鼓形齿联轴器鼓度曲线选型优化比较分析

鼓形齿联轴器鼓度曲线选型优化比较分析：外齿鼓度曲线的选型及参数对鼓形齿联轴器啮合特性有着重要的影响，其决定了鼓形齿联轴器的较大允许轴间倾角及啮合性能。采用几何分析方法，建立了4种不同类型的鼓度曲线即圆弧曲线、椭圆曲线、双曲线和三段圆弧曲线，计算不同轴间倾角对应的内外齿齿面的较小间隙、接触点位置、允许较大轴间倾角和重合度，比较4种不同类型的鼓度曲线即圆弧曲线、椭圆曲线、双曲线和三段圆弧曲线的啮合特性。结果表明，各种鼓度曲线中间曲率半径分别在50mm90mm和90mm～130mm的取值范围内，每变加20mm，相应的较大允许轴间倾角差值分别减小0．2。和0．1。左右；三段圆弧曲线可允许轴间倾角较大且对应接触点轴向位移量较小。轴间倾角大于1．3o，中间位置曲率半径相同时，三段圆弧对应的齿面法向较小间隙曲线明显更平缓，啮合重合度高。鼓形齿联轴器因结构和装配特点能够补偿联结两轴之间的轴向位移、径向位移和角位移3种位移偏差，且具有承载力高、运转平稳、工作优良等优点，普遍运用在铁路车辆中，目前国内大部分地铁、轻轨车辆和高速动车组均采用鼓形齿联轴器。由于车辆振动，需补偿电机输出轴与齿轮箱输入轴之间的各向位移和偏角。目前国内技术还不是很成熟，尤其用于高速动车组的鼓形齿联轴器几乎全都依赖进货。众多地区在鼓形齿结构及轮齿参数优化方面做了大量的工作，通过对比分析众多地区轨道车辆鼓形齿联轴器，指出主要的区别在于鼓形齿鼓度曲线的优化研究。通过研究众多地区鼓形齿联轴器，提出国内针对鼓形齿鼓度曲线优化研究甚少，因此对鼓形齿联轴器鼓度修形曲线进行研究的需要。就鼓形齿啮合分析的数学方法而言，主要分为两种方法：一种是建立内外齿面啮合方程，通过内外齿啮合条件获得接触点位置；另一种是通过几何分析方法，将内外齿面离散为若干节点，根据计算法向间隙分析接触点位置。本文中我们采用几何分析方法，建立鼓形齿啮合分析模型，对4种鼓度曲线进行比较分析，讨论各种鼓度曲线和参数下的允许轴间倾角、接触点轴向位移量以及不同轴间倾角和鼓度曲线对应的内外齿啮合重合度。建立(1)圆弧曲线、椭圆曲线、双曲线和三段圆弧曲线4种鼓度曲线在中点位置曲率半径分别在50mm～90mm和90inn～130mm范围取值时，每变加20BITI，允许轴间倾角减小0．2。和0．1。左右，三段圆弧曲线较大允许轴间倾角较大且对应接触点轴向位移量。(2)当轴间倾角大于0．5。时，各曲线对应齿面间隙值在齿摆区时都相同，在齿翻区时，三段圆弧鼓度曲线对应较小齿面间隙值，相较其余曲线内外齿啮合重合度高；由于双曲线曲线中段曲率半径远小于两端，故虚半轴值需取得足够大以避免棱边接触，其相较于其余曲线在小轴间倾角下，具有优良的重合度，承载分布更均匀。