组合机床通用多轴箱齿轮模数的确定

组合机床通用多轴箱齿轮模数的确定摘要：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)01-0031-021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＝1．811252.3.2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＝4．45Z＝20，YFS＝4．37Z＝25，YFS＝4．20Z＝30，YFS＝4．12Z＝35，YFS＝4．07Z＝40，YFS＝4．03Z＝45，YFS＝4．01Z＝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＝24mm当选用1T0741—41齿轮系列时，b＝32mm2.3.4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＝340MPa2.4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)