黃潮生

（京信通信系統(tǒng)（廣州）有限公司，廣東 廣州 510000）

1 塑料齒輪傳動系統(tǒng)

齒輪的應(yīng)用具有非常久遠(yuǎn)的歷史，而隨著技術(shù)的發(fā)展，齒輪的材料也不在局限于金屬，塑料齒輪的應(yīng)用越來越多，塑料齒輪于金屬齒輪相比在成本、設(shè)計、加工和性能等多方面都具有明顯的優(yōu)勢，目前塑料齒輪的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是在一些對精密等級要求較高的領(lǐng)域，如空調(diào)系統(tǒng)的減震驅(qū)動器、天線傳動和監(jiān)控傳動等領(lǐng)域。氣輔法和注射壓縮模塑法等新工藝和縮醛類、PBT和聚酰胺新材料的出現(xiàn)，使塑料齒輪的性能還在不斷的提升，將會在社會生產(chǎn)生活的眾多領(lǐng)域有更加重要的應(yīng)用。

隨著齒輪傳動系統(tǒng)運(yùn)行速度的不斷發(fā)展，進(jìn)行具有優(yōu)異性能的齒輪傳動系統(tǒng)的設(shè)計工作變得十分重要，在齒輪的設(shè)計過程中計算量非常龐大，應(yīng)用傳統(tǒng)的計算方法難以滿足運(yùn)算的要求，因此需要借助計算機(jī)軟件來進(jìn)行計算。Kisssoft軟件是一種具有強(qiáng)大功能的專業(yè)傳動系統(tǒng)的設(shè)計軟件，其不僅擁有十分強(qiáng)大的設(shè)計計算功能，而且在計算分析能力、界面優(yōu)化等方面也十分的出色，因?yàn)榫哂羞@些特點(diǎn)也使其具有十分廣泛的應(yīng)用。其中，在齒輪傳動系統(tǒng)的設(shè)計過程中，應(yīng)用 KISSsys 模塊能夠?yàn)樵O(shè)計工作提供便捷的建模以及計算方法，從而能夠極大的提升計算的精度，減少設(shè)計人員的工作量，從而促進(jìn)整體的設(shè)計效率的提升。

2 齒輪傳動系統(tǒng)設(shè)計

齒輪傳動系統(tǒng)的設(shè)計是一項(xiàng)十分復(fù)雜的過程，為了提升系統(tǒng)的性能，就需要保證設(shè)計方案具有非常高的精確性，使得傳動參數(shù)得到最優(yōu)的設(shè)計。為了實(shí)現(xiàn)上述的要求，采用一種高效并且簡便的設(shè)計方法來進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計工作十分有必要，這不僅能夠保證系統(tǒng)的性能，還能夠促進(jìn)設(shè)計工作效率的提升。Kisssoft軟件是一種十分強(qiáng)大的專業(yè)設(shè)計軟件，對于提升齒輪傳動系統(tǒng)的設(shè)計工作具有重要的作用。

2.1 塑料齒輪傳動模擬建模

在天線傳動系統(tǒng)中，塑料齒輪的材料多元用聚甲醛（POM）和尼龍（PA66），這是由于這兩種材料具有高強(qiáng)度、高耐磨性和良好的抗疲勞性。這兩者材料相比，PA66具有較強(qiáng)的吸濕性，會引起塑料件性能和尺寸的變化，因此本文設(shè)計過程中采用吸濕性較小并且性能穩(wěn)定的POM作為塑料齒輪的材料。

通過初步的設(shè)計確定了齒輪基本參數(shù)，并且在這些參數(shù)的基礎(chǔ)之上進(jìn)行了計算，獲得齒輪強(qiáng)度的計算結(jié)果，上述參數(shù)和結(jié)果的數(shù)據(jù)如表1所示。齒輪的設(shè)計過程中，首先要滿足的條件是齒輪的強(qiáng)度，在滿足了這一條件的基礎(chǔ)之上，才能夠進(jìn)行下一步的軸結(jié)構(gòu)設(shè)計以及后續(xù)的強(qiáng)度校核的計算工作。

本文應(yīng)用了 Kisssoft 軟件進(jìn)行了齒輪傳動系統(tǒng)的建模工作，在建模過程中應(yīng)用了 KISSsys 模塊建立了具體的模型，在整個齒輪傳動模型中設(shè)計了3個平行軸，并且包含了2組能夠互相配合的齒輪以及6個軸承?；诹?KISSsys 模塊所建立的齒輪傳動模型分別如圖1、圖2所示。其中圖1中所表示的是齒輪箱的模型，而圖2中則展示了齒輪箱的模型樹。

通過應(yīng)用KISSsys 模塊能夠建立起齒輪傳動的三維仿真模型，具體的生成方式是先在軟件中輸入相應(yīng)的參數(shù)，包括軸、齒輪的相關(guān)參數(shù)，以及確定選擇的軸承以及所應(yīng)用的數(shù)據(jù)參數(shù)等信息，通過這些信息可以在 KISSsys 中生成相應(yīng)的齒輪傳動的三維模型。在本文的齒輪設(shè)計過程中所選用的軸的參數(shù)如下；一軸的軸徑為 4 mm、二軸的軸徑為6 mm、三軸的軸徑為5 mm。

表1 齒輪的相關(guān)參數(shù)以及強(qiáng)度的計算結(jié)果

圖1 齒輪箱模型

圖2 齒輪箱模型樹

2.2 軸強(qiáng)度以及軸承壽命的計算

在應(yīng)用 KISSsys 模塊建立了齒輪傳動的三維模型之后，需要對該設(shè)計中軸的強(qiáng)度以及軸承壽命等進(jìn)行計算，該計算也是通過 KISSsys 模塊來完成的，通過 KISSsys模塊的計算可以得到上述設(shè)計中軸承的壽命和軸承的強(qiáng)度。具體的參數(shù)如表2中所示。

表2 軸承強(qiáng)度和壽命參數(shù)

在這三個軸承之中，三軸是作為輸出軸使用的，也正因?yàn)槿绱似渚哂懈蟮呐ぞ亍Ｔ谶@樣的情況下不僅僅需要關(guān)心其最大應(yīng)力處的位置，還需要對其危險截面的情況進(jìn)行計算。通過分析可知軸承三的危險截面包括A-A、B-B、C-C和D-D四處，具體的位置如圖3中所示，通過這四個界面的進(jìn)行結(jié)算可以獲取其靜態(tài)安全系數(shù)，最終的計算結(jié)果這四個界面的靜安全系數(shù)分別為3.18、5.09、3.42、2.69。通過對上述的系數(shù)進(jìn)行對比可以發(fā)現(xiàn)，該軸的D-D、A-A兩處截面的強(qiáng)度較弱。

圖3 三軸的模型以及其界面示意圖

通過使用 KISSsys 模塊對設(shè)計進(jìn)行計算獲得了此傳動系統(tǒng)各方面的參數(shù)，其中其最大的位移量和應(yīng)力值分別為5.44 μm和10.82 MPa；最小的軸承壽命為1875 h。

本文通過應(yīng)用 KISSsoft 軟件針對塑料齒輪傳動設(shè)計進(jìn)行了塑料齒輪強(qiáng)度的校核以及軸的強(qiáng)度和軸承壽命等方面的計算，通過這樣的方式可大提升工作的效率，為進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計提供了理論的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐進(jìn)元,雷敦財.基于Kisssoft軟件的行星傳動裝置齒輪參數(shù)優(yōu)化設(shè)計[J].機(jī)械傳動,2010,34(12):15-19.

[2]高娜,王艷衛(wèi).基于KISSSOFT的行星齒輪傳動設(shè)計[J].機(jī)械工程師,2010，(3):92-93.

[3]趙登利,于良峰,劉勇等.基于KISSsoft的齒輪修形優(yōu)化設(shè)計[J].風(fēng)機(jī)技術(shù),2014，(1):66-70.

[4]范乃則,田華軍,裴幫等.基于KISSsoft動車組傳動齒輪修形優(yōu)化設(shè)計[J].機(jī)械傳動,2017，(3):83-87.

[5]張小珍,沈嶸楓.基于KISSsoft軟件的減速機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報,2015,29(10):57-62.