[发明专利]机车牵引齿轮自动设计设备及自动设计方法

权利要求书

1.机车牵引齿轮自动设计设备，其特征在于：包括机车牵引齿轮自动设计模块，机车牵引齿轮几何尺寸计算模块及机车牵引齿轮精度计算模块，机车牵引齿轮自动设计模块根据已知输入及约束条件确定多组齿轮设计方案，然后机车牵引齿轮几何尺寸计算模块选择一组设计方案，并设定变位系数，计算齿轮的几何参数，机车牵引齿轮精度计算模块在机车牵引齿轮几何尺寸计算模块的尺寸计算无误时进行精度计算，最后输出结果；

A.通过机车的输入系统将已知条件输入机车牵引齿轮自动设计模块，机车牵引齿轮自动设计模块建立齿轮设计约束条件，约束条件检验合格后，设计出多组设计方案，具体步骤如下：

①通过输入系统将车轮磨耗直径、机车限界、齿轮箱壁厚、给定中心距A、压力角α、传动比范围已知参数输入机车牵引齿轮自动设计的模块；

②机车牵引齿轮自动设计模块建立齿轮设计约束条件，所述的约束条件包括齿顶圆半径的最大值D_max、重合度ε_α、齿顶厚、滑动比及齿形干涉参数；

所述的齿顶圆半径最大值满足D_max≤R-mh-jx-hd-xj,式中：R-车轮半径，mh-车轮磨耗量，jx-机车限界，hd-齿轮箱壁厚，xj-齿顶与箱体间隙；

所述的重合度ε_α满足ε_α≥1.4；

所述的齿顶厚大于0.4倍模数且大于3mm，即：

式中：d_a—齿顶圆直径,m_n—模数；S_a—齿顶圆的齿顶厚度，α-压力角，Z-齿数，m_n-模数；

所述的滑动比应满足主动齿轮与从动齿轮的滑动比之差为0.1，即：

式中η₁—主动齿轮滑动比，η₂—从齿轮传动比，Z₁-主动齿轮齿数，Z₂-从动齿轮齿数，α_α1-主动齿轮齿顶圆压力角，α_α2-从动齿轮齿顶圆压力角，μ-传动比，α_t＇-啮合角；

所述的齿形干涉参数包括齿形分界点处曲率半径ρ_l和工作齿根处曲率半径ρ_p，且齿形分界点处曲率半径ρ_l小于工作齿根处曲率半径ρ_p，即：

ρ_p＝a'·sinα′_t-0.5d_b·tanα_a

式中：d-分度圆直径，α_t-压力角，h_an*-齿顶高系数，c_n*-顶隙系数，r*-齿根圆角半径系数，α_n-压力角，X-变位系数，d_b-基圆直径，m_n-模数，α＇-中心距，α_t＇-啮合角，α_α-齿顶圆压力角；

③机车牵引齿轮自动设计模块自动计算模数范围、确定齿数Z；

④机车牵引齿轮自动设计模块根据传动比及标准中心距计算确定主动齿轮齿数Z₁和从动齿轮齿数Z₂；

⑤约束条件计算检验合格后，机车牵引齿轮自动设计模块输出多组齿数和模数；

B.机车牵引齿轮几何尺寸计算模块从机车牵引齿轮自动设计模块的设计方案中选择一组合理的设计方案，以主从动齿轮保持正变位的原则设定变位系数，进而计算出该设计方案的齿轮几何参数，当计算得到的齿轮几何参数小于或超过设定的经验值时界面出现提示，点击后出现错误原因，所述的齿轮几何参数包括齿顶圆半径、模数m_n，齿数Z，齿顶圆直径、齿高、齿顶圆压力角、跨齿数、公法线长度、重合度、齿顶厚、滑动比、齿形干涉参数；所述的错误及错误原因包括：齿顶圆半径最大值D_max车轮半径-磨耗量-机车限界-齿轮箱壁厚-齿顶与箱体间隙，此时界面出现错误警告，提示请重新选择方案；齿缘厚度小于齿高1.56倍，此时界面提示齿缘安全裕度较小，需进行强度校核；重合度小于1.4，此时界面提示请重新修正齿数使重合度大于1.4；齿顶厚小于0.4倍模数或小于3mm，此时界面提示重新调整齿数和变位系数；滑动比之差大于0.1时，界面提示差值较大，考虑调整变位系数；齿形分界点处曲率半径大于工作齿根处曲率半径，此时界面提示齿形干涉；主动齿轮变位系数小于从动齿轮变位系数，界面提示重新分配变位系数；

C.机车牵引齿轮精度计算模块在机车牵引齿轮几何尺寸计算无误后，计算牵引齿轮的精度值。