CN113032927A - 折线布局的齿轮箱的设计系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种折线布局的齿轮箱的设计系统和一种折线布局的齿轮箱的设计方法，所述折线布局的齿轮箱的设计系统包括提取子系统、分析子系统和显示子系统。提取子系统从标准齿轮箱数据库中提取指定型号的齿轮箱数据，抽取轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息，并将所述数据信息传送至所述分析子系统。分析子系统包括折线布局分析模块、数据接收模块、轴承计算模块、齿轮轴计算模块以及分析比较模块。本发明的折线布局的齿轮箱的设计系统及方法可自动实现对折线布局的齿轮箱的设计，并获得最优方案，设计效率高，且人力成本低。

Description

折线布局的齿轮箱的设计系统及方法

技术领域

本发明涉及齿轮箱技术领域，特别涉及一种折线布局的齿轮箱的设计系统和一种折线布局的齿轮箱的设计方法。

背景技术

在现有工业齿轮箱应用场景中，由于标准工业齿轮箱的中心距是固定的，而且不是连续的，跨距比较大，因此，经常会遇到使用标准的工业齿轮箱无法满足应用的中心距要求，导致标准的工业齿轮箱无法使用。

通常的解决方案是需要设计折线布局的齿轮箱来满足应用中心距的要求。在现有技术中，由于没有直接的设计折线布局的工业齿轮箱的软件，因此需要设计人员手动设计，造成耗时长，迭代多，人员成本投入多。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种折线布局的齿轮箱的设计系统和一种折线布局的齿轮箱的设计方法，可自动实现对折线布局的齿轮箱的设计，并获得最优方案，设计效率高，且人力成本低。

本发明提出一种折线布局的齿轮箱的设计系统，其包括提取子系统、分析子系统和显示子系统。其中，提取子系统从标准齿轮箱数据库中提取指定型号的齿轮箱数据，抽取轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息，并将所述数据信息传送至所述分析子系统。分析子系统包括折线布局分析模块、数据接收模块、轴承计算模块、齿轮轴计算模块以及分析比较模块。折线布局分析模块内嵌齿轮箱折线布局的可能性方案。数据接收模块与折线布局分析模块相连接，数据接收模块接收来自提取子系统的所述数据信息。轴承计算模块与数据接收模块相连接，轴承计算模块根据所述齿轮箱折线布局的可能性方案、所述轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息，计算获得轴承的寿命、轴承的受力和齿轮的受力数据。齿轮轴计算模块与轴承计算模块相连接，齿轮轴计算模块根据所述轴承的受力和齿轮的受力数据计算齿轮轴的安全系数，且将所述齿轮轴的安全系数传送至显示子系统。分析比较模块与所述齿轮轴计算模块相连接，分析比较模块根据包括所述齿轮轴的安全系数和轴承的寿命数据的判断条件对齿轮箱的设计方案进行权重排序而获得最优方案，并将所述最优方案传送至显示子系统。其中，所述轴承的寿命数据由轴承计算模块通过齿轮轴计算模块和分析比较模块传送至显示子系统，显示子系统显示所述齿轮轴的安全系数、所述轴承的寿命数据和所述最优方案。

在折线布局的齿轮箱的设计系统的一种示意性实施例中，所述提取子系统包括程序提取模块、数据解析模块及数据发送模块。所述程序提取模块从标准齿轮箱数据库中提取指定型号的齿轮箱数据。所述数据解析模块与所述程序提取模块相连接，所述数据解析模块从所述齿轮箱数据中抽取轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息。所述数据发送模块与所述数据解析模块相连接，所述数据发送模块将来自所述数据解析模块的所述数据信息传送至所述分析子系统。

在折线布局的齿轮箱的设计系统的一种示意性实施例中，所述最优方案包括第一最优方案和第二最优方案，所述分析比较模块包括初步分析比较模块和进一步分析比较模块，所述初步分析比较模块以所述齿轮轴的安全系数和所述轴承的寿命数据作为判断条件，并根据所述判断条件对齿轮箱的设计方案进行权重的排序，而获得所述第一最优方案。所述进一步分析比较模块与所述初步分析比较模块相连接，所述进一步分析比较模块根据新的判断条件对齿轮箱的设计方案进行权重的排序，而获得所述第二最优方案，所述新的判断条件包括所述齿轮轴的安全系数、所述轴承的寿命数据、油箱油位的限制数据和箱体高度的限制数据。

在折线布局的齿轮箱的设计系统的一种示意性实施例中，所述显示子系统包括最初结果显示模块、第一最优方案显示模块以及第二最优方案显示模块，所述最初结果显示模块与所述齿轮轴计算模块相连接，所述最初结果显示模块显示所述齿轮轴的安全系数和所述轴承的寿命数据。所述第一最优方案显示模块与所述初步分析比较模块相连接，所述第一最优方案显示模块显示所述第一最优方案。所述第二最优方案显示模块与所述进一步分析比较模块相连接，所述第二最优方案显示模块显示所述第二最优方案。

在折线布局的齿轮箱的设计系统的一种示意性实施例中，所述折线布局分析模块中内嵌的齿轮箱折线布局的可能性方案包括10种方案。

本发明还提出一种折线布局的齿轮箱的设计方法，其包括以下步骤：

步骤S12，从标准齿轮箱数据库中提取指定型号的齿轮箱数据，抽取轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息；

步骤S13，根据所述齿轮箱折线布局的可能性方案、所述轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息，计算获得轴承的寿命、轴承的受力和齿轮的受力数据；

步骤S14，根据所述轴承的受力和齿轮的受力数据计算齿轮轴的安全系数；

步骤S15，根据包括所述齿轮轴的安全系数和轴承的寿命数据的判断条件对齿轮箱的设计方案进行权重排序而获得最优方案；以及

步骤S16，显示所述齿轮轴的安全系数、所述轴承的寿命数据和所述最优方案。

在折线布局的齿轮箱的设计方法的一种示意性实施例中，所述步骤S12更包括以下步骤：

从标准齿轮箱数据库中提取指定型号的齿轮箱数据；

从所述齿轮箱数据中抽取轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息。

在折线布局的齿轮箱的设计方法的一种示意性实施例中，所述步骤S15更包括以下步骤：

以所述齿轮轴的安全系数和所述轴承的寿命数据作为判断条件，并根据所述判断条件对齿轮箱的设计方案进行权重的排序，而获得所述第一最优方案；

以所述齿轮轴的安全系数、所述轴承的寿命数据、油箱油位的限制数据和箱体高度的限制数据作为新的判断条件，并根据所述新的判断条件对齿轮箱的设计方案进行权重的排序，而获得所述第二最优方案。

在本发明的折线布局的齿轮箱的设计系统及方法中，预设齿轮箱折线布局的可能性方案，先从标准齿轮箱数据库中提取指定型号的齿轮箱数据，抽取轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息；再根据所述齿轮箱折线布局的可能性方案、所述轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息，计算获得轴承的寿命、轴承的受力和齿轮的受力数据；然后，根据所述轴承的受力和齿轮的受力数据计算齿轮轴的安全系数；最后，根据包括所述齿轮轴的安全系数和轴承的寿命数据的判断条件对齿轮箱的设计方案进行权重排序而获得最优方案。本发明的折线布局的齿轮箱的设计系统及方法可从多种折线布局方案中确定最优的方案，另外，可以实现参数化计算，只需输入新的中心距要求，不需过多繁琐的设置，即可完成新的设计计算，设计效率高，且人力成本低。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为本发明一实施例的折线布局的齿轮箱的设计系统的架构示意图。

图2为图1所示的折线布局的齿轮箱的设计系统的齿轮箱折线布局的可能性方案中一种方案的示意图。

图3为图1所示的折线布局的齿轮箱的设计系统的齿轮箱折线布局的可能性方案中另一种方案的示意图。

图4为图1所示的折线布局的齿轮箱的设计系统的齿轮箱折线布局的可能性方案中又一种方案的示意图。

图5为本发明一实施例的折线布局的齿轮箱的设计方法的流程图。

在上述附图中，所采用的附图标记如下：

100 折线布局的齿轮箱的设计系统

10 提取子系统

12 程序提取模块

13 数据解析模块

14 数据发送模块

20 分析子系统

22 折线布局分析模块

23 数据接收模块

24 轴承计算模块

25 齿轮轴计算模块

26 分析比较模块

262 初步分析比较模块

263 进一步分析比较模块

30 显示子系统

32 最初结果显示模块

33 第一最优方案显示模块

34 第二最优方案显示模块

S12、S13、S14、S15、S16 步骤

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

图1为本发明一实施例的折线布局的齿轮箱的设计系统的架构示意图，请参见图1，本实施例的折线布局的齿轮箱的设计系统100包括提取子系统10、分析子系统20和显示子系统30。其中，提取子系统10从标准齿轮箱数据库中提取指定型号的齿轮箱数据，抽取轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息，并将所述数据信息传送至所述分析子系统20。分析子系统20包括折线布局分析模块22、数据接收模块23、轴承计算模块24、齿轮轴计算模块25以及分析比较模块26。

折线布局分析模块22内嵌齿轮箱折线布局的可能性方案。数据接收模块23与折线布局分析模块22相连接，数据接收模块23接收来自提取子系统10的所述数据信息。

轴承计算模块24与数据接收模块23相连接，轴承计算模块24根据所述齿轮箱折线布局的可能性方案、所述轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息，计算获得轴承的寿命、轴承的受力和齿轮的受力数据。

齿轮轴计算模块25与轴承计算模块24相连接，齿轮轴计算模块25根据所述轴承的受力和齿轮的受力数据计算齿轮轴的安全系数，且将所述齿轮轴的安全系数传送至显示子系统30。

分析比较模块26与所述齿轮轴计算模块25相连接，分析比较模块26根据包括所述齿轮轴的安全系数和轴承的寿命数据的判断条件对齿轮箱的设计方案进行权重排序而获得最优方案，并将所述最优方案传送至显示子系统30。其中，所述轴承的寿命数据由轴承计算模块24通过齿轮轴计算模块25和分析比较模块26传送至显示子系统30，显示子系统30显示所述齿轮轴的安全系数、所述轴承的寿命数据和所述最优方案。

更具体地，提取子系统10包括程序提取模块12、数据解析模块13及数据发送模块14。程序提取模块12从标准齿轮箱数据库中提取指定型号的齿轮箱数据。数据解析模块13与程序提取模块12相连接，数据解析模块13从所述齿轮箱数据中抽取轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息。数据发送模块14与所述数据解析模块13相连接，数据发送模块14将来自数据解析模块13的所述数据信息传送至分析子系统20。

所述最优方案包括第一最优方案和第二最优方案，分析比较模块26包括初步分析比较模块262和进一步分析比较模块263，初步分析比较模块262以所述齿轮轴的安全系数和所述轴承的寿命数据作为判断条件，并根据所述判断条件对齿轮箱的设计方案进行权重的排序，而获得所述第一最优方案。进一步分析比较模块263与初步分析比较模块262相连接，进一步分析比较模块263根据新的判断条件对齿轮箱的设计方案进行权重的排序，而获得所述第二最优方案，所述新的判断条件包括所述齿轮轴的安全系数、所述轴承的寿命数据、油箱油位的限制数据和箱体高度的限制数据。

显示子系统30包括最初结果显示模块32、第一最优方案显示模块33以及第二最优方案显示模块34，最初结果显示模块32与齿轮轴计算模块25相连接，最初结果显示模块32显示所述齿轮轴的安全系数和所述轴承的寿命数据。第一最优方案显示模块33与初步分析比较模块262相连接，第一最优方案显示模块33显示所述第一最优方案。第二最优方案显示模块34与进一步分析比较模块263相连接，第二最优方案显示模块34显示所述第二最优方案。

图2为图1所示的折线布局的齿轮箱的设计系统的齿轮箱折线布局的可能性方案中一种方案的示意图，图3为图1所示的折线布局的齿轮箱的设计系统的齿轮箱折线布局的可能性方案中另一种方案的示意图，图4为图1所示的折线布局的齿轮箱的设计系统的齿轮箱折线布局的可能性方案中又一种方案的示意图，请参见图2至图4，需要说明的是，在本实施例中，折线布局分析模块22中内嵌的齿轮箱折线布局的可能性方案包括10种方案，图2至图4仅示意性地绘制了3种方案，本发明中齿轮箱折线布局的可能性方案的数量不以本实施例为限，齿轮箱折线布局的可能性方案的数量可根据不同型号的齿轮箱和实际需求任意设定。

需要说明的是，本发明的折线布局的齿轮箱的设计系统100可根据要求的新的中心距，完成所有可能的折线布局的工业齿轮箱方案的计算。折线布局的齿轮箱的设计系统100可以得到在所有折线布局形式下的轴承的寿命和齿轮轴的安全系数，例如3级斜齿工业齿轮箱有10种可能的折线布局方案，计算软件可以同时计算10种折线布局的方案。

对所有的折线布局方案结果进行分析，分析比较模块26内嵌了两种分析比较模块:第一种，只考虑折线布局方案的轴承寿命和轴的强度，然后根据轴承寿命和齿轮轴的强度设置权重系数，然后对结果进行比较，确定最优方案；第二种，在第一种方法的基础之上，继续增加是否满足结构设计的要求，分别设置不同的权重系数，最后进行加权计算，确定最优方案。

图5为本发明一实施例的折线布局的齿轮箱的设计方法的流程图，请参见图5，本实施例的折线布局的齿轮箱的设计方法的各步骤通过折线布局的齿轮箱的设计系统100执行，折线布局的齿轮箱的设计方法包括以下步骤：

步骤S12，从标准齿轮箱数据库中提取指定型号的齿轮箱数据，抽取轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息；

步骤S13，根据所述齿轮箱折线布局的可能性方案、所述轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息，计算获得轴承的寿命、轴承的受力和齿轮的受力数据；

步骤S14，根据所述轴承的受力和齿轮的受力数据计算齿轮轴的安全系数；

步骤S15，根据包括所述齿轮轴的安全系数和轴承的寿命数据的判断条件对齿轮箱的设计方案进行权重排序而获得最优方案；以及

步骤S16，显示所述齿轮轴的安全系数、所述轴承的寿命数据和所述最优方案。

更具体地，所述步骤S12更包括以下步骤：

从标准齿轮箱数据库中提取指定型号的齿轮箱数据；

从所述齿轮箱数据中抽取轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息。

所述步骤S15更包括以下步骤：

以所述齿轮轴的安全系数和所述轴承的寿命数据作为判断条件，并根据所述判断条件对齿轮箱的设计方案进行权重的排序，而获得所述第一最优方案；

以所述齿轮轴的安全系数、所述轴承的寿命数据、油箱油位的限制数据和箱体高度的限制数据作为新的判断条件，并根据所述新的判断条件对齿轮箱的设计方案进行权重的排序，而获得所述第二最优方案。

需要说明的是，步骤S14中计算获得齿轮轴的安全系数后，步骤S16即可显示所述齿轮轴的安全系数和所述轴承的寿命数据，而无需等待步骤S15完成。

本发明的折线布局的齿轮箱的设计系统及方法可实现自动完成所有折线布局方案的工业齿轮箱的计算，并对所有的折线布局方案的工业齿轮箱结果进行分析比较，从而确定最优的方案。

本发明的折线布局的齿轮箱的设计系统及方法至少具有以下的优点：

1.在本发明的折线布局的齿轮箱的设计系统及方法中，预设齿轮箱折线布局的可能性方案，先从标准齿轮箱数据库中提取指定型号的齿轮箱数据，抽取轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息；再根据所述齿轮箱折线布局的可能性方案、所述轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息，计算获得轴承的寿命、轴承的受力和齿轮的受力数据；然后，根据所述轴承的受力和齿轮的受力数据计算齿轮轴的安全系数；最后，根据包括所述齿轮轴的安全系数和轴承的寿命数据的判断条件对齿轮箱的设计方案进行权重排序而获得最优方案。本发明的折线布局的齿轮箱的设计系统及方法可从多种折线布局方案中确定最优的方案，另外，可以实现参数化计算，只需输入新的中心距要求，不需过多繁琐的设置，即可完成新的设计计算，设计效率高，且人力成本低。

2.在本发明的折线布局的齿轮箱的设计系统及方法的一实施例中，所述分析比较模块包括初步分析比较模块和进一步分析比较模块，初步分析比较模块以齿轮轴的安全系数和所述轴承的寿命数据作为判断条件，并根据判断条件对齿轮箱的设计方案进行权重的排序，而获得第一最优方案；进一步分析比较模块根据新的判断条件对齿轮箱的设计方案进行权重的排序，而获得所述第二最优方案，所述新的判断条件包括所述齿轮轴的安全系数、所述轴承的寿命数据、油箱油位的限制数据和箱体高度的限制数据。设计者可根据实际需求选择获取第一最优方案或第二种最优方案，使用方便灵活。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.折线布局的齿轮箱的设计系统(100)，其特征在于，包括提取子系统(10)、分析子系统(20)和显示子系统(30)，其中，

所述提取子系统(10)从标准齿轮箱数据库中提取指定型号的齿轮箱数据，抽取轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息，并将所述数据信息传送至所述分析子系统(20)；

所述分析子系统(20)包括：

折线布局分析模块(22)，内嵌齿轮箱折线布局的可能性方案；

数据接收模块(23)，与所述折线布局分析模块(22)相连接，接收来自所述提取子系统(10)的所述数据信息；

轴承计算模块(24)，与所述数据接收模块(23)相连接，根据所述齿轮箱折线布局的可能性方案、所述轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息，计算获得轴承的寿命、轴承的受力和齿轮的受力数据；

齿轮轴计算模块(25)，与所述轴承计算模块(24)相连接，根据所述轴承的受力和齿轮的受力数据计算齿轮轴的安全系数，且将所述齿轮轴的安全系数传送至所述显示子系统(30)；以及

分析比较模块(26)，与所述齿轮轴计算模块(25)相连接，根据包括所述齿轮轴的安全系数和轴承的寿命数据的判断条件对齿轮箱的设计方案进行权重排序而获得最优方案，并将所述最优方案传送至所述显示子系统(30)；

其中，所述轴承的寿命数据由所述轴承计算模块(24)通过所述齿轮轴计算模块(25)和所述分析比较模块(26)传送至所述显示子系统(30)，所述显示子系统(30)显示所述齿轮轴的安全系数、所述轴承的寿命数据和所述最优方案。

2.如权利要求1所述的折线布局的齿轮箱的设计系统(100)，其特征在于，所述提取子系统(10)包括：

程序提取模块(12)，从标准齿轮箱数据库中提取指定型号的齿轮箱数据；

数据解析模块(13)，与所述程序提取模块(12)相连接，从所述齿轮箱数据中抽取轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息；以及

数据发送模块(14)，与所述数据解析模块(13)相连接，将来自所述数据解析模块(13)的所述数据信息传送至所述分析子系统(20)。

3.如权利要求1所述的折线布局的齿轮箱的设计系统(100)，其特征在于，所述最优方案包括第一最优方案和第二最优方案，所述分析比较模块(26)包括：

初步分析比较模块(262)，所述初步分析比较模块(262)以所述齿轮轴的安全系数和所述轴承的寿命数据作为判断条件，并根据所述判断条件对齿轮箱的设计方案进行权重的排序，而获得所述第一最优方案；以及

进一步分析比较模块(263)，与所述初步分析比较模块(262)相连接，所述进一步分析比较模块(263)根据新的判断条件对齿轮箱的设计方案进行权重的排序，而获得所述第二最优方案，所述新的判断条件包括所述齿轮轴的安全系数、所述轴承的寿命数据、油箱油位的限制数据和箱体高度的限制数据。

4.如权利要求3所述的折线布局的齿轮箱的设计系统(100)，其特征在于，所述显示子系统(30)包括：

最初结果显示模块(32)，与所述齿轮轴计算模块(25)相连接，所述最初结果显示模块(32)显示所述齿轮轴的安全系数和所述轴承的寿命数据；

第一最优方案显示模块(33)，与所述初步分析比较模块(262)相连接，所述第一最优方案显示模块(33)显示所述第一最优方案；以及

第二最优方案显示模块(34)，与所述进一步分析比较模块(263)相连接，所述第二最优方案显示模块(34)显示所述第二最优方案。

5.如权利要求1所述的折线布局的齿轮箱的设计系统(100)，其特征在于，所述折线布局分析模块(22)中内嵌的齿轮箱折线布局的可能性方案包括10种方案。

6.折线布局的齿轮箱的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(S12)，从标准齿轮箱数据库中提取指定型号的齿轮箱数据，抽取轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息；

步骤(S13)，根据所述齿轮箱折线布局的可能性方案、所述轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息，计算获得轴承的寿命、轴承的受力和齿轮的受力数据；

步骤(S14)，根据所述轴承的受力和齿轮的受力数据计算齿轮轴的安全系数；

步骤(S15)，根据包括所述齿轮轴的安全系数和轴承的寿命数据的判断条件对齿轮箱的设计方案进行权重排序而获得最优方案；以及

步骤(S16)，显示所述齿轮轴的安全系数、所述轴承的寿命数据和所述最优方案。

7.如权利要求6所述的折线布局的齿轮箱的设计方法，其特征在于，所述步骤(S12)更包括以下步骤：

从标准齿轮箱数据库中提取指定型号的齿轮箱数据；

从所述齿轮箱数据中抽取轴承的型号、载荷系数、齿轮轴的材质及齿轮轴轮廓的数据信息。

8.如权利要求6所述的折线布局的齿轮箱的设计方法，其特征在于，所述步骤(S15)更包括以下步骤：

以所述齿轮轴的安全系数和所述轴承的寿命数据作为判断条件，并根据所述判断条件对齿轮箱的设计方案进行权重的排序，而获得所述第一最优方案；

以所述齿轮轴的安全系数、所述轴承的寿命数据、油箱油位的限制数据和箱体高度的限制数据作为新的判断条件，并根据所述新的判断条件对齿轮箱的设计方案进行权重的排序，而获得所述第二最优方案。

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