格里森 KISSsoft在塑料齿轮行业的应用

国际金属加工网 2020年04月13日

料齿轮作为特种齿轮之一,因其材料自身良好的物理特性和更加经济的制造成本,近些年已逐步被微型电机、电子产品、汽车、家用电器、医疗等各种行业广泛应用,以替代传统的金属材料齿轮。当然,塑料齿轮的强度受工作温度影响较大,对于塑料齿轮的材料选型、计算和优化等前序设计就显得尤为重要。KISSsoft软件针对塑料齿轮设计和应用提供了较为完整的解决方案。

塑料齿轮的计算

  • 圆柱齿轮和蜗轮蜗杆

  • 齿根、齿面、剪切和静强度的计算

  • 根据Pech的磨损计算


VDI 2736 标准于2014年发布,该标准紧跟当前的技术工艺水平,并包含了圆柱齿轮的齿面磨损计算。VDI 2736的第二部分(圆柱齿轮),第三部分(蜗杆-斜齿轮),第四部分(测量)均已实施,与VDI 2545集成在KISSsoft软件。

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对于蜗杆斜齿轮,齿根的剪切强度和齿面接触强度都可以进行计算。

作为VDI 2736标准的补充,塑料交错轴斜齿轮的变形和根据Pech方法计算的磨损在软件中都已经实施。

通过KISSsoft 2019版本的最新模块,可以从测试平台上的寿命测量数据生成塑料材料DAT文件,此实验根据VDI 2736第四部分实施。使用此模块,可方便地向KISSsoft数据库添加材料以及自动生成DAT文件。

塑料材料性能

KISSsoft塑料齿轮设计包含了55种材料 - 包括VDI 2545和VDI 2736的材料,SABIC塑料、DSM和Victrex等20多种材料,以及来自德国学术、工业合作伙伴新增加的材料。材料范围从无增强的聚酰胺和聚缩醛到高性能的自润滑塑料和碳纤维或(长)玻璃纤维增强材料。

KISSsoft中的材料数据包含了不同的材料性能,如与温度相关的杨氏模量和抗拉强度、不同润滑条件下的磨损。对一些材料,干摩擦和其他润滑状况下的数据都可使用。

S-N 曲线(韦勒曲线)

  • 疲劳强度和耐久极限

  • 静强度值可使用

  • 在KISSsoft数据库中自定义材料数据

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为了确定精确的S-N曲线用来计算疲劳强度和疲劳极限,需要进行一系列的测量,该测量通常非常耗时。在KISSsoft软件中,可使用静态强度值对塑料齿轮进行选型,一旦材料的疲劳强度和疲劳极限的计算的数据可用,这些数据就可以很方便地在KISSsoft数据库中实施。

塑料齿轮工具

  • 根据静强度进行选型

  • 齿面磨损

  • 干摩擦和有润滑的齿轮

在精密工程中,很多使用塑料齿轮的应用具有相对较小的连续扭矩,但与此同时,还必须传递高的静态扭矩,例如当汽车座椅调整机构与限位块相碰撞时,这些齿轮还可以根据它们的静强度去设计。在医药或食品工业的齿轮装置中,塑料齿轮通常不允许含有任何润滑剂。在这种情况下,齿面磨损是失效的主要形式。

接触分析

  • 加载下的磨损计算

  • 法向力、温度的图形显示

  • 赫兹应力的分布

使用KISSsoft的接触分析,还可以计算不同啮合位置和齿宽的磨损,此功能准确地考虑到任何安装误差、齿廓和齿向的修形。其它相关图表也显示了啮合过程中的法向力、齿根区域的温度和应力、齿面上的赫兹应力分布。

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齿面磨损计算

在KISSsoft软件中,如果已知相应材料的磨损系数kw,则采用渐进的磨损法来计算齿面磨损。该方法基于接触分析,采用迭代过程模拟实际的磨损。

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磨损显示可以用2D或3D显示,能够清晰地对各种修形进行评估,如齿顶修形对磨损的影响。KISSsoft通过比较使用寿命内的允许磨损量与累积磨损量来计算使用寿命,这些磨损特性对于无润滑(干摩擦)齿轮装置的设计非常有用,且与KISSsoft计算软件相结合,能够得到与实际情况非常接近的结果和使用寿命。

(格里森中国 )

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