基于KISSsoft軟件的齒輪修形參數研究

趙昕

摘 要 列舉常用的齒輪修形方法，及其估算公式。基于KISSsoft軟件設計齒輪修形參數，軟件能夠模擬試驗過程，得到應力分布圖及載荷分布圖等圖表，獲得較理想的修形參數，提高齒輪承載能力及壽命，并且極大的縮短設計周期。

關鍵詞 齒輪 KISSsoft 齒廓修形 齒向修形

中圖分類號：TH132 文獻標識碼：A

0引言

齒輪作為傳動系統的重要部件，齒輪的振動噪音過大是發生異響的主要來源，但該問題的發生往往并不是因為齒輪參數設計的不合理，而是由于齒面接觸狀況不好導致的。齒輪在系統絕對剛性且無任何安裝制造誤差的情況下，齒面接觸狀況最理想，傳遞誤差曲線在理想條件下為一條直線。而在實際工作中，齒輪會因傳動系統箱體、軸、軸承及其自身等變形而出現誤差，導致齒輪接觸出現嚴重的偏載，傳遞誤差過大，最終導致齒輪承載能力及壽命嚴重下降，最終導致噪音過大。因此，為了校正齒面接觸狀況不良和提高齒輪傳動平穩性，必須對齒輪進行修形，優化齒面接觸狀況，使接觸斑點達到最優。

1齒輪的修形方法

齒輪修形，指有意識地微量修整齒輪的齒面，使其偏離理論齒面的工藝措施。按修形部位的不同，齒輪修形可分為齒廓修形和齒向修形。

（1）齒廓修形是微量修整齒廓，使其偏離理論齒廓，包括修緣、修根和挖根等。修緣是對齒頂附近的齒廓修形，通過修緣可以減輕輪齒的沖擊振動和噪聲，減小動載荷，改善齒面的潤滑狀態，減緩或防止膠合破壞。修根是對齒根附近的齒廓修形，修根的作用與修緣基本相同，但修根使齒根彎曲強度削弱。挖根是對輪齒的齒根過渡曲面進行修整。對于齒廓修形的具體參數，暫無準確詳細的計算方法，多憑經驗和多次試驗得到。

ISO6336為齒輪強度計算標準，其中給出初始的估算公式。推薦主、從動齒輪頂處的最大修形量△max（總修形量）為：

△max = （1）

式中：KA為工況系數；Ft為圓周力，N；b為工作齒寬，mm； 為端面重合度；C 為輪齒綜合剛度，N/（mm m）。

（2）齒向修形是指沿齒向方向微量修整齒面，使其偏離理論齒面。通過齒向修形可以改善載荷沿輪齒接觸線的不均勻分布，提高齒輪承載能力。齒向修形的方法主要有齒端修薄、螺旋角修整、鼓形修形和曲面修整等。齒向修形中，應用最廣泛的就是鼓形修形。

對于一般精度齒輪，通常取10 m到40 m，加上5～10 m的制造誤差。

實際應用中，當齒輪結構剛度較大，鼓形修形量可按下式計算：

Cc=fH （2）

對于較高精度、高可靠性的動力傳動齒輪箱，為補償安裝偏斜的影響，鼓形修形量為上述計算值的60%-70%，即鼓形修形量應為：

10 m≥Cc≤ 25 m （3）

可以看出，無論是齒廓修形還是齒向修形，依據現有的標準只給出一個取值范圍，對于具體的生產情況，可能并不適用，而不恰當的修形反而進一步降低齒輪傳動性能，起到相反的效果。

2基于KISSsoft軟件的齒輪修形

KISSsoft是一款實用的齒輪設計分析軟件，也是全球唯一一款正向齒輪設計軟件，在齒輪傳動設計中運用非常廣泛。KISSsoft軟件能夠針對上述問題給出良好的解決方案。借助KISSsoft軟件進行修形時，可以很好地模擬實驗過程，能夠自動計算出修形參數，也可以自行指定修形參數。軟件基于用戶所選的計算標準，充分考慮輪齒受載變形及安裝誤差，給出相應的修形量建議值，也可根據自身狀況進行相應修改。

KISSsoft軟件具有強大的參數優化計算和微觀分析功能，能夠便捷可靠地實現齒形的優化。在軟件中能夠得到載荷分布圖，通過對比修形前后或不同修形參數間的載荷分布圖，就相當于試驗得到的齒輪接觸斑點位置，可以判斷是否偏載，以及齒輪的傳遞誤差及嚙合沖擊情況。在軟件中能夠輸出嚙合應力分布圖（圖1），齒面載荷分布圖（圖2），能夠直觀判斷齒面載荷分別情況，及時調整修形參數，模擬試驗情況，已得到最為理想的修形參數。

3結論

齒輪修形具有提高齒輪承載能力，延長使用壽命，降低噪音等作用，在齒輪傳動系統中對輪齒進行修形是十分必要的。KISSsoft軟件能夠模擬試驗過程，得到接觸斑點，自動計算出修形參數；也可設計人員自行修改修形參數，查看嚙合情況及傳遞誤差曲線等，調整得到較為理想的修形參數，大大的節省成本并縮短周期。