KissSoft教程：圆柱齿轮的精细选型

KISSsoft教程:圆柱齿轮的精细选型操作流程1.任务1.1任务本章将对斜齿轮进行深入的研究。给出的基本参数为：工作寿命5000小时，传动功率为5KW，转速为400rpm，应用系数为1.25，传动比为1:4（减速的情况下），齿轮材料为18CrNiMo7-6。本章的任务是通过对斜齿轮副的优化，达到最佳的重合度和噪音比要求。强度的计算是依据ISO6336methodB标准来完成的。1.2开始齿轮副的计算[斜齿轮]首先按照前一章要求对打开KISSsoft软件，并且在模块一栏中打开“cylindricalgearpairs”，并进入计算界面。有两种方式可以打开该圆柱齿轮的界面：1.点击File/open，选择example里面的“Tutorial-009-step1”到“Tutorial-009-step5”之间的内容为本章所讲案例。每一步都告诉你需要打开哪一个文件，如下图1.1所示。图1.1在教程中所涉及到的每一部的文件都可以在example里面找到2.在软件project一栏中也可以直接找到相应的文件，如图1.2所示。图1.2软件中自带的教程同步案例2.齿轮副的粗略选型2.1开启粗略选型的功能KISSsoft考虑到需要输入的数据比较多，将一些基本数据参数（齿轮必须）放到一个对话框中，并且要用户必须对其进行输入。如图1.3所示如下操作。图1.3粗略选型功能打开方式快捷按钮接下来需要你去输入很多基本参数，比如：传动比（使用%形式，这里采用5%），传动的功率和必须的材料。你也可以输入定义好的螺旋角和中心距。螺旋角是由在轴上使用的轴承来决定的，同样螺旋角的大小也是由轴承能够承受的轴向力大小来决定的。螺旋角可以在下面步骤的finesizing里面得到优化。而在初始数据一栏中你只需要将输入大概的螺旋角数值就行了，直齿轮直接输入0度。在“几何”一栏中，你还可以将在右上角的“细节”一栏中对接下来需要输入的基本参数进行一定范围设置，比如小齿轮的齿数，齿形几何大小和中心距等，如图1.4所示。图1.4在roughsizing里对几何一栏里设置初始数据同样，在该操作的“载荷”一栏中右上角也有“细节”按钮，进入该界面对一些安全系数进行设置，如图1.5所示。图1.5在roughsizing里对载荷一栏里设置初始数据最后点击计算按钮，就会跳出如图1.6所示的界面，上面有很多种依据标准而产生的符合你设置条件的齿轮数据参数，你在一系列数据里选择跟你相近的数据，然后点击接受，就会自动在基础数据栏里面体现，如图1.6所示。图1.6Roughtsizing设置的初始数据在Basicdata里面的体现其实粗略选型就是按照你提供的数据提供一部分大的范围，然后你根据需要选择其中的一套数据，可能其中部分数据有些误差，你可以通过后面的基准齿廓和精细选型等方式逐步将数据优化，其实就是一个数据过滤这样的一个过程。2.2Roughsize数据修改你可以修改通过粗略选型出来的数据，比如小齿轮的齿宽28mm可以修改成27mm，如图1.8所示。你还可以在基准齿廓一栏里对轮齿的形状进行修改，如图1-7所示。图1.7基准齿廓轮齿形状根据国际标准设置在Basicdata一栏里，根据实际需要对变位系数进行修改，由于变位系数之和是定值，那么只要齿轮副中有一个变位系数定下来，那么另一个齿轮也就定下来了。同样你还可以通过其他相关数据进行公式计算从而得到变位系数，例如你点击齿轮滑动速度后面的选择按钮并且进行输入数据，然后点击OK，就会得到你需要的变位系数，你就可以按照如图1.9所示进行计算。图1.8对基本参数进行修改以及对变位系数的操作对基础数据可修改粗略选型得到的变位系数值图1.9相关参数的设置来计算齿轮的变位系数同样你也可以根据需要对最小滑行速度、最大齿根安全系数、最大齿侧安全系数、最大刮擦系数等进行设置，一样可以得到变位系数。设置完毕之后，你就可以点击计算按钮或者按F5按钮，您就可以得到结果一栏里面得到一系列几何参数，包括齿顶、齿侧安全系数，齿面抗刮擦系数和最后的重合度等，如图2.0所示。注意：一般修改前的数值小于修改后的数值，那么修改前的数值计算出来的数据是可以接受的,比如案例中提到的。图2.0修改后的变位系数，以及运行计算之后得到相关数据的结果经过修改后数值变大3.精细选型3.1开启精细选型功能通过粗略选型已经定义了齿轮副的传动需用功率，你还可以对噪音和载荷特征进一步优化。在粗略选型中，你点击计算按钮就可以了，但是使用精细你就可以进入一个新的界面，如图所示2.1所示。图2.1精细选型的打开方式在图2.2的精细选型界面中，你就可以对下面的参数输规定范围要求，系统就会自动的计算出符合你要求的所有关于齿轮副的标准参数。图2.2精细选型参数设置步骤1：设置可能产生的符合要求的齿轮副参数的数量，为300个，供你筛选。步骤2：定义需用传动比和误差比。步骤3：点击法向模数后面的计算按钮，就会产生一个相对于300个数值的准确的范围，这些参数包括“法向模数”，“螺旋角”，“中心距”，“变位系数”。步骤4:确认中心距104mm我们必须保证的这个数值在下面三个参数的范围内是否能够存在或者只能得到一个近似的数值。-法向模数范围-螺旋角范围-中心距的范围（选择中心距选框为变值）这些参数在粗略选型当中已经筛选和优化过，在精密选型当中我们需要将这个范围进一步缩小，直到能最终符合你的标准。1234另外，在精细选型中还可以对一些额外的参数进行设置，这样可以将范围都集中到上面需要保证的数值上面，比如104mm的中心距，参考数据如下所示。-最大齿顶直径-最小实际齿根半径-齿轮副的齿数（如果都设为0并且不在选项框内激活，那么该齿数是根据其他数值进行变动的）。-输入固定变位系数那么按照图2.2所示的界面设置，点击计算按钮，那么软件就会自动运行程序，找到跟你要求相匹配的数据值。一旦计算过程完成，那么你就会在精细选型里获得一系列数据组，如图2.3所示。在这组案例中，最低噪音因素是我们选择参数的主要目标。你可以根据窗口中的某一组参数作为噪音评定标准，比如C。双击该最优变量参数行，或者直接点击接受按钮，并且计算出该结果。如果你发现目前的这组数据并不是最优参数，那么你还可以选择其他变量参数，直到获得最理想的数据。在这个案例中第31组数据是目前的最优数据。图2.3精细选型系列数据组，供使用者筛选当全部选好之后，你就可以出一份报告将所有跟低噪音相关的参数呈现在里面。如图2.4所示。图2.4精细选型关于低噪音参数报告注意：关于这份报告讲解的比较简洁，有些数据能够反映的实际性能并没有表示出来，这就需要你对结果分析一栏里面的内容进行仔细的审查，数据一一比对，有的时候，最优数据并不是最好的解决方案，可能第二和三优质数据才是在某一方面（比如低噪音标准）最合适的。如果这六行数据比对比较费力的话，你还可以通过图表一栏里根据坐标得到你需要的参数号码，如图2.5所示。图2.5对所有参数的方法根据最小齿根、齿面安全系数进行排列你就可以最直观的从众多齿轮数据中找到需要的最合适齿轮参数组。3.2精细计算功能得到的结果分析我们在整个基础数据大界面图2.6里面，看到结果数据栏得到的总重合度接近3.1，这是一个很高的数值，但是这个齿轮副的接触刚度却很小，使得整个齿轮系统只能得到一个很低的抗震能力。图2.6通过精细选型之后得到的变位系数、螺旋角和齿数为了直观地表达齿轮啮合的状态，你可以在图2.6红方框所示的2D图形栏里面看到整个一个齿轮的啮合状况。操作方法为双击标题栏或者单击，就可以使2D图形栏变成活动窗口，你可以对其进行放大或其他操作，如图2.7所示。图2.7齿轮啮合过程二维模拟在啮合状态下我们就可以得到一个齿轮高度曲线表，点击Theoreticalcontactstiffness，操作如图2.8所示，就可以直观的得到刚度曲线。图2.8刚度曲线操作和直观曲线图基圆发生线3.3深层优化齿轮齿廓如果你需要对精细选型的数据进一步优化，就需要将端面重合度提高到2左右。说明：如果你想要在稍后的计算中对齿顶进行修形，端面的重合度值将不可避免降低。你不仅要在整个数据库里面将重合度修改，如图2.8所示。你还需要重新激活精细选型，然后在conditionII里面设置Sizingofdeeptooth,激活选项框然后再输入重合度2.0，最后点击计算，如图2.9所示操作。图2.8在整个操作界面进行重合度的操作图2.9在精细选型中也必须在进行一次端面重合度的修改按照上面的步骤在操作一次就可以得到一组深度齿廓修形的结果，您可以在2D图形当中对齿廓形状进行一个对比，如图3.0所示。图3.0深度修形之后的轮齿啮合图形参照同样，在图3.1当中你可以看到深度修形使得齿轮的刚度平稳中得到数值提升。图3.1刚度和重合度之间的曲面关系，可以和图2.8做个比较3.4关于齿轮载荷分析的细节考虑在做齿轮载荷分析时，你必须定义润滑方式和在齿向载荷分布系数KHβ：图3.2定义齿间载荷分布系数KHβ和润滑方式如果在默认方式情况下的润滑类型不是你需要的，那么你可以在其下拉菜单里面选择你的标准润滑类型，也可以在数据库当中在润滑方式