齒輪設計專家系統(tǒng)-ngc-xtgdes

1、<p>　　齒輪設計專家系統(tǒng)XTGDES</p><p><b>　　用戶使用報告</b></p><p>　　南 京 高 速 齒 輪 箱 廠</p><p><b>　　一九九九年十月</b></p><p>　　齒輪設計專家系統(tǒng)XTGDES用戶使用報告</p><p

2、><b>　　一、概述</b></p><p>　　漸開線圓柱齒輪是在機械傳動領域中應用量大面廣的基礎零部件，其水平和質(zhì)量直接影響國民經(jīng)濟許多部門的產(chǎn)品質(zhì)量和效益。齒輪設計是決定和制約齒輪產(chǎn)品的水平、質(zhì)量、可靠性和成本的最關鍵環(huán)節(jié)。近百年來，為研究和摸索齒輪的設計和制造規(guī)律，國內(nèi)外許多齒輪工作者都付出了畢生的精力。他們的成果都凝聚在有關著作和不斷更新的相關標準中。世界各工業(yè)國家都根據(jù)自

3、己的經(jīng)驗和情況制訂了自己相關的齒輪標準，其中強度和精度標準是保證齒輪性能、質(zhì)量和可靠性的最重要的兩項基礎依據(jù)。目前，最先進的、最權威的當屬國際標準化組織ISO/TC60齒輪技術委員會經(jīng)過20多年的努力，以德國的DIN標準為母型，吸收美國AGMA等標準的先進成份，不斷修訂完善并最終正式頒布的ISO1328-1:1995，ISO1328-2:1997及相關技術報告組成的漸開線圓柱齒輪精度標準和ISO6336-1~5:1996漸開線圓柱齒輪強

4、度標準。</p><p>　　相比之下，我國近年來一直執(zhí)行的GB10095-88精度標準是參照ISO1328-1975制訂的，GB3480-83強度標準是參照ISO/DP6336-1980制訂的，均為國際70年代以前的技術水平，且2個參照標準已經(jīng)過時和廢止。我國已修訂的GB/T3480-1997雖已等效采用ISO6336-1996標準，但尚未推廣開。我們早已認識到，面臨國內(nèi)外激烈的競爭，產(chǎn)品必須上水平、上質(zhì)量、必

5、須和國際接軌，就首先必須提高設計和制造水平，采用最先進的國際標準，也就是把標準接軌作為產(chǎn)品和國際接軌的第一步。</p><p>　　由于齒輪強度計算公式的復雜性，用手算已經(jīng)基本上是不可能的了，必須編制相應的計算機軟件。我廠過去用的齒輪計算軟件主要有2類：一是80年代初引進美國費城齒輪公司的，二是參照GB3480-83自己編的?，F(xiàn)在這些軟件的依據(jù)標準都已過時，自編軟件因不可能投入大量的人力和時間，都是針對具體應用條

6、件作了適當?shù)暮喕虼?，應用范圍有一定限制。而國?nèi)市場上的各類軟件，大多是不好用的。其原因不只是標準不先進，下的功夫不深，更重要的是大多數(shù)軟件的編制都缺少齒輪設計的實踐經(jīng)驗，對齒輪強度和精度的理解不夠深，對齒輪傳動的設計方法缺乏研究，因而所編軟件往往限于照抄一些手冊上的公式（來龍去脈及合理與否都不知道），算的結果是否可信可能自己也說不清楚，更無法用于指導設計。</p><p>　　要搞出好的齒輪設計軟件，必須走理

7、論和實踐相結合的路子。在同一目標下，1996年初我廠和清華大學、機械部機械院三家走到了一起，決定聯(lián)合開發(fā)一個齒輪設計專家系統(tǒng)。我廠既是直接用戶，任務的委托方，又是軟件研制的直接參加單位。我廠負責提任務要求，提參考圖，軟件試用，發(fā)現(xiàn)問題，提修改意見。</p><p>　　四年來，該軟件已在我廠更新了4次以上的版本和多次局部修改，因此軟件一次比一次完善，一次比一次成熟和實用?？梢哉f，該專家系統(tǒng)不但凝聚了編制者近十年的

8、心血，廣泛采納了國內(nèi)一些著名齒輪專家（如中國礦大孟惠榮，北京科技大學朱孝祿，機械院厲始忠、丁淳等教授專家）的意見，而且充分吸取了我廠在齒輪設計和齒輪程序編制方面的實踐經(jīng)驗，在板塊上多次作了重大的調(diào)整和更新，去除了一些不實用的冗長的內(nèi)容，加進了一些實用的設計技巧，增加了簡化計算方法，使設計過程更科學、更簡便、更實用。</p><p>　　該軟件的主要編制者，雖然不是專業(yè)的齒輪工作者，但在完成本項目的過程中，下了大功

9、夫鉆研有關齒輪強度、精度和齒輪設計方面的理論和方法，并真正作到了消化、理解和掌握，可以說已當之無愧地成為我國較全面地掌握ISO齒輪強度理論等方面專家中的一員。加之該工作獲得許多方面齒輪專家的支持，編制者能虛心誠懇聽取他們的意見，因此該軟件的編制不同于大多軟件照書、照公式抄的路子，而是真正能把專家的思路集中起來，體現(xiàn)在軟件中，把程序編活，指導設計。由于功夫下得大，鉆得深，工作細，在這個過程中還發(fā)現(xiàn)了GB/T3480-1997和ISO633

10、6-1996標準中的一些錯誤。如由于在該軟件中畫出了ISO6336中的齒形系數(shù)和應力修正系數(shù)YFa、YSa、YSF等24張圖（該工作我國在制訂GB/T3480-1997標準時就想作，因人員、資金等原因而沒有作），發(fā)現(xiàn)了許多圖中存在干涉曲線和齒頂變尖曲線的錯誤，我們就聯(lián)合向ISO/TC60提了一個提案，并得到了肯定。GB/T3480-1997最后的報批稿因整理疏漏而造成正式頒布版本的約10處大小錯誤也被發(fā)現(xiàn)，并在該軟件中予以糾正。<

11、/p><p><b>　　二、計算結果分析</b></p><p>　　經(jīng)用最近版本的XTGDES軟件由十多名設計人員對調(diào)質(zhì)、氮化、滲碳淬火齒輪的高速齒輪以及水泥磨、軋機、通用、起重、風力發(fā)電和海軍艦艇等幾十個產(chǎn)品中齒輪傳動的對比計算表明：</p><p>　　1、該軟件的幾何計算結果正確，沒發(fā)現(xiàn)一例參數(shù)或測量尺寸的錯誤。</p>&

12、lt;p>　　2、用本軟件對齒輪接觸疲勞和彎曲疲勞強度計算與GB3480-83方法計算結果對照基本相同，說明本軟件的計算結果是可信的。個別例子兩者差異大些（例如800KW中硬齒面水泥磨減速箱），可能屬于兩種方法本身的差異。</p><p><b>　　計算結果對比表</b></p><p>　　三、對XTGDES系統(tǒng)軟件特點的評估</p><

13、p>　　通過對XTGDES開發(fā)過程的了解和實際應用，我們認為該軟件具有以下特點：</p><p>　　1、軟件全面、完整地忠實于ISO6336：1996和ISO1328：1995等成套齒輪強度和精度兩個最新國際標準，并廣泛吸取了我國許多齒輪專家的建議和齒輪設計、生產(chǎn)制造的實踐經(jīng)驗，為齒輪設計提供了一套最完整、最可信的計算工具。它所包容的范圍，它對原標準的忠實性是國內(nèi)任何一個軟件無法與之相比的，因而計算結果具

14、有權威性和國際認同性。我們達式 因?qū)獾能浖佑|的比較少，雖不可妄自斷言國外沒有這種類型的軟件，但僅從1999年巴黎第四屆世界齒輪和動力傳動大會上以論文形式介紹的軟件及會外專業(yè)軟件公司推銷的軟件來看，尚未見到類似的先例。</p><p>　　2、軟件的參數(shù)設計部分是在對國內(nèi)外數(shù)十本設計手冊進行消化分析的基礎上，聽取采納國內(nèi)齒輪專家的意見，以德國著名齒輪專家、國際齒輪界最負盛名的兩個教授G.Nie

15、mann & H.Winter所著[機械零件]中提出的方法為主。這一著作凝聚著這兩位教授長期乃至畢生的研究成果與豐富經(jīng)驗，書中引用了大量第一手資料，既實用又可靠，可以解答國內(nèi)在齒輪研究中所遇到的各種問題，澄清許多概念。該著作的廣度和深度是我國的各類手冊至今未能達到和超越的。因此，采用該書的方法，具有科學性、先進性，并容易被國際認同。同時，軟件兼顧不同習慣設計人員的需要，也包含了[GB10063-88]附錄B法和[機械設計手冊]化

16、工版中采用的方法。</p><p>　　3、軟件的傳動比分配采用了德國慕尼黑工業(yè)大學齒輪與傳動所提出的分配圖形，變位系數(shù)分配提供了[DIN3992]H.Winter的綜合性能最優(yōu)；等彎曲；等滑比和節(jié)點位于雙嚙合區(qū)等4種方法供選擇。這些方法選擇的比較合理、實用，可以滿足各類實際設計的需求。</p><p>　　4、因ISO1328并未對側(cè)隙和齒厚公差作嚴格的規(guī)定，該軟件提供了9種可供選擇的方

17、法，可以滿足各種不同使用經(jīng)驗和習慣的使用者的需要，對貫徹ISO1328可起到承接作用。</p><p>　　5、軟件自動生成的典型齒輪零件圖包含了參數(shù)表，修形曲線，技術要求，標題欄等全部內(nèi)容，基本上可以滿足施工圖的要求。其中技術要求等許多內(nèi)容可以靈活修改。對特殊結構的齒輪可以計算生成的參數(shù)表重畫圖形或?qū)ψ詣由傻膱D形進行修改，使齒輪類零件的出圖便捷。</p><p>　　6、軟件生成的報告

18、書有繁有簡，有中英文格式，繁者可用于使用者查找中間計算結果，簡者可用于存檔或提供給用戶，實用方便。</p><p>　　7、軟件提供了詳細和簡化兩類設計方式。簡化法適用于方案設計，特別適合那些不太了解ISO強度計算的具體細節(jié)和不想深入了解中間過程的設計人員使用。特點是輸入?yún)?shù)較少，界面少，出結果更快。詳細法適合于在方案確定后，最后進行的準確強度校核。兩者配合起來可滿足不同使用者不同目的的設計需要。</p&g

19、t;<p>　　8、軟件操作界面采用對話框形式，附有詳盡的在線幫助，可引導操作者方便地操作。</p><p>　　9、軟件手冊圖文并茂，通俗易懂，是學習齒輪設計方法及學習貫徹ISO6336和ISO1328齒輪強度及精度標準的一份極好的活教材。它可起到任何一本鉛印出版物起不到的作用，即可以隨意計算、演示、出結果，甚至于可指出哪個值更合理。</p><p>　　我廠青年技術人員通

20、過使用該軟件，大多已逐漸熟悉了ISO6336:1996齒輪強度計算方法的基本原理和計算過程，熟練掌握了ISO1328-1:1995成套精度標準，設計水平也有所提高。例如某技術員原來認為總變位系數(shù)等于0，自然就取x1=x2=0，現(xiàn)在一應用軟件中的變位系數(shù)分配，懂得了x1=x2=0并不一定是最好的分配方案；某設計員設計某產(chǎn)品時因認為彎曲強度不夠而多次加大中心距，應用該軟件后發(fā)現(xiàn)接觸強度已非常富裕了，已沒有必要加大中心距而應加大模數(shù)。<

21、/p><p>　　10、軟件采用模塊化設計方法，有利于系統(tǒng)整體功能的修改、擴充和完善。采用該軟件，設計速度快捷、設計質(zhì)量高。</p><p>　　除以上優(yōu)點外，我們認為該軟件仍還在一些不足之處，比如缺少行星傳動的計算。建議進一步開發(fā)時把行星傳動、圓錐齒輪設計、圓柱齒輪和圓錐齒輪的膠合計算都包括進來，使該系統(tǒng)更完善。</p><p>　　以上僅為我廠一家使用該軟件后的認識

22、體會。我們應用的產(chǎn)品規(guī)格范圍仍有限，軟件的功能不可能都考核到，也許軟件中的一些缺陷我們沒發(fā)現(xiàn)。希望兄弟用戶在使用中能細心查找有無問題。通過我們在和艾克斯特公司的幾年合作，使我們深信，他們是會歡迎廣大用戶給他們提問題，并會及時改進提供優(yōu)質(zhì)服務的。</p><p>　　綜上所述，我們認為：“齒輪設計專家系統(tǒng)XTGDES”全面、完整地忠實于ISO6336:1996和ISO1328:1995齒輪強度和精度兩項最新國標標準

23、，廣泛吸取了我國許多齒輪專家的建議和齒輪設計、生產(chǎn)制造的實踐經(jīng)驗，為齒輪設計提供了一套最完整、最可信的計算工具。軟件具有所推薦的方法和依靠科學，先進，計算結果具有權威性和被國際認同；采用詳細和簡化兩種校核方法，靈活實用；手冊圖文并茂，通俗易懂，有利于學習和培訓；采用模塊化設計方法，易于擴充和完善等許多優(yōu)點，因而在我廠已成為任何一個軟件也替代不了的齒輪設計的最基本的母軟件。該軟件的推出必將對國內(nèi)宣貫GB/T3480（等效于ISO6336）