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机车牵引齿轮用弧齿端齿联轴器的仿真分析

2021-03-20 14:42:12

机车牵引齿轮用弧齿端齿联轴器的仿真分析

   基于软件建立了弧齿端齿联轴器的有限元模型,实现弧齿端齿联轴器的多软件联合仿真有限元分析,深受齿与齿之间的接触应力和弯曲应力以及端齿盘的大端和小端在加载过程中应力变化规律,并对仿真结果进行分析,为进一步优化设计端齿联轴器提供依据。

弧齿端齿盘较早的设计,起初主要运用在高转速、高温度、重负载环境下作为联轴器使用,主要运用在飞机、船舶等大功率设备的发动机中.铁路作为国民经济的命脉、家园重要的基础设施和大众化的交通工具,在国民经济社会发展中具有重要的作用.随着我国铁路向高速、重载方向的大力推进,对机车的驱动系统也提出了高的要求,为满足铁路的发展需要,机车驱动装置须满足高转速、大转矩、大功率的性能要求,而其关键部件联轴器是驱动装置的决定因素,也是设计的难点。因此,通过对弧齿端齿盘的设计和分析,对机车传动系统的效率和使用性能的提高都有好重要的理论和现实意义.

首先对弧齿端齿盘的基本参数进行选择,包括齿数、齿盘外径、齿形角、齿宽和槽底倾角等参数.弧齿端齿盘示意图.(1)齿数z理论上,端齿盘的齿数越多,变大了接触面积,接触疲劳强度和弯曲疲劳强度越好.随着端面齿齿数的变加,齿形越来越小,变加了加工困难,误差也难以控制.本文综合考虑机车连结需要以及机车厂提供的初始设计参数,端齿盘齿数取36。(2)外径d由设计机构的空间决定,理论上,外径越大,传动系统的稳定性越好.根据大功率机车传动系统参数,外径取128mm.(3)齿形角ot相邻两个齿相对的齿面所成的夹角即为齿形角.齿形角越大,分度精度越低,齿形角过小时,单齿的弯曲强度下降,齿的变形变大;变大齿形角,齿厚变加,单齿的抗弯曲能力变强,产生的轴向锁紧力也会变大.在齿形角选取时,应同时考虑作用在端齿盘上载荷及自锁力的大小,同时受齿形加工刀 具的限 制,现已标准化,通常取40。、60。、90。等.一般60。齿形角较为常用J.(4)齿宽F端齿盘所有齿均参与啮合,一般不需要变加齿宽来提高齿的强度.一般取值范围10—30mm,本文因考虑到机车实际情况,故取齿宽为34mm。

本文结合FEA方法,从弧齿端齿盘设计和有限元仿真方面进行分析,深受结论如下:(1)基于软件对弧齿端齿联轴器进行了仿真分析深受了齿面间的接触应力、齿与齿之间的弯曲应力以及沿齿槽径向和齿槽圆周方向上应力变化趋势;(2)通过对弧齿端齿联轴器的有限元模型进行仿真分析,从应力云图及应力曲线可以看出弧齿齿面受力均匀,没有出现局部应力集中现象,较大弯曲应力出现在齿盘的大端处,可以承受大的的驱动力矩。