基于KISSSOFT齒輪抗膠合性能研究

周凱　王梓燊　毛龍軍

【摘要】膠合失效現象在齒輪傳動中時常出現，它的存在限制了齒輪的承載能力和使用壽命，表面接觸溫度是影響膠合現象的主要因素之一。本文通過KISSsoft軟件建立齒輪箱模型，通過修改有關參數，對齒輪最大接觸溫度進行統計，對比膠合溫度得出不同參數對齒輪抗膠合性能的影響規律。

【關鍵詞】KISSsoft 齒輪 膠合 接觸溫度

【中圖分類號】TH132.41 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0100-01

1、引言

高速重載的齒輪傳動因齒面間的壓力大、瞬時溫度高、潤滑效果差，相嚙合的兩齒面會發生粘焊現象。此時，兩齒面又在做相對滑動，相粘接的部分可能會被撕破，齒面沿滑動方向形成溝痕，即為膠合。膠合會對齒面產生嚴重破壞，影響齒輪傳動的穩定性，并且會影響齒輪壽命。因此在設計時，應該考慮所設計的齒輪擁有良好的抗膠合能力。溫度作為影響齒輪膠合的主要因素，在材料限定條件下，有效的降低齒輪最大接觸溫度可提高齒輪的抗膠合性能。本文主要從螺旋角和端面模數這兩個參數來探討其對齒輪抗膠合性能的影響。

2、KISSsoft建模研究

在KISSsys模塊中，輸入實物原始參數。齒輪材料使用18CrNiMo7-6，軸材料使用45鋼，軸承為角接觸球軸承。端面模數m_n=2.5mm，螺旋角β=14.1411°；z₁=66，齒寬64mm，右旋；z₂=33，齒寬70mm，左旋。建立如圖1所示齒輪箱模型。經分析得，在該工況下，齒輪膠合溫度為356.78℃。

2.1 螺旋角對齒輪抗膠合性能影響

對于斜齒輪傳動來說，螺旋角過小斜齒輪的優點不明顯，過大則軸向力增大，一般取β=8°～25°。這里以螺旋角為自變量，其他參數不變。分別取如下表所示的螺旋角值，利用KISSsoft動力學分析得到齒輪最大接觸溫度，統計如下表：

由以上曲線可知，隨著螺旋角的增大，齒面最大接觸溫度呈下降趨勢。這說明，隨著螺旋角的增大，齒輪抗膠合能力都有所提升。

2.2 端面模數對齒輪抗膠合性能影響

若保持齒輪齒數不變修改端面模數，會使得中心距有一定的變化，這對齒輪箱的大小產生一定的影響，不符合實際的安裝需求。因此，在這里以中心距為定值修改齒輪的端面模數，即修改了齒輪的齒數。分別取如下表所示的齒數值（大齒輪），利用KISSsoft動力學分析得到齒輪最大接觸溫度，統計如下表：

由以上曲線可知，隨著大齒輪齒數增加（端面模數減小），齒面最大接觸溫度呈下降趨勢。這說明，在中心距不變的條件下，隨著端面模數的減小，齒輪抗膠合能力都有所提升。

3、結束語

齒輪的膠合與表面壓力、接觸溫度、潤滑等有關，欲提高齒輪的抗膠合能力任何一個環節都不可忽略。本文通過借助KISSsoft軟件模擬，主要從螺旋角和端面模數這兩個參數來探討其對齒輪抗膠合性能的影響，并根據數據得出隨著螺旋角增大、端面模數減小，齒輪抗膠合性能會增強的結論。