基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ的标准直齿圆柱齿轮 传动系列参数化相似设计研究 口李小平 常州信息职业技术学院机电工程系 常州 ２１３１６４ 摘要：采用相似设计理论及方法，对标准直齿圆柱齿轮传动系列设计进行了研究，得出了标准直齿圆柱齿轮传动 系列产品的几何尺寸、功率性能参数；利用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ中的Ｔｏｏｌｂｏｘ插件，实现了齿轮传动的参数化设计。 关键词：齿轮相似设计参数化设计 中图分类号：ＴＨ１３２．４１７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—４９９８（２００８）１０—００３６—０３ 在产品设计过程中，为了贯彻“零件标准化、部件 算公式及计算数值见表１。 通用化、产品系列化”的原则，降低产品成本，缩短开发 ２．２确定相似类型 周期，提高产品的可靠性，应尽量采用成熟的技术，从 在相似设计中，一般将产品系列分为两类，即几何 而获得多品种多规格的系列化产品。相似设计为产品 相似产品系列和半几何相似产品系列。几何相似产品 的系列化设计提供了方法。ＣＡＤ技术的发展，使系列 系列是指产品中主要的几何尺寸都相似，相似比ｃ为 产品的参数化设计得以实现。 定值。半几何相似产品系列指的是不完全符合几何相 １ 相似理论及相似设计方法 似的产品系列，各参数根据５１２艺或使用要求可能有不 同的比值关系。 一组物理过程，其基本参数之间成固定的比例关 在齿轮传动设计中，当中心距Ｄ和传动比ｉ已知 系称为相似。相似系列产品是指各产品的尺寸、性能等 时，主动轮分度圆直径ｄ ：２ａ／（１＋ｉ），这是一多项 参数皆成一定的比例关系。在相似系列产品的设计中， 式，根据相似设计理论，即使口和ｉ在系列设计时都相 首先是设计出基型产品，然后利用相似设计理论设计 似，则ｄ 也不相似，这将导致后面的计算无法按相似 出全系列产品。本文以标准直齿圆柱齿轮传动为例来 设计方法进行。若将参数ｉ固定（ｉ＝４），则齿轮传动可 说明相似设计方法的全过程。 按几何相似产品进行系列设计。 ２标准直齿圆柱齿轮传动系列相似设计 ２．３级差的选择和计算 产品系列设计中各产品尺寸及参数之间的公比称 齿轮传动设计是减速器设计中的重要内容，其主 为级差。级差的选择和计算是系列设计中的关键。 要性能参数是中心距口和传动比ｉ，且它们均已标准 ２．３．１ 中心距级差 化，因此，在进行齿轮传动系列设计时，中心距ａ和传 中心距已标准化，对于一级齿轮传动，中心距。 动比ｉ应取标准值。 的级差为Ｒ２０，即Ｃ ＝１０ １．１２。 ２．１基型设计 ２．３．２其它参数级差 基型一般选在系列产品的中档，这样便于扩展系 根据相似设计理论，当已知各参数之间的关系方 列产品。参考国家标准，对于一级齿轮传动，中心距。 程式时，可通过方程分析法求得其它参数的级差。 和传动比ｉ优先选用的系列为Ｒ２０数系。现取口＝ １）主动轮分度圆直径级差。主动轮分度圆直径的 １６０，ｉ＝４为已知条件进行基型设计，各参数的设计计 计算公式为ｄ。＝２ａ／（１＋ｉ），将ｉ：４代入，ｄｌ：０．４口， 表１ 标准直齿圆柱齿轮传动基型参数及尺寸／ｍｍ 基型参 主动轮 模数 主动轮 从动轮 从动轮 从动轮 主动轮 数及计 中心距口 传动比ｉ 分度圆直径 ｍ＝（０．００７～０．０２）口 齿数 齿数 分度圆直径 齿宽 齿宽 算公式 ｄｌ＝２ａ／（１＋ｉ） ＺＩ＝ｄＩ／，ｎ Ｚｚ＝ｉＺｌ ｄ２＝ｍ ６２＝ ｄｄＩ ６ｌ＝ｂ２＋（５～１０） 数值 １６０ ４ ６４ ２ ３２ １２８ ２５６ ６４ ７２ 说明：①模数ｍ计算后取标准值；②机为齿宽系数，若为软齿面对称布置的一级减速器齿轮，查表得 一１。 收稿日期：２ＯＯ８年４月 ２００８／１０ 机械制造４６卷 第５３０期 故Ｃｄ１＝Ｃ ＝１．１２。 表２ 标准直齿圆柱齿轮传动系列尺寸性能参数 型号 ｄｌ ２）模数级差。由ｍ＝（０．００７～０．０２）ａ，得Ｃ ＝ Ｃ ＝１．１２。 尺寸参数／ｍｍ Ｚｌ Ｚ２ ｄ２ ｂ２ ｂｉ ４３ 功率／ｋＷ Ｐ ２．１３ 由于模数已标准化，故计算后应选取标准值。 ３）齿数级差。主动轮齿数ｚ。＝ｄ ／ｍ，故Ｃｚ ＝ 展 ９０ ３６．３２ １．１２ ３２ １２８ １４５．２６ ３６ 扩 ＾４ １００ ４０．６７ １．２５ ３２ ｌ２８ １６２．６９ ４ｌ ．４８ ５３ ２．９８ ４．１８ ｃｄ ／Ｃ ＝１。从动轮齿数Ｚ２＝ｉＺ ，故Ｃ ＝Ｃｚ。＝１。 ４）从动轮分度圆直径级差。从动轮分度圆直径 如＝ｍＺ２，故Ｃｄ２＝Ｃ Ｃｚ２＝１．１２。 ５）从动轮齿宽级差。从动轮齿宽ｂ ＝ ｄ ，机＝ １，故ｃｂ２＝Ｃｄ１＝１．１２。 缩 小 形 １１２ ４５．５５ １４ ３２ １２８ １８２．２２ ４６ １２５ ５１．Ｏ２ １．６ ３２ １２８ ２０４．０８ ５ｌ ５８ ｈｌ １４０ ５７１４ ．５．８５ ８．１９ １．８ ３２ １２８ ２２８．５７ ５７ ６５ 基型 ｌ６Ｏ ６４ ．２ ３２ １２８ ２５６ ６４ ７２ ８０ １１．４６ １６．０４ 日ｌ １８Ｏ ７１．６８ ２２４ ３２ １２８ ２８６．７２ ７２ ．主动轮齿宽ｂ ＝ｂ ＋（５～１０），故不存在相似关 系，可直接按此公式进行计算。 扩 ２００ ８Ｏ２８ ２．５ ３２ １２８ ３２ｌ＿１３ ８０ ８８ 展 Ｈ２增 Ｈ３ ２２４ ８９．９２ ２．８ ３２ １２８ ３５９．６６ ９０ ９８ 大 形 ２５０ １００，７１ ３．１５ ３２ １２８ ４０２．８２ ｌＯｌ １１０ Ｈ５ ２８０ １１２．７９ ３．５５ ３２ １２８ ４５１．１６ １１３ １２２ ２２．４６ ３１．４５ ４４．０２ ６１．６３ ６）功率级差。对于钢制软齿轮，主动轮分度圆直径 的计算公式为： ｄｌＩ＞７６８‘ ・ （１） 捷地完成三维齿轮的绘制。不仅如此，还实现了参数化 设计，用户只要在对话框中输入齿轮的有关参数，如模 式中 卜载荷系数，若原动机、工作机工作平稳， 则查表可得Ｋ＝１．１ 数、齿数等，就可以得到用户想要的齿轮造型。 点击ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ２００７用户界面右侧设计库图标 ，——小齿轮所传递的转矩， ＝９ ５５０￣－－－－（Ｎ・ 弹出设计库，选择“Ｔｏｏｌｂｏｘ”并在下面的项目中选择 “ＩＳＯ”；接着选择“动力传动”，选择“齿轮”；最后在下面 的“正齿轮”上右击并选择“生成零件”。 ｍ），其中，Ｐ为传递的功率（ｋＷ），／７， 为小 齿轮的转速（ｒ／ｒａｉｎ） 零件生成后，在界面左侧会显示齿轮参数对话框， 用户只要在对话框中输入齿轮相应的参数并点击确 定，就可快速完成齿轮系列的造型设计，如图１所示。 ［ｏｒ］ ——大齿轮的许用接触应力，若两齿轮材 料为３５号钢且用于一般传动，则经查 表计算可得［ ］ ＝５１０ ＭＰａ ｕ——齿数比，即大齿轮齿数与小齿轮齿数之 比，故 ＝ｉ＝４ ４结果分析 在研究中发现，实际中心距ａ＝ｍ（ｄ－＋ｄ：）／２，与 将Ｋ、Ｔｔ、【ｏｒ］ 理得： Ｐ≤４．３７ Ｘ １０ 代人式（１）并整 ｍ 若ｍ＝１ ０００ ｒ／ｒａｉｎ，则得功率级 差ＣＰ＝Ｃ３１＝１．１２ ＝１．４。 ２．３．３系列产品参数尺寸计算 系列产品参数的计算，可根据基 型产品的参数尺寸乘以或除以其相应 的级差来确定扩展型其余产品的尺寸 参数，计算结果见表２。 ３基于ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ标准直齿圆 柱齿轮传动系列参数化相似 设计的实现 在三维机械设计中，齿轮是一个 较为复杂的零件，因为要准确地完成 轮齿渐开线的绘制是一件比较繁琐、 困难的事情。利用ＳｏｌｉｄＷ０ｒｋｓ２００７中的 Ｔｏｏｌｂｏｘ插件，则可帮助用户快速、便 机械制造４６卷 第５３０期 ２００８／１０回 基于敏捷供应链的物流配送关键信息技术研究 口齐德新１，２ 口刘永贤 口沈阳阜新商学来ａ １１０００４ １２３０００ １．东北大学机械工程与自动化学院２．辽宁工程技术大学机械工程学院３．辽宁信息职业技术学院摘辽阳１１１０００ 要：介绍异构数据传输ＸＭＬ技术、保障系统正常运转的安全技术、自动识别技术、ＥＤＩ技术，以及物流的ＧＩＳ／ 敏捷物流配送 关键技术信息 ＧＰＳ、控管等关键信息技术，这些技术对整个系统功能的实现起着重要支撑作用。 关键词：供应链中图分类号：ＴＰ３９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—４９９８（２００８）１０—００３８—０３ 敏捷供应链要保证系统中物流、资金流的快速反 协助整合信息，使信息在不同的应用系统间流畅地互 通，使不同企业之间的数据得以动态共享，强化了数据 使用者与服务器系统之间的聚合性。利用ＸＭＬ的可延 伸性及自我描述的特点，同一数据可用不同的表现７ｂ－ 式提供给不同用户，在多个不同的数据库之间传递信 息。ＸＭＬ相比ＥＤＩ（电子数据交换）而言大大降低了数 据管理和交换的成本。它具有统一的数据格式，可以使 数据管理和交换的成本更低，也更易于管理。ＸＭＬ在 服务器和客户端之间建立中间层，将Ｂ／Ｓ的两层系统 应，信息流的畅通起着决定性的作用。物流系统要实现 跨地区的信息实时传输、远程数据访问、数据分布处理 和集中处理相结合、多个异地局域网连接等功能，除 Ｉｎｔｅｒｎｅｔ和Ｗｅｂ技术外，还有一些关键技术起着非常 重要的作用，现介绍如下。 １ ×ＭＬ技术 在面向敏捷供应链的物流配送网络中，所有节点 企业的物流信息可以认为被包含在一个广义的数据库 中。这种情况下，每个节点企业的物流系统就是该数据 结构拓展为３层结构“１。ＸＭＬ中间层的数据处理流程如 图１所示。 库中的一个数据源。由于不同企业的物流信息和业务 过程描述如下： 组织不尽相同，该广义数据库是异构的。要挖掘并有效 利用异构数据，需要集成物流配送网络中所有的数据 １）在ＨＴＴＰ协议的支持下，客户端通过浏览器向 物流信息平台的业务处理接口发出数据请求； ２）物流业务处理接口接受ＨＴＩ＇Ｐ请求，经过安全 认证后由ＸＭＬ中间件将请求数据打包为标准格式的 ＸＭＬ文件； ３）ＸＭＬ中间件将数据打包文件解释为内部数据 源，这在实际操作中将是困难的。 开放且基于文本的可扩展标记语言（Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ Ｍａｒｋｕｐ Ｌａｎｇｕａｇｅ，ＸＭＬ）非常适用于服务器之间交换事 务信息。作为跨应用系统的沟通媒介，它用开放的方式 收稿日期：２００８年４月 库的数据格式，存人业务数据库； 标准中心距（见表１）相应数值略有误差，这是因为在进 行齿轮传动系列设计时，中心距均采用了标准值。如果 标准中心距严格按Ｒ２０的公比进行确定，则两种计算方 法所得的结果是一致的。通过以上研究发现，对于生产 版社，２００３． ３王玉新．数字化设计［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２００３． ４孙靖民．现代机械设计方法选讲【Ｍ】．哈尔滨：哈尔滨工业大 学出版社，１９９２． 实际中存在的大量系列化产品，采用相似设计和ＣＡＤ 参数化设计，可真正实现产品的快速设计，从而大大缩 短设计周期、降低成本，提高产品在市场中的竞争力。 ５朱孝录．齿轮传动设计手册［Ｍ】．北京：化学工业出版社， ２００４． ６王定国，周全光．机械原理与机械零件【Ｍ】．北京：高等教育 出版社，１９８７． 参考文献 １武良臣．现代设计理论与方法［Ｍ］．徐州：中国矿业大学出版 社，２００３． ７曹岩，李建华．ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ２００４产品设计实例精解【Ｍ］．北京： 机械工业出版社，２００４． △ （编辑 功 成） ２孙靖民．现代机械设计方法【Ｍ］．哈尔滨：哈尔滨工业大学出 ２００８／１０ 机械制造４６卷 第５３０期