齿轮传动参数化设计系统研究
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Baidu Nhomakorabea１１ ．４
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１０ ５ ．７ １ １ ５ ． １
２． ． ２线 图公 式化 ２
对 于那些可 以找到线图公式或曲线 的数学表达式 的线 图，
针对齿轮传动参数化设计中的两个关键 问题 ， 即齿轮传动设
例齿轮传动工况系数 ， 工作机载荷特性和原动机载荷特
★ 来稿 日期 ： １— １ １ ★ ２ ０ １ － ６ 基金项 目： ０ 湖南省教育厅优秀青年科研资助项 目（ ８ ０ １ ， ０ Ｂ ８ ）教育部工程研究 中心项 目（９ Ｆ Ｇ ０ ） ０ 一 Ｚ Ｊ４
插值 ： 选取两个相邻 自 变量 麓 和 ， 并且满足关系 量 对应的Ｙ 值可按式（） ： ． Ｌ （ ） １求得 ｙ ＋ 一 ， 自 则 变
所 ２ 四舍五人方法取整 ， 取整 （） 分 ， 以结果不会大于原参数值 。（ ） １ 部件 的设计参数要求来取整 ， ， 例如 为了方便安装和检测 ， 齿轮的 中心距也一般都是 ５的倍数 ， 所以也需要取整为 ５的倍数值 ， 具 体表达式为：＊Ｎ （／＋ ． ｏ ５ Ｉ Ｔｘ５ ０ ５
ｔ ｎｅ ｃｅ ｃ．ｗ ｅ ｓｅ ｉ ａａ ｅｒ ｅｉ ｇａ ａｓ ｉ ｉ ． ｒ ｒｓａｃ ｅｄ ｎｍｅ ，ａａ ｒ— ｉ ｆ ｉ ｙＴ ｏｋｙｉ ｕ ｓ ｎｐ ｍ ｔ ｃｄ ｓ ｎｏ ｅ ｒ ｒｎ ｍ ｓ ｏ ａｅ ｅｅ ｈｅ ，ａ ｌ ｄ ｔ ｐ ｏ ｏ ｆ ｎ ｉ ｓ ｒ ｉ ｇ ｆ ｔ ｓｎ ｒ ｙ ｃｓｉ ｄｃ ｎｔ ｃｉｎｏ ａａ ｅｒ ｅｉｎｎ ｓ ｍ． ｅｐ ｔ ｔｅｍｅｈｄｏ ｎ ｇｎ ｉ ｒｍ ｄ ａ ｅｓｎ ａ ｏ ｓ ｕ ｔ ｇｎ ｒ ｏ ｆＰ ｒｍ ｔｃｄ ｓ ｉｇｓ ｔ ｈ ｄ ｅｓｉ ｏ ｈ ｔｏ ｍａ ａｉｇｄａ ａ ａ ｉ ｇ ｙｅ ｎ ｆ ｇ ｔ
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中图分类 号 ：Ｈ１ ２１ 文献标 识 码 ： Ｔ ． １ Ａ １ 日 吾 Ｌ—— Ｊ 『— 一
—
计 中的数据化处理 ，以及齿轮传动参数化设计系统的构建问题进 行 了研究 ， 介绍了设计数据的处理方法 ， 并将程序参数化方法应用 于齿轮设计 中， ＶｓａＢ ｓ 以 ｉ ｌ ａｉ ｕ ｃ为开发工具 ， Ｓ ｌ ｄ ｅ 在 ｏｉ Ｅ ｇ 平台上 ｄ 开发了一个齿轮参数化设计系统 ，应用此设计系统可以完成各种 类型齿轮 的设计工作 ， 减少齿轮设计时间 ， 同时保证了设计质量。
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开发 平 台以及设 计 系统 具 有的不 同功 能 。一些 科研 人员 日 用模 等采
函数 型数表是指数表 中的数据具有理论公式或经 验公 式 ，
拟切削法绘制精确的齿轮廓线 ， 但生成的特征多 ， 造型复杂。 一些科 或者可以通过利用某些数学方法来找到一个近似的函数关系式 研人员（ 究 了在 Ｕ 研 Ｇ环境下利用范成法生成直齿轮模型方法 ， 但 来描述的数表 。函数型数表一般采用公式化方法处理 ， 直接采用 不能进行斜齿轮造型。 一些科研人员 了基于知识库参数化设 原 来 的公 式 或 推得 的公 式进 行 编 程 ， 计算 数 据 。 并 计方法 ， 但通过查询知识库确定参数 ， 速度较 陧， 且知识库的完备性 ２１ 非 函数 型 数 表 ．２ － 对设计的有效 陛有很大影响。 一些科研人员听０ Ａ Ｓ 用 Ｄ 开发了齿轮 非 函数型数表是 指那些没有原始理论公式 ， 很难通过 数 也 设计模块 ， 可提高齿轮设计的效率 ， 但局限于 Ａ ｔＣ Ｄ平台。一些 学方法推导出近似公式的数表 ， ｕｏ Ａ 对于这种数表一般是用数组形式 科研人员［ 究 了齿轮的逆 向虚拟造型方法 ， 研 并开发了齿轮参数化 直接编写进程序或通过数据库来存储。检索时 ， 用程序来查询数 设计系统， 但其系统在可选择 的齿轮类型上有所欠缺。 组数 据 或 调用 数 据 库 即可 。
【 摘 要】 齿轮的设计质量和设计效率对产品性能和生产效率有重要影响。针对齿轮传动参数化设 计 中的 两个 关键 问题 进行 了研 究 ， 即齿轮 传动 参数化设 计 中数 据处理 方法 ， 齿轮传 动参数 化设计 系 以及 统的构建问题。探讨了图表数据以及设计参数的处理方法， 并采用程序参数化技术， ｉ ａＢ ｓ 为开 以Ｖｓ ｌ ａｉ ｕ ｃ 发工具 ， Ｓｌ ｄｅ 在 ｏｄ ｇ 平台上开发 了一个齿轮传动参数化设计系统。应用此设计 系统可以避免齿轮传统 ｉＥ 设计 中查阅 国家标准 、 工程手册 来确 定设计数据 的繁琐 ， 并且 可以保证设 计质量 ， 缩短设计周期 。 关键词 ： 齿轮传 动 ； 数据处 理 ； 参数 化设计 ； 实体造型
（） ２
的齿型系数 Ｙ ａ若需查询齿数为 ５ Ｆ， ５时的齿型系数 ， 此时便要利用
３设计参数 的处理
（） １利用取整函数 Ｉ Ｔｘ 取整 ， Ｎ （） 这种取整方法是舍弃小数部
表达式 为： Ｔ ｘ ０ （ ） 具体 要求 取整 ， Ｉ （＋ ． ｏ ３按 Ｎ ５ 即按 照某些具体零
． 插值法来求 出函 数值。 在齿轮设计中 一般最常用的插值方法是线性 ３１参 数取整
２齿轮传动设计 中的数据处理
在机械零件 的设计手册或设计规范 、 国家标准中 ， 有各种各
提高设计效率而且不能保证设计精确性 ， 而参数化设计系统便可 ２ １数 表 的处 理方法 ． 样的数表 ， 这些数表一般都是离散数据的集合 ， 总体上看 ， 这些数
在齿轮的程序参数化设计方面许多学者做出了研究 ，这些研 表可以分为两类 ： 函数型数表和非函数型数表 。 究的区别主要在于采用不同的齿轮齿廓线的绘制方法、 使用不同的 ２１１ 函数 型 数 表 ．．
王 英姿 聂松 辉 李 武 卫 （ 湘潭大 学 机械 工程学 院 ， 湘潭 ４ １０ ）（湘 潭职业 技术学 院 ， １ １５ 湘潭 ４ １０ ） ｌ １ ２ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ａ ａ ｔｉ ｅ ｉｎ ｎ ｙ ｔ ｍ ｆｇ ａｒ ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｓ ａ ｃ ｎ ｐ ｒ ｍｅ ｒ ｄ ｓｇ ｉｇ ｓ ｓ ｅ ｏ ｅ ａ ｓ ｓ ｉ ｎ ｃ ｔ
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王英姿 等 ： 传动参教 化设计 系统研 究 齿轮
表 ３ 齿 轮 载 荷 分布 系数
布置 方 式
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２ ３ ４
第９ 期
性是两个非数值的变量 ， 定义变量 （～ ）Ｎ＝ ０ ２来代表不 同 Ｏ ２ Ｙ ｊ （— ） ｆ 的工况 ， 用二维数组 （ ， ） ３３ 来存储表 中的系数值 。只需输入代 表工况的变量 √的值 ， 便可查到对应的系数 值 ， 如表 １ 所示。 表 １齿轮传动工况 系数
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便可以直接利用公式 ： 对于复杂的数表不方便使用数组处理 ，可以通过数据库来存 如齿轮强度计算时用到的区域系数 ， 储数表， 如图 １ 所示。 齿轮的材料特 『表 ， 生 通过调用数据库便可查询
数据。 在非函数型数表中， 有些数表只提供了有限节点的数据 ， 若需 要查询的不是列表中的节点而是位于节点间的中间值， 如表 ２ 所示 式中： —基 圆螺旋角 ； 一端面压力角。
第 ９期
２ １年 ９月 ０１
文 章 编 号 ：０ １ ３ ９ （ ０ ）９ Ｏ ６ 一 ３ １０ — ９ ７ ２ １ ０ 一 １７ Ｏ １
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａ ｈｉ ｒ Ｄｅ ｉｎ ｃ ｎｅ ｙ ｓｇ ＆ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｅ ｎ ｆ ｃｕｒ １ ６７
齿轮传动参数化设 计 系统研 究 术
齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动形 式 ，它广
泛应用于汽车 、 、 机床 仪器仪表等机械传动 中， 因此齿轮的设计质
量和效率是提高产品性能和工作质量的一个关键因素。 在传统的
齿轮设计过程 中， 设计者往往需要通过查阅国家标准和工程手册 来确定相关 的设计数据 ， 并需要进行大量计算 工作 ， 这样便很难 以很好的解决这些 问题 ， 通过参数化设计系统来进行齿 轮设计ｌ 】 １ ， 从而可以保证高质量 、 高效率地完成设计工作 。
Baidu Nhomakorabea１１ ．４
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１０ ５ ．７ １ １ ５ ． １
２． ． ２线 图公 式化 ２
对 于那些可 以找到线图公式或曲线 的数学表达式 的线 图，
针对齿轮传动参数化设计中的两个关键 问题 ， 即齿轮传动设
例齿轮传动工况系数 ， 工作机载荷特性和原动机载荷特
★ 来稿 日期 ： １— １ １ ★ ２ ０ １ － ６ 基金项 目： ０ 湖南省教育厅优秀青年科研资助项 目（ ８ ０ １ ， ０ Ｂ ８ ）教育部工程研究 中心项 目（９ Ｆ Ｇ ０ ） ０ 一 Ｚ Ｊ４
插值 ： 选取两个相邻 自 变量 麓 和 ， 并且满足关系 量 对应的Ｙ 值可按式（） ： ． Ｌ （ ） １求得 ｙ ＋ 一 ， 自 则 变
所 ２ 四舍五人方法取整 ， 取整 （） 分 ， 以结果不会大于原参数值 。（ ） １ 部件 的设计参数要求来取整 ， ， 例如 为了方便安装和检测 ， 齿轮的 中心距也一般都是 ５的倍数 ， 所以也需要取整为 ５的倍数值 ， 具 体表达式为：＊Ｎ （／＋ ． ｏ ５ Ｉ Ｔｘ５ ０ ５
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中图分类 号 ：Ｈ１ ２１ 文献标 识 码 ： Ｔ ． １ Ａ １ 日 吾 Ｌ—— Ｊ 『— 一
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计 中的数据化处理 ，以及齿轮传动参数化设计系统的构建问题进 行 了研究 ， 介绍了设计数据的处理方法 ， 并将程序参数化方法应用 于齿轮设计 中， ＶｓａＢ ｓ 以 ｉ ｌ ａｉ ｕ ｃ为开发工具 ， Ｓ ｌ ｄ ｅ 在 ｏｉ Ｅ ｇ 平台上 ｄ 开发了一个齿轮参数化设计系统 ，应用此设计系统可以完成各种 类型齿轮 的设计工作 ， 减少齿轮设计时间 ， 同时保证了设计质量。
０＿ ２
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ｇｄ ｂ ｄ】 ｏ＝ ／
０４ ．
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０６ ．
１Ｏ ５ ．１
０－ ８
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１Ｏ ．３
１Ｏ ．６ １１ ５ ． １ １２ ５ ．２
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１Ｏ ．８ １１ ．５ —
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开发 平 台以及设 计 系统 具 有的不 同功 能 。一些 科研 人员 日 用模 等采
函数 型数表是指数表 中的数据具有理论公式或经 验公 式 ，
拟切削法绘制精确的齿轮廓线 ， 但生成的特征多 ， 造型复杂。 一些科 或者可以通过利用某些数学方法来找到一个近似的函数关系式 研人员（ 究 了在 Ｕ 研 Ｇ环境下利用范成法生成直齿轮模型方法 ， 但 来描述的数表 。函数型数表一般采用公式化方法处理 ， 直接采用 不能进行斜齿轮造型。 一些科研人员 了基于知识库参数化设 原 来 的公 式 或 推得 的公 式进 行 编 程 ， 计算 数 据 。 并 计方法 ， 但通过查询知识库确定参数 ， 速度较 陧， 且知识库的完备性 ２１ 非 函数 型 数 表 ．２ － 对设计的有效 陛有很大影响。 一些科研人员听０ Ａ Ｓ 用 Ｄ 开发了齿轮 非 函数型数表是 指那些没有原始理论公式 ， 很难通过 数 也 设计模块 ， 可提高齿轮设计的效率 ， 但局限于 Ａ ｔＣ Ｄ平台。一些 学方法推导出近似公式的数表 ， ｕｏ Ａ 对于这种数表一般是用数组形式 科研人员［ 究 了齿轮的逆 向虚拟造型方法 ， 研 并开发了齿轮参数化 直接编写进程序或通过数据库来存储。检索时 ， 用程序来查询数 设计系统， 但其系统在可选择 的齿轮类型上有所欠缺。 组数 据 或 调用 数 据 库 即可 。
【 摘 要】 齿轮的设计质量和设计效率对产品性能和生产效率有重要影响。针对齿轮传动参数化设 计 中的 两个 关键 问题 进行 了研 究 ， 即齿轮 传动 参数化设 计 中数 据处理 方法 ， 齿轮传 动参数 化设计 系 以及 统的构建问题。探讨了图表数据以及设计参数的处理方法， 并采用程序参数化技术， ｉ ａＢ ｓ 为开 以Ｖｓ ｌ ａｉ ｕ ｃ 发工具 ， Ｓｌ ｄｅ 在 ｏｄ ｇ 平台上开发 了一个齿轮传动参数化设计系统。应用此设计 系统可以避免齿轮传统 ｉＥ 设计 中查阅 国家标准 、 工程手册 来确 定设计数据 的繁琐 ， 并且 可以保证设 计质量 ， 缩短设计周期 。 关键词 ： 齿轮传 动 ； 数据处 理 ； 参数 化设计 ； 实体造型
（） ２
的齿型系数 Ｙ ａ若需查询齿数为 ５ Ｆ， ５时的齿型系数 ， 此时便要利用
３设计参数 的处理
（） １利用取整函数 Ｉ Ｔｘ 取整 ， Ｎ （） 这种取整方法是舍弃小数部
表达式 为： Ｔ ｘ ０ （ ） 具体 要求 取整 ， Ｉ （＋ ． ｏ ３按 Ｎ ５ 即按 照某些具体零
． 插值法来求 出函 数值。 在齿轮设计中 一般最常用的插值方法是线性 ３１参 数取整
２齿轮传动设计 中的数据处理
在机械零件 的设计手册或设计规范 、 国家标准中 ， 有各种各
提高设计效率而且不能保证设计精确性 ， 而参数化设计系统便可 ２ １数 表 的处 理方法 ． 样的数表 ， 这些数表一般都是离散数据的集合 ， 总体上看 ， 这些数
在齿轮的程序参数化设计方面许多学者做出了研究 ，这些研 表可以分为两类 ： 函数型数表和非函数型数表 。 究的区别主要在于采用不同的齿轮齿廓线的绘制方法、 使用不同的 ２１１ 函数 型 数 表 ．．
王 英姿 聂松 辉 李 武 卫 （ 湘潭大 学 机械 工程学 院 ， 湘潭 ４ １０ ）（湘 潭职业 技术学 院 ， １ １５ 湘潭 ４ １０ ） ｌ １ ２ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ａ ａ ｔｉ ｅ ｉｎ ｎ ｙ ｔ ｍ ｆｇ ａｒ ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｓ ａ ｃ ｎ ｐ ｒ ｍｅ ｒ ｄ ｓｇ ｉｇ ｓ ｓ ｅ ｏ ｅ ａ ｓ ｓ ｉ ｎ ｃ ｔ
１８ ６
王英姿 等 ： 传动参教 化设计 系统研 究 齿轮
表 ３ 齿 轮 载 荷 分布 系数
布置 方 式
１
２ ３ ４
第９ 期
性是两个非数值的变量 ， 定义变量 （～ ）Ｎ＝ ０ ２来代表不 同 Ｏ ２ Ｙ ｊ （— ） ｆ 的工况 ， 用二维数组 （ ， ） ３３ 来存储表 中的系数值 。只需输入代 表工况的变量 √的值 ， 便可查到对应的系数 值 ， 如表 １ 所示。 表 １齿轮传动工况 系数
ｔ ｅ ｄ ｓｇ ｙ ｌ ． ｈ ｅ ｉ ｃ ｃｅ ｎ Ｋｅ ｗｏ ｄｓ Ｇｅ ｒｔ ａｎ ｍ ｉｓｏ Ｄａｔ ｏｃ ｓ ｉ ｇ； ｙ ｒ ： ａ ｒ ｓ ｓ ｉ ｎ； ａ ｐｒ ｅ ｓｎ Ｐａｒ ｍ ｅ ｒ ｃｄｅ ｉ Ｓｏ ｉ ｏ ｌｎｇ ａ ｔ ｉ ｓｇｎ； ｌｄ ｍ ｄｅｉ
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（ ｃ ｏ ｌ ｆ ｃ ａ ｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇＸ ａ ｇａ ｎｖｒｉ ， ｉ ｇ ｎ４ ， ｈｎ ） ｈ ｏ ｏ ｈ ｎｃ ｇ ｅｉ ， ｉｎｔｎＵ ｉ ｓｙ Ｘ ａ ｔ ５ Ｃ ｉａ Ｓ Ｍｅ ａＥ ｎ ｎ ｅ ｔ ｎ ａ １１ １０
便可以直接利用公式 ： 对于复杂的数表不方便使用数组处理 ，可以通过数据库来存 如齿轮强度计算时用到的区域系数 ， 储数表， 如图 １ 所示。 齿轮的材料特 『表 ， 生 通过调用数据库便可查询
数据。 在非函数型数表中， 有些数表只提供了有限节点的数据 ， 若需 要查询的不是列表中的节点而是位于节点间的中间值， 如表 ２ 所示 式中： —基 圆螺旋角 ； 一端面压力角。
第 ９期
２ １年 ９月 ０１
文 章 编 号 ：０ １ ３ ９ （ ０ ）９ Ｏ ６ 一 ３ １０ — ９ ７ ２ １ ０ 一 １７ Ｏ １
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａ ｈｉ ｒ Ｄｅ ｉｎ ｃ ｎｅ ｙ ｓｇ ＆ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｅ ｎ ｆ ｃｕｒ １ ６７
齿轮传动参数化设 计 系统研 究 术
齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动形 式 ，它广
泛应用于汽车 、 、 机床 仪器仪表等机械传动 中， 因此齿轮的设计质
量和效率是提高产品性能和工作质量的一个关键因素。 在传统的
齿轮设计过程 中， 设计者往往需要通过查阅国家标准和工程手册 来确定相关 的设计数据 ， 并需要进行大量计算 工作 ， 这样便很难 以很好的解决这些 问题 ， 通过参数化设计系统来进行齿 轮设计ｌ 】 １ ， 从而可以保证高质量 、 高效率地完成设计工作 。