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组合机床通用多轴箱齿轮模数的确定
作者:扬动股份有限公司 倪建成
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机床附件/其它机床展厅
组合机床, 专用机床, 模具雕铣机, 雕刻机, 拉床, ...
摘要:在分析组合机床通用多轴箱
齿轮
具体设计的基础上,推荐一组确定齿轮模数的专用简化设计公式,以提高人工设计质量。
关键词:通用多轴箱;齿轮模数;设计
中图分类号:TH132.417文献标识码:B
文章编号:1001-2265(2000)01-0031-02
1引言
目前,组合机床通用多轴箱设计中,人工确定齿轮模数时,一般用类比法确定,或按公式估计,即m≥(30~32)
,式中P为齿轮所传递的功率,单位为kW,Z为一对啮合齿轮中小齿轮齿数,n为小齿轮的转速,单位为r/min。然后,等整个传动系统拟定后,再对所选定的齿轮模数进行验证,校核是否满足工作要求。由于验算较烦,一般只对其中承受载荷最大、最薄弱的齿轮进行验算。在多年的设计实践工作中,笔者认为以上方法存在缺点。类比法确定的齿轮模数其合理性显然缺乏定量的评估,而应用上述估算公式得出的结果与具体校核验算结果有时偏差较大,与实际使用结果也不一致。此外,上述估算公式,在实际应用方便性上也需改进。
在分析组合机床通用多轴箱齿轮具体设计的基础上,推荐一组确定齿轮模数的专用简化设计公式,以提高人工设计质量,可免除校核验算的麻烦,并可用于通用多轴箱人工设计的审查评估。同时,也可为现行计算机辅助设计提供一点经验参考。
2专用简化设计公式
2.1关于目前估算公式m≥(30~32)
的简析
目前资料上介绍的齿轮模数估算公式m≥(30~32)
,是粗略简化了诸多参数之后的通用机械齿轮简化设计公式,计算结果的准确性较差;且公式形式上沿用三次方根关系式,也是受通用机械齿轮简化设计公式的影响;另外,式中以P(齿轮所传递的功率)为参数,不便于实际设计应用,这一点对传动轴上的齿轮设计尤为明显。
2.2专用简化设计公式的选择
组合机床通用多轴箱所用齿轮是硬齿面直齿圆柱齿轮,齿轮齿面接触强度高,齿根弯曲强度相对低一些,且齿轮工作时润滑冷却条件较好,不易发生点蚀,主要且最危险的失效形式是轮齿的弯曲折断,因此人工设计齿轮时,选择齿根弯曲疲劳强度计算结果作为设计依据,较为合适。由校核公式
≤σFP,可变换
,显然有设计公式m≥
,式中K为载荷系数;T为齿轮所传递的扭矩,单位为N*mm;YFS为复合齿形系数;b为齿轮齿宽,单位为mm;Z为齿轮齿数;σFP为齿轮所用材料的许用弯曲应力,单位为MPa(或N/mm2)。
2.3计算参数的确定
根据组合机床通用多轴箱齿轮的工作特点不同,可分为两大类四小类。即:一类为钻扩镗铰类多轴箱齿轮;另一类为攻丝类多轴箱齿轮。两类多轴箱齿轮又各自分为一般齿轮(单向受力)和中间齿轮(双向受力)。因此,在确定有关计算参数时,必须分类选取确定。
2.3.1载荷系数K
钻扩镗铰类通用主轴箱齿轮载荷系数:
K=KAKPNTKVKβKα=1.1×1×1.05×1.2×1.15=1.5939
攻螺纹类多轴箱齿轮的载荷系数:
K=KAKpntKVKβKα=1.25×1×1.05×1.2×
1.15=1.81125
2.3.2复合齿形系数YFS
组合机床通用多轴箱齿轮齿数Z的范围为16~70,一般优选范围为18~50,具体对应数值为:
Z=18,YFS=4.45
Z=20,YFS=4.37
Z=25,YFS=4.20
Z=30,YFS=4.12
Z=35,YFS=4.07
Z=40,YFS=4.03
Z=45,YFS=4.01
Z=50,YFS=4.00
通过对比分析可知,YFS值与Z值大小成反比;且随着Z值增大,YFS值变小的速率较小。由于此参数数据离散性大,故采用YFS=4.45~4.00。
2.3.3齿轮齿宽b
当选用1T0741—42齿轮系列时,b=24 mm
当选用1T0741—41齿轮系列时,b=32 mm
2.3.4许用弯曲应力σFP
组合机床多轴箱齿轮所用材料为45钢,技术要求为齿部高频淬火G54,精度7级。参考有关资料,结合生产实际,分别取值如下:
一般齿轮(单向受力)σFP=1.4σFlim=476MPa
中间齿轮(双向受力)σFP=σFlim=340MPa
2.4专用简化设计公式的导出
将上述各组计算参数值代入
,并注意将式中T值单位由N.mm换算成N.m,不难得出表1所列各种情况下的专用简化设计公式:
为便于公式数据的圆整,与原估算公式对比研究,将上表简化设计公式变成表2形式。
表中所列专用简化设计公式中的范围系数,是由所用齿轮齿数决定的,齿数少的取大值,齿数多的取小值,具体应用特点参见2.3.2复合齿形系数YFS条目。
3关于攻螺纹类多轴箱齿轮模数确定设计的特点说明
在设计攻丝类多轴箱时,应考虑到丝锥钝化的影响,对专用简化设计公式中的T值(或P值)作相应修正,结合组合机床多轴箱传动系统拟定特点,一般可取:T修正=(1.5~2.5)T。T值修正系数与该齿轮所传动的丝锥个数之间关系,本文推荐如表3所示。(end)
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) (5/31/2007)
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