鼓形齿联轴器鼓度曲线选型的优化对比研究

鼓形齿联轴器鼓度曲线选型的优化对比研究作者：吕美丽
来源：《中国化工贸易·下旬刊》2017年第11期
摘要：鼓形齿联轴器作为现阶段机械工业基础件之一，近年来随着科技的进步以及生产实践的发展越来越受到机械行业的重视，这种工业基础件由于其结构以及性能特点可以较好地补偿连接两轴间的轴向、径向以及角度位移，所以在地铁、动车等领域应用非常普遍，文章以此为出发点，重点对鼓形齿联轴器鼓度曲线选型优化进行了介绍。

关键词：鼓形齿联轴器；鼓度曲线；选型优化
1 鼓形齿联轴器鼓度曲线介绍
对于鼓度曲线的介绍以某高速动车为例，该高速动车组动力车使用的即为鼓形齿联轴器，该鼓形齿联轴器模数为3m/nm，压力角为20α/（°），齿数为60z，外齿切向变位系数为0，齿宽为20B/nm，内齿切向变位系数为0.03xt2，从圆形鼓度半径大小的改变可以看出啮合传动所产生的影响；椭圆形的鼓度曲线通过长轴、短轴以及短轴定点位置曲率的半径，可以判断这种鼓度曲线下啮合传动产生的影响；两条双曲线实际上由实轴以及虚轴的2a、2b决定，p是任意一个定点位置曲率半径，通过改变a、b、p三个数据可以看出这种鼓度曲线对于啮合传动产生的影响；三个圆弧鼓度曲线主要由rc和侧段弧rcf的半径决定，rc和侧段弧rcf以及中段弧占据的轴宽半c数值的改变可以看出啮合传动产生的影响。

图1显示的双曲线和三段圆弧曲线参数图：
2 啮合分析
2.1 圆形鼓度曲线
不同圆弧所对应的最大允许轴间倾角会随着鼓度圆弧的不断增加而缩小，同时当圆弧半径为90nm的时候内外齿接触点轴向位移距离最大，并且允许的最大轴间倾角变化也最大，增加20nm，相对应的最大轴间偏角相应的缩小约0.2°，圆弧半径超过90nm的时候允许的最大轴间倾角变化趋于稳定，基本上不会发生太大的变化，同时内外齿接触点的轴向位移距离会随着圆弧半径的逐渐增加而增加，当90nm的时候，基本上接触到了外齿面边缘位置，小于90nm的时候内外齿最大轴间倾角条件下发生的接触都是非边缘接触。

2.2 椭圆鼓度曲线
椭圆鼓度曲线的接触点轴向位置数值会随着曲率半径的增加而增加，同时随着长半轴数值的变大而变大，当曲率半径为130nm、长半轴的数值为18nm的时候，同样如圆形鼓度曲线一样会产生棱边接触，偏转角度范围相对较大的情况下，会保持较好的啮合性能。

2.3 双曲线鼓度曲线
分别按照50nm、70nm、90nm、110nm、130nm的曲率半径进行取值，虚半轴的取值从齿宽的一半开始，针对不同的曲率半径来分析不同取值对于允许最大轴间倾角的影响。

曲率半径逐渐增加的过程中，最大允许轴间倾角会相应的降低，同时随着虚半轴取值的增加最大允许轴间倾角会逐渐的趋于稳定。

2.4 三段圆弧鼓度曲线
三段圆弧鼓度曲线包含的数值有圆弧的半径、中段弧所占据轴向宽度一半的取值以及所以对应的最大轴向倾角。

允许最大倾角会随着中段的圆弧半径的不断增加而降低，而弧半径越大相对应的倾角会随之降低，c数值越大倾角也会降低。

中段弧的半径取值是在50nm-130nm之间，当半径取值在50nm-90nm的时候，三段鼓度圆弧曲线最大倾角变化情况和圆弧曲线以及椭圆曲线的变化情况基本一致。

3 不同曲线鼓形齿对比分析
四种鼓度曲线的主要参数如下：
圆形鼓度曲线rc为70nm；椭圆鼓度曲线p为70nm，α为10nm；双曲线p为70nm，b为50nm；三段鼓度曲线rc为70nm，rcf为30nm，c为3nm。

根据以上的参数选择得出图2：
当轴间的倾角在0.5°以上的时候，圆形、双曲线所对应的接触点轴向位移数值变化呈现线性增加，而其余两种的数值变化相对比较缓慢，当轴间倾角为1.3°的时候，圆形、双曲线最小间隙变化幅度较大，其余两种相对比较平稳，而三段圆弧鼓度曲线的间隙极值差最小。

4 结论
综上所述，四种鼓度曲线在中间区域的曲率半径分别于50nm-90nm、90nm-130nm之间取值的时候，曲率半径每增加20，则最大的允许轴间倾角会相对应的降低0.2°、0.1°，而四种曲线中三段圆弧鼓度曲线综合数值都相对稳定。

参考文献：
[1]杨群丰.鼓形齿齿轮参数优化设计探讨[J].内蒙古煤炭经济，2017（10）：120-122.
[2]王海霞，梁莉，张磊，党继锋.鼓形齿联轴器鼓形齿设计方法的研究[J].洛阳理工学院学报（自然科学版）， 2013，23（03）：49-54.
作者简介：
吕美丽（1986- ），专科，目前职称：无，主要从事机械技术。