锥齿轮的设计已完善建立。齿形优化在全球范围内被广泛使用，以确保满意的低噪排放以及齿面和弯曲应力达到需要的数量。

　　但是齿轮的使用寿命如何计算呢?Klingelnberg(克林贝格)在大家熟悉的KIMoS(Klingelnberg Integrated Manufacturing of Spiral Bevel Gears)软件包增加了一个模块，基于使用寿命计算中的新研发工作来计算锥齿轮和准双曲面齿轮的使用寿命。

　　锥齿轮的设计是相当复杂的工作。与圆柱齿轮不同，锥齿轮总是成对设计。设计工程师必须要考虑很多相互矛盾的目标，包括最小的尺寸，最大的承载能力，减少噪音，以及工厂制造的建议性。

　　但是经常会忽略一个方面：齿轮的疲劳强度如何?

　　如果齿轮的最大载荷没有超过材料的承载极限，载荷消失之后，齿形复原。在几百次使用的情况下，这种假设可以成立。但是我们讨论的是几百万次的使用，损伤将会在远低于材料承载极限的受载状况下出现。这就是熟知的疲劳。

　　疲劳强度测试-OEM制造商和一级齿轮供应商的核心竞争力-通过耗时的传动测试完成的。这些测试是基于经验确定的载荷谱，其产生的伤害与实际工作条件下产生的伤害相同。奥利康TS30锥齿轮测试台就是其中一种用于这种耐久测试的机床。

　　如果锥齿轮的使用寿命可以直接计算，而不用对每个设计进行昂贵且费时的测试会怎么样??

　　Klingelnberg(克林贝格)新版的KIMoS，实现了在确定的工况下计算锥齿轮的使用寿命的功能，并且同时适用于滚齿和铣齿的齿轮。

　　为了计算锥齿轮的疲劳强度，三个基本要素必须要知道：齿轮的精确形状，材料特性，以及齿轮副的工作条件。KIMoS把所有这些要素都考虑在内。疲劳强度是用迈纳尔法则进行计算的，基于线性累积损伤假设。

　　通过结合载荷谱，齿面上的载荷集中度，以及齿根的弯曲应力和材料的周期性应力-应变特性。如果能获得总的点蚀和断裂的累积损伤，KIMoS就可以计算锥齿轮副的使用寿命。

　　为了形成相当有限数量的载荷状态的载荷谱，必须使用一种计数方法来计算承载次数。如果真实的载荷包含很多不同的载荷循环，例如，雨水计数法可用来统计这些周期性的事件，这使得我们可能将实际工作条件下的相当减少数量的载荷循环转化为载荷谱。

　　未来，齿轮的使用寿命计算会取代耐久性测试吗?

　　答案很明确：不会。但是计算疲劳强度可以对不同设计进行非常有效的比较。当耐久测试数据存在时，我们可以比较准确的对齿轮副的期望的使用寿命进行估算。

　　那就是为什么KIMoS提供给齿轮设计工程师这种功能，使得工程师做出的设计不仅仅符合形状和噪音排放要求，也同时考虑疲劳寿命。

　　下面的实例显示相同尺寸数据的两个设计，但是一个带齿形修形如图2，一个不带齿形修形如图3。齿轮数据如下：齿数Z=13/38, 大轮外节圆直径250mm，偏置量20mm。

　　这个例子显示了齿形修形的潜力。左边的设计，齿轮的使用寿命大概在14000小时，主要是小轮齿根应力的限制。右边的设计，齿轮的使用寿命大概是34000小时，但是，这里,也是计算得到的疲劳的原因是小轮齿根断裂。

　　KIMoS不仅能让设计工程师优化齿轮副噪音特性和承载能力，而且能对具体载荷的使用寿命进行优化。这为轻型设计的新潜力铺平了道路，并实现了更高效，更坚固的齿轮设计。

　　简要回顾

　　· 任何类型的钢材都会在承受一定数量的表面和弯曲应力的载荷循环后而屈服。取决于载荷谱的各个相对独立情况，可根据迈尔纳累积损伤假说理论计算总损伤。

　　· 因为有其特定位移，一种局部的方法用来计算作用齿面的每个位置。这种方法考虑锥齿轮和准双曲面齿轮副的单个位移特性。

　　· 采用材料特性和真实的轮齿形状作为基础，保证了最准确的使用寿命计算。