組合機床通用多軸箱齒輪模數的確定

目前，組合機床通用多軸箱設計中，人工確定齒輪模數時，一般用類比法確定，或按公式估計，即m≥（30～32），式中P為齒輪所傳遞的功率，單位為kW，Z為一對嚙合齒輪中小齒輪齒數，n為小齒輪的轉速，單位為r／min。然後，等整個傳動系統擬定后，再對所選定的齒輪模數進行驗證，校核是否滿足工作要求。由於驗算較煩，一般只對其中承受載荷最大、最薄弱的齒輪進行驗算。在多年的設計實踐工作中，筆者認為以上方法存在缺點。類比法確定的齒輪模數其合理性顯然缺乏定量的評估，而應用上述估算公式得出的結果與具體校核驗算結果有時偏差較大，與實際使用結果也不一致。此外，上述估算公式，在實際應用方便性上也需改進。

在分析組合機床通用多軸箱齒輪具體設計的基礎上，推薦一組確定齒輪模數的專用簡化設計公式，以提高人工設計質量，可免除校核驗算的麻煩，並可用於通用多軸箱人工設計的審查評估。同時，也可為現行計算機輔助設計提供一點經驗參考。

2專用簡化設計公式

2.1關於目前估算公式m≥（30～32）的簡析

目前資料上介紹的齒輪模數估算公式m≥（30～32），是粗略簡化了諸多參數之後的通用機械齒輪簡化設計公式，計算結果的準確性較差；且公式形式上沿用三次方根關係式，也是受通用機械齒輪簡化設計公式的影響；另外，式中以P(齒輪所傳遞的功率)為參數，不便於實際設計應用，這一點對傳動軸上的齒輪設計尤為明顯。

2.2專用簡化設計公式的選擇

組合機床通用多軸箱所用齒輪是硬齒面直齒圓柱齒輪，齒輪齒面接觸強度高，齒根彎曲強度相對低一些，且齒輪工作時潤滑冷卻條件較好，不易發生點蝕，主要且最危險的失效形式是輪齒的彎曲折斷，因此人工設計齒輪時，選擇齒根彎曲疲勞強度計算結果作為設計依據，較為合適。由校核公式≤σFP，可變換，顯然有設計公式m≥，式中K為載荷係數；T為齒輪所傳遞的扭矩，單位為N*mm；YFS為複合齒形係數；b為齒輪齒寬，單位為mm；Z為齒輪齒數；σFP為齒輪所用材料的許用彎曲應力，單位為MPa（或N／mm2）。

2.3計算參數的確定

根據組合機床通用多軸箱齒輪的工作特點不同，可分為兩大類四小類。即：一類為鑽擴鏜鉸類多軸箱齒輪；另一類為攻絲類多軸箱齒輪。兩類多軸箱齒輪又各自分為一般齒輪(單向受力)和中間齒輪(雙向受力)。因此，在確定有關計算參數時，必須分類選取確定。

2.3.1載荷係數K

鑽擴鏜鉸類通用主軸箱齒輪載荷係數：

K＝KAKPNTKVKβKα＝1．1×1×1．05×1．2×1．15＝1．5939

攻螺紋類多軸箱齒輪的載荷係數：

K＝KAKpntKVKβKα＝1．25×1×1．05×1．2×
1．15＝1．81125

2.3.2複合齒形係數YFS

組合機床通用多軸箱齒輪齒數Z的範圍為16～70，一般優選範圍為18～50，具體對應數值為：

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

通過對比分析可知，YFS值與Z值大小成反比；且隨著Z值增大，YFS值變小的速率較小。由於此參數數據離散性大，故採用YFS＝4．45～4．00。

2.3.3齒輪齒寬b