齒輪參數(shù)對鼓形齒聯(lián)軸器傳動特性的影響
模數(shù)和齒數(shù)
齒輪的模數(shù)由輪齒彎曲強(qiáng)度所決定。模數(shù)越大,齒根厚度越大,輪齒的彎曲強(qiáng)度越高。對于傳遞一定力矩的鼓形齒聯(lián)軸器,標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了其外部尺寸,即確定了齒輪的徑向和軸向尺寸。由鼓形齒聯(lián)軸器重合度分析可知,分度圓直徑一定時,減小模數(shù),增加齒數(shù),可以提高重合度,因此,應(yīng)在滿足彎曲強(qiáng)度條件下,選用較小的模數(shù)。齒數(shù)應(yīng)取為偶數(shù),因為從嚙合分析可知,嚙合的受力狀態(tài)是關(guān)于原點(diǎn)對稱的,齒數(shù)為偶數(shù)有利于受力的平衡。另外,對于內(nèi)齒輪,還要求齒頂圓直徑大于基圓直徑。
齒高系數(shù)增大,重合度也增大,但齒高系數(shù)的增大對重合度增大的影響程度較小。從齒面接觸線形態(tài)看,增加齒高有利于提高接觸強(qiáng)度。 齒高增加,齒面滑動系數(shù)增加,因此總的來說不宜以增加齒高系數(shù)來增加重合度。
壓力角
分度圓壓力角對輪齒曲率,齒根和齒頂厚度及法線方向均有影響,因而也對嚙合時的誘導(dǎo)法曲率,齒面滑動率,重合度,齒面作用力及輪齒接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力有影響。增大壓力角,誘導(dǎo)法曲率減小,接觸強(qiáng)度提高,齒根厚度增大,彎曲強(qiáng)度提高,齒面滑動率減小,改善了磨損,重合度減小,但相對減小量不大。法向力增大,考慮到市場上要能方便地購買到齒輪刀具,我國目前一般采用A=20度。
變位系數(shù)
鼓形齒聯(lián)軸器是等齒數(shù)的交錯軸內(nèi)外齒輪傳動,因此只能采用等徑向變位。采用正的徑向變位與增大壓力角有類似的影響,但采用徑向變位比改變壓力角在加工上更容易實現(xiàn)。因為改變壓力角需用專用的刀具。采用切向變位可以改變內(nèi)外齒輪的齒厚,但不影響其嚙合特性。鼓形齒聯(lián)軸器的嚙合側(cè)隙就是采用切向變位來保證的。
鼓形齒聯(lián)軸器參數(shù)優(yōu)化
影響鼓形齒聯(lián)軸器承載能力和工作壽命的因素較多,如齒輪參數(shù)、制造質(zhì)量、材料及熱處理、潤滑條件等等。齒輪參數(shù)的設(shè)計是其中非常重要的一個方面。由于以前缺乏對鼓形齒聯(lián)軸器機(jī)理的研究,現(xiàn)在使用的鼓形齒聯(lián)軸器的齒輪參數(shù)設(shè)計缺乏可靠的依據(jù),設(shè)計計算比較粗略。我公司對鼓形齒聯(lián)軸器作了全面深入的嚙合傳動機(jī)理和特性研究以及力學(xué)分析的基礎(chǔ)上,我公司對齒輪參數(shù)的影響加以研究,建立適當(dāng)?shù)膮?shù)優(yōu)化模型,求解出鼓形齒聯(lián)軸器參數(shù),為經(jīng)濟(jì)可靠地設(shè)計長壽命鼓形齒聯(lián)軸器提供依據(jù)。
鼓形齒輪鼓度曲線的優(yōu)化
非共扼齒面的鼓形齒齒面相當(dāng)于由在不同端截面逐漸變位的一系列齒輪片相整而成,其變位量與軸向坐標(biāo)形成的曲線稱為鼓度曲線。鼓度曲線是鼓形齒聯(lián)軸器特有的一個重要幾何參數(shù),它直接影響鼓形齒輪齒面的曲率、齒接觸狀況、嚙合齒對數(shù)、齒側(cè)間隙、齒面相對滑動量、載荷分布等多項嚙合特性。現(xiàn)所用的鼓度曲線多為一段圓弧,也有用三段圓弧的,這些圓稱為鼓度圓。在圓弧鼓度曲線中,有鼓度圓中心在齒輪軸線上的,也有偏離齒輪軸線的;有鼓度圓中心與齒頂球面中心重合的,也有不重合的.鼓度曲線的設(shè)計無統(tǒng)一理論方法,通常是根據(jù)經(jīng)驗來設(shè)計。,共扼齒面鼓形齒聯(lián)軸器具有較好的傳動特性:其嚙合重合度大、呈線接觸嚙合狀態(tài)、無齒而曲率干涉、等速傳動等。因而它的接觸強(qiáng)度高,無附加動載荷。共妮齒面鼓形齒聯(lián)軸器的鼓形齒輪可采用“雙分齒切齒法”加工,但由于該方法所用附加裝置結(jié)構(gòu)剛性較差,因此,不適宜于加工較大模數(shù)的鼓形齒輪。非共扼齒面鼓形齒是在不同軸截面上采用不同變位系數(shù)形成的,其變位量與軸向坐標(biāo)的關(guān)系曲線就是鼓度曲線,它可以在經(jīng)改裝后的滾齒機(jī)上加工,加工范圍不受工藝裝備限制。但是根據(jù)前面分析可知,傳統(tǒng)的圓弧鼓度曲線的鼓形齒聯(lián)軸器傳動特性較差。因此,對鼓度曲線進(jìn)行優(yōu)化,可以使非共物齒面鼓形齒聯(lián)軸器具有更優(yōu)良的傳動特性,是鼓形齒聯(lián)軸器參數(shù)優(yōu)化的一個重要內(nèi)容。??? 由于共扼齒面鼓形齒聯(lián)軸器具有優(yōu)質(zhì)的傳動特性,因此,將非共扼齒面向共扼齒面進(jìn)行曲面遙近,所得到的非共轆齒面無疑是很好的。
齒寬系數(shù)影響輪齒的齒根彎曲強(qiáng)度和齒面接觸強(qiáng)度,齒寬系數(shù)越大,透兩項強(qiáng)度值越大。齒寬系數(shù)影響重合度,在齒寬系數(shù)小于一定值范圍時,其值的增大對重合度增加影響較大,而在大于這個一定值時,其值的增大對重合度增加影響變小。對于圓弧鼓度曲線的鼓形齒聯(lián)軸器,齒寬還是確定鼓度圓半徑和側(cè)隙的參數(shù),齒寬越大,鼓度圓半徑越大,所需的側(cè)隙也越大。因此,在齒根彎曲強(qiáng)度和齒面接觸強(qiáng)度足夠的條件下應(yīng)以有較大的重合度來確定齒寬,不應(yīng)盲目增加齒寬,以免使結(jié)構(gòu)尺寸不必要地增加一般取齒寬系數(shù)。齒寬應(yīng)由允許的齒根應(yīng)力來確定,還要考慮由軸間傾角引起的著力點(diǎn)沿齒寬位移所需的寬度。