齒輪設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)-ngc-xtgdes

1、<p>　　齒輪設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)XTGDES</p><p><b>　　用戶使用報(bào)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(shè)計(jì)專家系統(tǒng)XTGDES用戶使用報(bào)告</p><p

2、><b>　　一、概述</b></p><p>　　漸開線圓柱齒輪是在機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域中應(yīng)用量大面廣的基礎(chǔ)零部件，其水平和質(zhì)量直接影響國民經(jīng)濟(jì)許多部門的產(chǎn)品質(zhì)量和效益。齒輪設(shè)計(jì)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(guān)鍵環(huán)節(jié)。近百年來，為研究和摸索齒輪的設(shè)計(jì)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(guān)著作和不斷更新的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中。世界各工業(yè)國家都根據(jù)自

3、己的經(jīng)驗(yàn)和情況制訂了自己相關(guān)的齒輪標(biāo)準(zhǔn)，其中強(qiáng)度和精度標(biāo)準(zhǔn)是保證齒輪性能、質(zhì)量和可靠性的最重要的兩項(xiàng)基礎(chǔ)依據(jù)。目前，最先進(jìn)的、最權(quán)威的當(dāng)屬國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO/TC60齒輪技術(shù)委員會(huì)經(jīng)過20多年的努力，以德國的DIN標(biāo)準(zhǔn)為母型，吸收美國AGMA等標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)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(guān)技術(shù)報(bào)告組成的漸開線圓柱齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)和ISO6336-1~5:1996漸開線圓柱齒輪強(qiáng)

4、度標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　相比之下，我國近年來一直執(zhí)行的GB10095-88精度標(biāo)準(zhǔn)是參照ISO1328-1975制訂的，GB3480-83強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)是參照ISO/DP6336-1980制訂的，均為國際70年代以前的技術(shù)水平，且2個(gè)參照標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)過時(shí)和廢止。我國已修訂的GB/T3480-1997雖已等效采用ISO6336-1996標(biāo)準(zhǔn)，但尚未推廣開。我們?cè)缫颜J(rèn)識(shí)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(shè)計(jì)和制造水平，采用最先進(jìn)的國際標(biāo)準(zhǔn)，也就是把標(biāo)準(zhǔn)接軌作為產(chǎn)品和國際接軌的第一步。</p><p>　　由于齒輪強(qiáng)度計(jì)算公式的復(fù)雜性，用手算已經(jīng)基本上是不可能的了，必須編制相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件。我廠過去用的齒輪計(jì)算軟件主要有2類：一是80年代初引進(jìn)美國費(fèi)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(biāo)準(zhǔn)都已過時(shí)，自編軟件因不可能投入大量的人力和時(shí)間，都是針對(duì)具體應(yīng)用條

6、件作了適當(dāng)?shù)暮喕?，因此，?yīng)用范圍有一定限制。而國內(nèi)市場上的各類軟件，大多是不好用的。其原因不只是標(biāo)準(zhǔn)不先進(jìn)，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(shè)計(jì)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)齒輪強(qiáng)度和精度的理解不夠深，對(duì)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)方法缺乏研究，因而所編軟件往往限于照抄一些手冊(cè)上的公式（來龍去脈及合理與否都不知道），算的結(jié)果是否可信可能自己也說不清楚，更無法用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)。</p><p>　　要搞出好的齒輪設(shè)計(jì)軟件，必須走理

7、論和實(shí)踐相結(jié)合的路子。在同一目標(biāo)下，1996年初我廠和清華大學(xué)、機(jī)械部機(jī)械院三家走到了一起，決定聯(lián)合開發(fā)一個(gè)齒輪設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)。我廠既是直接用戶，任務(wù)的委托方，又是軟件研制的直接參加單位。我廠負(fù)責(zé)提任務(wù)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(shí)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(xué)朱孝祿，機(jī)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(shè)計(jì)和齒輪程序編制方面的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在板塊上多次作了重大的調(diào)整和更新，去除了一些不實(shí)用的冗長的內(nèi)容，加進(jìn)了一些實(shí)用的設(shè)計(jì)技巧，增加了簡化計(jì)算方法，使設(shè)計(jì)過程更科學(xué)、更簡便、更實(shí)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(xiàng)目的過程中，下了大功

9、夫鉆研有關(guān)齒輪強(qiáng)度、精度和齒輪設(shè)計(jì)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(dāng)之無愧地成為我國較全面地掌握ISO齒輪強(qiáng)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(dǎo)設(shè)計(jì)。由于功夫下得大，鉆得深，工作細(xì)，在這個(gè)過程中還發(fā)現(xiàn)了GB/T3480-1997和ISO633

10、6-1996標(biāo)準(zhǔn)中的一些錯(cuò)誤。如由于在該軟件中畫出了ISO6336中的齒形系數(shù)和應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)時(shí)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(cuò)誤，我們就聯(lián)合向ISO/TC60提了一個(gè)提案，并得到了肯定。GB/T3480-1997最后的報(bào)批稿因整理疏漏而造成正式頒布版本的約10處大小錯(cuò)誤也被發(fā)現(xiàn)，并在該軟件中予以糾正。<

11、/p><p><b>　　二、計(jì)算結(jié)果分析</b></p><p>　　經(jīng)用最近版本的XTGDES軟件由十多名設(shè)計(jì)人員對(duì)調(diào)質(zhì)、氮化、滲碳淬火齒輪的高速齒輪以及水泥磨、軋機(jī)、通用、起重、風(fēng)力發(fā)電和海軍艦艇等幾十個(gè)產(chǎn)品中齒輪傳動(dòng)的對(duì)比計(jì)算表明：</p><p>　　1、該軟件的幾何計(jì)算結(jié)果正確，沒發(fā)現(xiàn)一例參數(shù)或測(cè)量尺寸的錯(cuò)誤。</p>&

12、lt;p>　　2、用本軟件對(duì)齒輪接觸疲勞和彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算與GB3480-83方法計(jì)算結(jié)果對(duì)照基本相同，說明本軟件的計(jì)算結(jié)果是可信的。個(gè)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(jì)算結(jié)果對(duì)比表</b></p><p>　　三、對(duì)XTGDES系統(tǒng)軟件特點(diǎn)的評(píng)估</p><

13、p>　　通過對(duì)XTGDES開發(fā)過程的了解和實(shí)際應(yīng)用，我們認(rèn)為該軟件具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　1、軟件全面、完整地忠實(shí)于ISO6336：1996和ISO1328：1995等成套齒輪強(qiáng)度和精度兩個(gè)最新國際標(biāo)準(zhǔn)，并廣泛吸取了我國許多齒輪專家的建議和齒輪設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為齒輪設(shè)計(jì)提供了一套最完整、最可信的計(jì)算工具。它所包容的范圍，它對(duì)原標(biāo)準(zhǔn)的忠實(shí)性是國內(nèi)任何一個(gè)軟件無法與之相比的，因而計(jì)算結(jié)果具

14、有權(quán)威性和國際認(rèn)同性。我們達(dá)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(dòng)力傳動(dòng)大會(huì)上以論文形式介紹的軟件及會(huì)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(shè)計(jì)部分是在對(duì)國內(nèi)外數(shù)十本設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)行消化分析的基礎(chǔ)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(fù)盛名的兩個(gè)教授G.Nie

15、mann & H.Winter所著[機(jī)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(yàn)，書中引用了大量第一手資料，既實(shí)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(cè)至今未能達(dá)到和超越的。因此，采用該書的方法，具有科學(xué)性、先進(jìn)性，并容易被國際認(rèn)同。同時(shí)，軟件兼顧不同習(xí)慣設(shè)計(jì)人員的需要，也包含了[GB10063-88]附錄B法和[機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)]化

16、工版中采用的方法。</p><p>　　3、軟件的傳動(dòng)比分配采用了德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)齒輪與傳動(dòng)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(diǎn)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(shí)用，可以滿足各類實(shí)際設(shè)計(jì)的需求。</p><p>　　4、因ISO1328并未對(duì)側(cè)隙和齒厚公差作嚴(yán)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(yàn)和習(xí)慣的使用者的需要，對(duì)貫徹ISO1328可起到承接作用。</p><p>　　5、軟件自動(dòng)生成的典型齒輪零件圖包含了參數(shù)表，修形曲線，技術(shù)要求，標(biāo)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(shù)要求等許多內(nèi)容可以靈活修改。對(duì)特殊結(jié)構(gòu)的齒輪可以計(jì)算生成的參數(shù)表重畫圖形或?qū)ψ詣?dòng)生成的圖形進(jìn)行修改，使齒輪類零件的出圖便捷。</p><p>　　6、軟件生成的報(bào)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(jì)算結(jié)果，簡者可用于存檔或提供給用戶，實(shí)用方便。</p><p>　　7、軟件提供了詳細(xì)和簡化兩類設(shè)計(jì)方式。簡化法適用于方案設(shè)計(jì)，特別適合那些不太了解ISO強(qiáng)度計(jì)算的具體細(xì)節(jié)和不想深入了解中間過程的設(shè)計(jì)人員使用。特點(diǎn)是輸入?yún)?shù)較少，界面少，出結(jié)果更快。詳細(xì)法適合于在方案確定后，最后進(jìn)行的準(zhǔn)確強(qiáng)度校核。兩者配合起來可滿足不同使用者不同目的的設(shè)計(jì)需要。</p&g

19、t;<p>　　8、軟件操作界面采用對(duì)話框形式，附有詳盡的在線幫助，可引導(dǎo)操作者方便地操作。</p><p>　　9、軟件手冊(cè)圖文并茂，通俗易懂，是學(xué)習(xí)齒輪設(shè)計(jì)方法及學(xué)習(xí)貫徹ISO6336和ISO1328齒輪強(qiáng)度及精度標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算、演示、出結(jié)果，甚至于可指出哪個(gè)值更合理。</p><p>　　我廠青年技術(shù)人員通

20、過使用該軟件，大多已逐漸熟悉了ISO6336:1996齒輪強(qiáng)度計(jì)算方法的基本原理和計(jì)算過程，熟練掌握了ISO1328-1:1995成套精度標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)水平也有所提高。例如某技術(shù)員原來認(rèn)為總變位系數(shù)等于0，自然就取x1=x2=0，現(xiàn)在一應(yīng)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(shè)計(jì)員設(shè)計(jì)某產(chǎn)品時(shí)因認(rèn)為彎曲強(qiáng)度不夠而多次加大中心距，應(yīng)用該軟件后發(fā)現(xiàn)接觸強(qiáng)度已非常富裕了，已沒有必要加大中心距而應(yīng)加大模數(shù)。<

21、/p><p>　　10、軟件采用模塊化設(shè)計(jì)方法，有利于系統(tǒng)整體功能的修改、擴(kuò)充和完善。采用該軟件，設(shè)計(jì)速度快捷、設(shè)計(jì)質(zhì)量高。</p><p>　　除以上優(yōu)點(diǎn)外，我們認(rèn)為該軟件仍還在一些不足之處，比如缺少行星傳動(dòng)的計(jì)算。建議進(jìn)一步開發(fā)時(shí)把行星傳動(dòng)、圓錐齒輪設(shè)計(jì)、圓柱齒輪和圓錐齒輪的膠合計(jì)算都包括進(jìn)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(rèn)識(shí)

22、體會(huì)。我們應(yīng)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(xì)心查找有無問題。通過我們?cè)诤桶怂固毓镜膸啄旰献?，使我們深信，他們是?huì)歡迎廣大用戶給他們提問題，并會(huì)及時(shí)改進(jìn)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)的。</p><p>　　綜上所述，我們認(rèn)為：“齒輪設(shè)計(jì)專家系統(tǒng)XTGDES”全面、完整地忠實(shí)于ISO6336:1996和ISO1328:1995齒輪強(qiáng)度和精度兩項(xiàng)最新國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)

23、，廣泛吸取了我國許多齒輪專家的建議和齒輪設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為齒輪設(shè)計(jì)提供了一套最完整、最可信的計(jì)算工具。軟件具有所推薦的方法和依靠科學(xué)，先進(jìn)，計(jì)算結(jié)果具有權(quán)威性和被國際認(rèn)同；采用詳細(xì)和簡化兩種校核方法，靈活實(shí)用；手冊(cè)圖文并茂，通俗易懂，有利于學(xué)習(xí)和培訓(xùn)；采用模塊化設(shè)計(jì)方法，易于擴(kuò)充和完善等許多優(yōu)點(diǎn)，因而在我廠已成為任何一個(gè)軟件也替代不了的齒輪設(shè)計(jì)的最基本的母軟件。該軟件的推出必將對(duì)國內(nèi)宣貫GB/T3480（等效于ISO6336）