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联轴器齿轮参数的优化

发布者:鑫程机械  发布日期:2017-03-27

    联轴器齿轮参数的优化 

齿轮参数的优化是一个多目标的问题,一方面希望有小的结构尺寸,另一方面希望有足够的强度及较好的啮合特性。由于鼓形齿联轴器标准中已规定了外部尺寸,故本问题优化的关键是在一定的结构尺寸下确定内部齿轮参数的优化值,使其具有较好的承载能力和较长的工作寿命。鼓形齿联轴器的失效形式,主要是外齿轮齿而磨损后轮齿折断失效,因此,增加外齿轮齿厚,提高其齿根弯曲强度和减少齿面磨损是提高鼓形齿联轴器承载能力和工作寿命的关键。一般鼓形齿联轴器的齿顶高系数,径向间隙系数,外齿轮全齿高,采用标准齿轮,其内外齿轮分度圆齿厚大致相等。它的主要优点是内外齿轮加工工艺性好,可采用标准齿轮滚刀和擂齿刀进行加工,且尺寸计算简单。但是这种鼓形齿联轴器的外齿轮齿根抗弯强度比内齿轮齿根杭弯强度要低,即内齿轮齿根弯曲强度有富余。因此,可设法增加外齿轮齿厚,提高外齿轮齿根弯曲强度。通常采用两种方法:一种方法是采用特殊刀具减薄内齿轮齿厚而增加外齿轮齿厚,使内外齿轮的抗弯强度接近一致;另一种方法是采用变位短厚齿型内外齿轮,即降低外齿轮齿高,加大外齿轮齿厚,便其粗短,以提高外齿轮轮齿的抗弯强度。前一种方法需采用专用的瘦齿型滚刀,这给? 带来不少麻烦,因此,在国内不宜推广.有研究者提出了一种变位短厚齿型鼓形齿联轴器的设计制造方法,由于是采用标准滚刀和插齿刀进行加工的,加工方法简单易行,因此,工艺性好,生产效率高,是一种较理想的适宜推广应用的设计加工方法。但是,该文提出采用齿顶高系数,这不一定合理,因为齿顶高系数的确定一方面要使内外齿轮齿根弯曲强度一致,另一方面又要使内外齿轮齿面具有足够的接触强度及内齿轮齿顶厚应大于,此必须建立优化数学模型进行计算来确定。 

   鼓形齿联轴器的齿数、模数决定了其径向结构尺寸大小。对于优化鼓度曲线的鼓形齿联轴器,其啮合特性与共扼齿面鼓形齿联轴器相近,因此可以依据共扼齿面鼓形齿联轴器特性来考虑齿数、模数的参数优化问题。给出了相同齿轮分度圆直径d和齿宽B条件下取不同模数、齿数时的重合度曲线,从曲线可以看出,在相同齿轮分度圆直径和齿宽条件下,所取齿数越多,则重合度越大。重合度越大,则平均每对齿承受的载荷越小,多齿啮合时过渡状态载荷分配的变化量越小,传动越平稳。因此总的模数、齿数的选取原则是尽可能选多的齿数。但是相同齿轮分度圆直径条件下,齿数趁多,模数越小。模数的减小将降低齿根弯曲强度;另外,由齿面接触线形态可知,模数的减小也将降低齿面接触强度。为保证有足够的齿根弯曲强度和齿面接触强度,应由所传递的转矩和许用应力值,先计算出所允许模数,再根据这个模数值及分度圆直径来确定齿数。由于使用中磨损是不可避免的,因此,选取模数时还应考虑轮齿齿厚要有一定的裕里,保证在一定的磨损程度下仍有足够的强度。另外,模数的选取还应考虑工艺条件的许可。这些内容包含较多的经验成分,在此不予详细讨论。 鼓形齿联轴器的参数优化设计是以深人的啮合特性机理分析为基础的,它必将为新型长寿命鼓形齿联轴器的设计提供重要的理论依据。 

  还由于鑫程机械公司的鼓形齿联轴器比直齿齿式联轴器具有优越的性能,工业发达在 20世纪50年代就已有应用。我国从国外引进的成套和单机设备中大童采用了鼓形齿联轴器,国内一些厂家为了满足引进设备中的鼓形齿联轴器的备件盆要,通过消化吸收引进技术并开展机理研究,现己能够批量生产鼓形齿联轴器。国内虽已制定了若千鼓形齿联轴器标准,但除接日尺寸外,未公布内部结构尺寸及轮齿的设计参数,其中部分原因是,鼓形齿联轴器的力学机理研究不够,轮齿参数对传动特性的形响还有待于进一步研究。由于国内鼓形齿联轴器生产企业对于鼓形齿联轴器是根据自身条件进行测绘仿制,并各自制订自已的标准系列来进行生产的,因此,国内的鼓形齿联轴器的生产还没有统一的标准。就齿轮的轮齿设计而言,大多采用标准渐开线齿形。 


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