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城市轨道交通用联轴器

2021-04-19 11:21:42

城市轨道交通用联轴器有限元分析

联轴器是列车驱动系统的关键部件,它的主要作用是将电机扭矩效果优良地传递到齿轮箱中,并且能适应电机输出轴与齿轮箱的输入轴之间产生的较大轴向、径向与角向补偿的复杂工作环境。确定联轴器的结构形式该联轴器为鼓形齿联轴器,由齿数相同的内齿圈和外齿轴套及端盖、密封圈等组成。其中,内齿圈齿面为直齿,外齿轴套齿顶和齿面均为圆弧面。外齿轴套齿顶圆半径与内齿圈齿根圆半径相同,即大圆定心。为了能进行转角补偿,内外齿啮合时留有确定的齿侧间隙。联轴器工作时,靠内外齿的啮合传递转矩,并通过鼓形外齿套在直齿的内齿圈摆动,来补偿两传动轴线的相对偏移


联轴器主要用来传递扭矩,该联轴器在工作时,两轴将产生相对角位移,内外齿的齿面作周期性轴向相对滑动,而当内齿圈与外齿轴套的轴线夹角发生变化时,两者的接触区域也随之发生变化,这将直接影响联轴器的应力分布状态。本次分析的鼓形齿连轴器较大许用角位移为1.5。为了能比较全 面得了解鼓形联轴器的结构力学性能,分析中,按内齿圈与外齿轴套的轴线夹角成0。0.51.0、1.5。几种情形,在大扭矩10kN·m以及额定转矩1.5kN·m工作状态下的接触状态及应力分布规律进行了分析研究。为模拟鼓形齿联轴器工作时的边界约束条件,取消刚体位移,约束内齿圈自由端端面各节点的位移自由度,同时外齿轴套内圈通过刚性单元连接,扭矩载荷通过刚性单元传递,其单元网格划分及边界约束条件。


根据该联轴器的结构形式以及设计要求,建立了联轴器的有限元模型,在不同偏转角以及不同载荷大小的作用下对其位移、应力等进行分析。1)从表1中可以看出,随着轴线夹角的变大,内齿圈的变形基本一致,而外齿轴套由于接触位置的变化,产生自由运动,导致位移量逐步变大。随着轴线夹角的变大,内外齿接触位置的较大应力均逐步变大,其余位置的较大应力也在逐步变大,但相比变大幅度较小。2)本文还计算了内齿圈与外齿轴套的扭转刚度,均在设计范围之内,满足设计要求