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ISO6336 methodB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“cylindrical ge ar pairs”，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fine sizing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rough sizing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rough sizing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1.6 Rought sizing设置的初始数据在Basic data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。

2.2 Rough size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Basic data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
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
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。

1
2
3
4
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。

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。

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
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
"Theoretical contact stiffness"，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
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Sizing of deep tooth,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K Hβ：
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。