.4 防止齿轮尖端细的

这个最小修正值可以用于没有齿轮尖端细的情况。

5.5 设置小齿轮的齿顶修正系数

这个滑块被设计用来快速的改变系数的分布。如果滑块右面检查框是激活的,滑块的移动控制了修正 [5.6] 到单个齿轮总的分配。此刻当你想要优化齿轮的一些性能和强度参数时候,用这个功能是可取的,最重要的在行 [5.8-5.14]中给出。

5.6 小齿轮和大齿轮的齿顶修正系数

这里给出了小齿轮和大齿轮总的修正分配。如果你想用键盘输入小齿轮的齿顶修正系数,取消行 [5.5]中的检查框

注释Note:对于内齿啮合,这行也包含了修正x1的最小值,确保啮合的存在。在任何情况下值x1必须更小!

5.7 齿顶修正系数的总数(最小值)

左边的列包含输入齿顶修正系数总和的输入栏;这个区域被细分成单个齿轮。右边的列包含了由极限啮合角条件产生的最小值。(齿顶修正系数的总数必须总是更高的)

品质指标

在一个修正改变之后,看这些指标的状态是可取的。极限的临界值是通过变化的数字显示的。

5.8 总重合度

详细的描述 [8.1] 和 [8.2]。

5.9 在齿顶圆直径上的单位齿厚

这是一个无纲量参数(齿厚的比例和模数)和依赖,首先在齿形上。下列各项参数也可以确定作用:

推荐值:

通常它是0.25~0.4。对于更低的齿顶修正系数值和硬的齿轮来说更高。一个比推荐值更小的值是会指示出红色字体的,通过红色区域指示超过了极限齿形。

5.10, 5.11 在底上和毂上的特殊滑块值

最频繁的优化任务之一应用于找到修正x1和x2去平衡在齿轮和小齿轮上的特殊滑移。它的原理被描述在专著上。这个计算指定在行 [5.10] 和 [5.11]中的小齿轮(齿轮)底部(毂)的特殊滑移值。通过在行[5.5]中滑块的滑动改变修正x1和x2的值,这种方法你可以用以的找到在行[5.10]和[5.11]上的近似值特殊滑移相同的值的修正值。

这个优化的方法可以用到近似齿数的齿轮和用相同的材料制造。如果齿数改变,小齿轮比齿轮的齿更频繁的啮合和在平衡小齿轮底部趋向到凹痕的特殊滑移的情况。

5.12 所有特殊滑移的总数

因此这个修正是为了完成最小的所有的特殊滑移的绝对值总数可能比去平衡滑移 [5.10, 5.11]更适当。在这种情况下他也有利于传动效率的增加(损失导致了摩擦的减少)。

5.13, 5.14 来自接触和弯曲疲劳的安全系数

详细的信息[10].

5.15 齿和工具定向的显示

在这行中,选择小齿轮或者齿轮齿的详细纵断面图是否被显示,和用滑块去设置齿轮的定向。

齿轮的基准尺寸[6]

这段包含一个安排好的齿轮的基本量纲参数的列表。在这里给出了大部分重要量纲参数的插图。对于更多的单个参数的详细的描述推荐去看专著。

依照ISO (DIN)的规定尺寸 Specification of dimensions according to ISO (DIN)

依照ANSI (AGMA)的规定尺寸

齿轮的补充参数[7]

这段包含了最小的齿数,它被用于没有根切或者齿的尖端细的零修正。

齿轮的特性索引[8]

这个包含了告诉我们设计齿轮的品质的参数。把它们与推荐值比较是可取的。

8.1 端面重合度|纵向重合度

对于平滑啮合的齿轮,它必须是在第一对齿轮被释放之前,另一对齿轮进入啮合。在平面上的啮合系数表示同时啮合的有多少齿。当唯一一对齿轮在此刻啮合的时候用值 εa=1去符合极限情况。在啮合的瞬间有两个齿用值 εa =2 。在值是在 1<ε a <2的情况下,啮合将包含一堆齿轮的部分和两对齿轮的部分。这个参数依赖于许多作用(增加齿数,在节圆柱 α w上减少啮合角)。端面纵向重合度适用于在螺旋齿轮传动的 (角度 β >0)和啮合角被求出 εy[8.2](总数 εα εβ )。

推荐值:

依照齿轮的复杂度,这个参数不会比1.1~1.2降低。

8.2 总的重合度 T

这是端面重合度和纵向重合度的总和。

推荐值:

在正齿轮传动的情况下这指定了用用相同的推荐值 εa 。这个意思是 εy 必须总是高于1.2

8.3 齿轮卸载系数

这个参数给出齿根圆直径和齿边缘内部直径的比 dx/df (Pic. 8.3)。它是在0~1的范围内的特性值。如果算出齿轮的值将会被固体圆盘伸长(没有减轻重量),参数=0。这个参数影响齿轮临界速度的计算。

警告: 对于内齿啮合这个参数表示齿厚x就像一个齿高倍数。

8.4 共振转速

这个速度在角速度上是和齿轮的固有共振速度一样的。这引起了不受欢迎的共振效应。

8.5 共振率

这是小齿轮速度和临界速度的比。

假设设置的齿轮工作在临界速度范围(N~1)内,共振比N通过红色数字指出,设计齿轮的修改(齿数改变)或者咨询专家意见。

8.6 近似的齿轮重量。

这是计算出固体圆柱的重量(没有减轻重量和孔)。当设计工作的时候它可以用来快速的定位。

8.7 齿轮效率

损失系数的精确推定是非常困难的。因此,近似计算基于齿数,啮合系数,beta角和摩擦系数在这里被使用。摩擦系数的选择是基于齿的准确度的选择[2.6],在0.04~0.08的范围内。

安全系数计算[9]

依照ISO计算

标准ISO 6336定义了5级(A,B,C,D 和 E) 用来计算安全系数的复杂的系数推定。当在这个计算中决定系数的时候大多数频繁的方法B和C(例外的D)被使用。

依照AGMA计算 Calculation according to AGMA.

对于英制单位的计算,一个依照对于安全计算的标准 AGMA 2001-C95, AGMA 2001-D04, AGMA 908-B89/95被使用。

注释:大多数系数id又被用段[1,2,4和5]定义的信息重新计算,因此没有必要问不能回答的用户。加入你是一个在齿轮强度检查领域的专家,你可以直接在单个的系数公式里面写你自己的值。
提示:一个单个系数功能的详细的描写,他们计算和限制的方法可以在各自的标准ISO/AGMA或者专著中找到。

安全系数[10]Safety coefficients. [10]

两个基础强度计算通常被完成,即为了弯曲和为了接点。如下安全参数在这个计算中被计算出来:

作为安全系数的初值你可以使用:

安全系数可以依照通常选择安全系数的推荐值和依照依照你自己的经验来修正。

10.5 对于失效概率计算的可变性系数

可变性系数是用来计算失效概率和依靠材料生产技术,半成品和产品。对于定位,它可以选择一个系数,对于接触在0.04~0.1的范围内,对于弯曲在0.08~0.12的范围内。(更高的产品质量=更低的值)。

10.6 失效概率

在按“Calc”按钮之后这个又被计算了,这个参数给出了在齿轮中的失效概率。它是基于图表的(看插图)。失效概率是一个安全水平 Smin [10.1, 10.2] 和可变性系数 Vσ [10.5]的功能。

如果是普通齿轮,计算的失效概率可能是1%,如果是重要的齿轮,这个值应该会低于0.1~0.01%(对于非常重要的齿轮甚至会更小)。

检验齿轮尺寸[11]

这段详细说明了2种基本的啮合尺寸检验。它是横过齿W[11.3]的尺寸和横过轧辊和球M [11.6]的尺寸。在检查选择框右边的齿数值,它测量应用于 [11.2] 和你可以设置你自己值的轧辊/球[11.5] 的尺寸。其它的检查对于啮合的制造是必须的,是依靠齿轮的修配和制造方法和因此结束一个设计者和一个专家的合作是适当的。

力作用条件(作用于齿轮上的力)[12]

有负载的齿轮产生传递给及其结构的力。这些力的知识对于正确计算设备的连系尺寸是非常基本的。力的方向在插图中显示出来,在这段 [12.1 ~ 12.4]中给出力的总数。

12.5 挠矩

螺旋啮合产生一个附加的在设计的时候必须去计算附加的弯矩。

12.6 在分度圆直径上的圆周速度

它是另外一个重要的品质参数来影响齿轮 [2.6]预期精确度和润滑(轮的润滑)的样式。选择精确度的最大推荐速度会在右边用绿色字体显示。

12.7 单位负载 /单位载荷

这是另外一个用来计算“在齿的负载上的波动系数”的重要品质指数。

所选材料的参数 [13]

这段列出了小齿轮和大齿轮材料的材料特性。

提示:你自己的材料值能在“材料”工作表中输入。

对于特定轴心距的齿轮计算[14]

在大多数情况下,小齿轮和大齿轮的轴心距不是一个啮合计算的结果,但是一个必须被遵循的输入参数。在连续级数中轴心距经常被选择。想要的轴心距也可以用2个方法实现,也就是:

  1. 适当的设置修正(一个生产工具的位移)-更普通的方法。
  2. 适当的设置螺旋角-较不普通的方法。
步骤:
  1. 在行14.1中输入想要的达到的轴心距(左边的列)。在真实的轴心距信息实在右边的输入单元格。额定值在选择列表中给出(在右边)。在选择值之后,这个值被自动加到左边的输入栏中。
  2. 想要的解决方案 [14.2] 在表格中,选择一个最符合你需求的。这个表格包含了9个不同齿数的齿轮组合。假如你没有把握如何去使用最好的选择,那么用表格仲健第5号设计方案。
    ID 序列号
    z1/N1 小齿轮齿数
    z2/N2 大齿轮齿数
    i 传动比
    b 螺旋角
    S x 齿顶修正系数的总和
  3. 决定如何去完成想要的轴心距:
    A...通过改变齿顶修正系数 -
    在分配小齿轮和大齿轮[14.6] 修正的表格中选择方法如何总的修正(x1 + x2) 将被分配。假设你不知道这个,那么可以依据传动比选择一个分配。这个分配可以在你想要它改变的时候用段“齿轮修正”中用滑块 [5.4]改变。在行[14.11]中按“OK”按钮。传递辅助计算的结果到主计算。
    B...通过改变螺旋角 - 在行[14.15]中按“OK”按钮。
提示1:对于在来自主计算的信息的表格中想要的解决方案的计算是用来输入信息的。这是包含了角度alpha [4.2], 角度 beta [4.3] 和法向模数 [4.6]。因此,假如你不对想要的解决方案表格满意,也可以改变这些输入值。
提示2:如果你没有被迫(由于装配的原因)去使用某一轴心距和只想要用一个额定的值,它执行一个普通设计(包含一个强度检查)和用下一个更高额定值的轴心距是可取的。

动力,暖机,变速箱表面 [15]

这段激活热耗散和对于必须的热耗散的变速箱表面的一个计算方向。为了计算的目的,请输入前三个输入参数。

15.1 周围空气温度

15.2 最高油温

变速箱中的油温应该处在范围从 50 到 80 °C。一个较低的温度应该在一个较小的模数中被发现。更精确的温度测定依赖于所选择的结构和使用的材料。更高的温度带来较低齿隙和齿轮咬住的危险。

15.3 热耗散系数

这依赖于变速箱结构和周围环境。最初,可能选择:
对于 ISO:

对于 ANSI:

15.4 功率损耗

它依赖于总的转动率和齿轮效率。

15.5 变速箱表面 Gearbox surface.

此参数给出变速箱必须功率损失消耗和维持预期油温的最小表面。

轴(钢)直径的初步设计 [16]

轴(钢)的直径符合预期负荷(转移功率,速度)在此段被设计出来。这些数值仅为了定位;最终设计应该用更精确的设计来制成。

来自现有齿轮的近似模数计算[17]

实际上,你面对在啮合不可知的地方相当频繁的情况和他必须去计算它的参数(竞争对比,一个备用齿轮的生产,等)。因此,这是给出一个简单的工具去推动基本参数的原始计算-模数。

辨认的步骤
  1. 对于行17.1 ~ 17.4的计算,测量和输入参数。如果齿数是相等的(齿轮A), [17.3]的参数等于零;假设一个奇数齿的齿轮(齿轮B),测量 [16.3]相邻2个齿边缘之间的距离。你获得一个法向模量。
  2. 回到基本的计算,在段[4] 中输入这些值和检查计算。尽可能测量真实齿轮的许多值和在计算结果里面比较它们。如果计算和测量的齿轮参数是不同的,改变计算包括修正 [5]的输入。

可能的比较和测量参数的列表

它明显的提及步骤需要某一技能或者经验,不过假设是用普通标准工具生产的普通齿轮和步骤可以被装的,这个步骤导致非常合理的结果。

辅助计算[18]

在这段中辅助计算是可以用的。当输入值的时候,使用像主计算里面相同的单元。要传递已输入和已计算的值到主计算,按“OK”按钮。

齿轮润滑

对于你决定齿轮的润滑剂的样式使用下面的表格。

润滑类型T 圆周速度
[m/s] [ft/min]
油浴润滑 < 12 < 2400
加压喷淋润滑 > 12 > 2400
油雾润滑 > 60 > 12000

图形输出,CAD系统 。

在2D和3D图形输出的选项上的信息和2D和3D系统的协作信息可以在“图形输出,CAD系统”中找到。

附录-这个计算

角度 a.

这个角度设置通过定义水平轴的角度来设置齿轮图形的旋转(插图-看这个按钮)。

角度 b, 齿轮的开坡口

这个参数依照下图设置齿轮的开坡口。

19.4 齿轮的齿的零件图

除了使用的装配和详细的图标准显示之外,它也可能画一个详细的齿图,整个齿轮的详细的图,齿轮啮合的图形,工具的图形。齿根面被来自于用可以决定精确齿形的工具(包含齿根面)来模拟计算。整个齿轮的零件图可以用作制造一个3D系统精确的模型的文档。或者作为制造齿轮的输入数据。

在“坐标”工作表的表格中给出在齿线的右边的坐标点(小齿轮和大齿轮两者)在齿轮中心是坐标轴XY系统的原点0,0。依照来自段[19]的设置按“重新生成”按钮来重新计算和产生当前坐标系。

齿线的计算(产生)原理

在段[3]中尺寸定义的生产工具(B)是逐渐的沿着圆(C)以角度W的步骤压制出来的和这种在单个点上生成齿轮廓线(A)。

19.5 画出齿的数量

在部分牵伸中指定画出的齿数。小齿轮齿被向上画出,大齿轮齿被向下画出,总是沿着纵轴对称。在图中,3个齿是对于小齿轮设置的(低下的齿轮)和4个齿的大齿轮。

19.6 齿顶部的点数

看参考(1)的图[19.4],定义在齿顶部的点数(截面)。允许值的范围是: <2 - 50>,推荐:5。

19.7 齿根面的点数

看参考(2)的图[19.4],定义一个来自完全齿根面的点数。允许值的范围是:<10 - 500>,推荐:30或者更多。

警告: 如果一个很大的齿数被选择,完全啮合的图形可能是非常大的和生成可能要许多秒。

19.8 在齿之间的一个工具的摇摆(车削)

看图[19.4]中,角度W,它定义了在加工齿端面的过程中工具摇摆(车削)的齿端。
允许值的范围是:<0.02 - 10>,推荐: 0.5

19.9 在齿检验过程中复制的齿数

外齿啮合

定义在画齿轮啮合的图形的时候将有多少个位置被显示。
允许值的范围是: <3 - 100>,推荐:20

内齿啮合

就像它是必须的和适于检查齿啮合也对于内齿啮合齿的碰撞势能。既然这样在检查啮合的过程中齿的复制份数指定小齿轮的复制份数。

19.10 啮合检查过程中小齿轮的车削

给出在单个啮合检查的时候生成的小齿轮之间的车削。开关“没有轴的绘图”定义如果是否插入或者取消插入的图。

提示: 如果你需要去用3D CAD系统创建一个准确的啮合模型,步骤如下:
  1. 在.dxf档案中生成完全的齿形。
  2. 对于齿形用.dxf是一个基础(对于单个CAD系统的不同的步骤)。
  3. 延长齿形到需要的大小。

3D模型的例子

 

警告:如果你想去模拟螺旋啮合(b>0),它必须在CAD系统中设置各自的角度和延长生成的轮廓和设置倒程角。

设置计算,改变语言

计算参数的设置和语言的设置信息可以在文档“设置计算,改变语言”中找到。

工作簿(计算)修改

关于如何去修改和扩充工作簿的总的信息在文档“工作簿(计算)修改”中被提到。

附录-计算:Supplements - This calculation:

材料列表-热处理的方法
1...没有热处理,标准退火
2...加固处理
3...结合的,变硬的,表面变硬的处理
4...氮化处理