蜗轮蜗杆KISSsoft分析

蜗轮蜗杆KISSsoft分析

赵宗宗 ,李锐

徐州威卡电子控制技术有限公司

摘要：本文主要包含KISSsoft软件简介，KISSsoft软件在蜗轮蜗杆分析操应用的作步骤及注意事项，如何分析评价传动误差的影响。

一、KISSsoft软件简介

KISSsoft是冲变速箱公司内部使用的一个软件发展而来，包含了各种齿轮、紧固件、轴承、轴等模块。具有计算结果准确、操作过程简便的特点，适用于在机械行业常规零件的计算分析，尤其擅长对齿轮进行分析。齿轮是机械传动的主要使用方式，在机械传动领域应用非常广泛，但齿轮设计是一个计算工作量很大的工作，在设计过程中需要反复计算，若采用手工计算，其难度和工作量非常大。

KISSsoft工程软件可用于：

齿轮设计、优化和评级；

螺旋齿轮加工仿真；

锥齿轮、准双曲面齿轮、蜗杆齿轮和交叉轴斜齿轮、平面齿轮的评级；

轴承非线性刚度分析、轴承应力计算，修改参考寿命等级；

轴变形和强度分析；

联轴器连接，高强度螺栓计算。

长度角度传感器是测量机械臂伸缩长度和角度的传感器，其中经常用到齿轮或蜗轮蜗杆进行传动，而齿轮的传动误差直接影响传感器的测量精度，本文主要针对蜗轮蜗杆的传动对长度角度传感器的影响进行仿真分析。

二、齿轮分析过程

1、材料选择与编辑

KISSsoft自带材料库，并且材料的种类比较多，软件中的材料库是根据计算单元进行分类。比如轴计算使用轴材料库、齿轮计算使用齿轮材料库。如果初始材料库中没有想要的材料，如图1所示。也可以自定义材料，利用快速模块输入或建立材料到材料库。

图1

如材料库中无对应的材料，可手动添加材料：

点击工具栏添加按钮；

选择“材料，基本数据”，点击编辑；

点击添加行；

输入材料参数，保存；

点击“材料，包络环面齿轮”，选择编辑；

选择添加行，选择上面添加的材料名称，设置参数，点击保存，如图2所示；

图2

如果提示有误，可点击右侧“+”，选择自行输入，点击确定，如图3所示。

图3

2、齿轮基本参数设定：

本此分析蜗轮蜗杆采用渐开线齿形，它的特点是齿形容易加工，齿根粗壮、轻度高，齿面由同一条曲线构成，当中心距存在一定误差时也能正确啮合。渐开线轮齿传动时既安静又圆滑，可以避免轮齿的切点产生滑动，切点移动速度时快时慢、以及产生震动噪音等问题。设定好模数为0.5、压力角20°、齿数1/44、中心距25mm，软件可自动计算得到齿宽和导程角，如图4所示。

图4

同时输入其他基本参数：变位系数为0，质量等级为9级。

如果齿轮内部有孔，或者需要减重设计，需对齿轮进行详细几何设置，如果没有设置默认是实心齿轮。

3、齿轮基准轮廓

齿轮的齿廓来源于齿形加工方法和刀具，齿形直接影响传动的精度、承载能力、噪音等，KISSsoft参照齿廓功能可选择各种标准齿条齿廓和刀具来定义齿形，

选择蜗轮蜗杆常用的基准齿廓1.20/0.20/1.0。

4、公差设置

无侧隙的齿轮是无法正常工作的，会出现烧伤、噪音、卡死甚至传动失效等状况，因此需要适当的侧隙。一般齿轮副中心距是不能调整的，通常可以用将齿轮轮齿切薄来实现。此处选择公差DIN58405，中心距容差H8，如图5所示。

图5

5、计算工作侧隙

适当的侧隙可以保证齿轮副啮合条件，是齿轮运动平稳，减少噪声，避免齿轮传动烧伤卡死甚至传动失效等状况。影响侧隙的因素主要有：齿轮加工精度、齿厚误差、温度、轴偏斜等，一般的传动机构按照基本的齿厚公差设计，可不计算侧隙，但在一些精密的传动机构需要超低侧隙，在高温、变形等特殊工况下，也要考虑计算侧隙。

本次计算蜗轮蜗杆主要用于传感器的长度测量，而侧隙对测长精度的影响较大，因此侧隙是本次分析计算的主要指标。输入轴承中心距15.4mm、径跳误差29μ、温度范围-35~75℃、吸水率0.3Vol%及外壳材料POM等参数，如图6所示。

图6

点击计算按钮，得到工作侧隙及齿轮扭转角数据，如图7：

图7

   由于长度角度传感器对测长精度要求满足0.5%误差范围内，而蜗轮蜗杆传动的侧隙及扭转角可直接影响测长精度。以10m规格传感器为例，通过上述计算最大侧隙扭转角1.02°，线轮直径96mm，最大测长偏差为37.6mm，最大长度误差为0.37%，满足使用要求。