鼓形齒式聯(lián)軸器對(duì)鼓度曲線要求和不同技術(shù)方案的特點(diǎn)

鼓形齒式聯(lián)軸器對(duì)鼓度曲線有何要求？

非共軛齒面的鼓形齒面是由不同端截面逐漸變位相疊而成，其變位量與軸向坐標(biāo)形成的虛線叫鼓度曲線，鼓度曲線是鼓形齒式聯(lián)軸器的一項(xiàng)重要幾何參數(shù)。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，有不在軸線上的；有鼓度圓中心與齒面球面中心重合的，也有不重合的，通常設(shè)計(jì)是都以經(jīng)驗(yàn)為主，總的來(lái)說(shuō)，鼓形齒式聯(lián)軸器應(yīng)達(dá)到以下要求：

一、在軸間傾角處于大時(shí)不出現(xiàn)棱邊接觸現(xiàn)象；

二、輪齒集中載荷越小越好，而齒面曲率與鼓度圓周率成正比，因此鼓度圓半徑盡可能大。鼓度曲線曲率半徑與內(nèi)齒單側(cè)減薄量成正比，因此鼓度圓半徑應(yīng)盡可能大。鼓度曲線曲率半徑與內(nèi)齒單側(cè)減薄量成正比，即它與齒的嚙合間隙有關(guān)，減薄量不足可能會(huì)造成干涉，減薄量過(guò)大會(huì)削弱齒的強(qiáng)度，且會(huì)側(cè)隙很大。

鼓形齒式聯(lián)軸器屬于剛撓性聯(lián)軸器，齒式聯(lián)軸器是由齒數(shù)相同的內(nèi)齒圈和帶外齒的凸緣半聯(lián)軸器等零件組成。外齒分為直齒和鼓形齒兩種齒形，鼓形齒聯(lián)軸器可允許大的角位移(相對(duì)于直齒聯(lián)軸器)，可改變齒的接觸條件，提升傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，延長(zhǎng)使用壽命。

考慮到齒輪聯(lián)軸器不同于齒輪傳動(dòng)，在結(jié)構(gòu)上，一對(duì)內(nèi)外齒輪是組裝在一起后，是以同一個(gè)圓周速度一起轉(zhuǎn)動(dòng)的。鼓形齒式聯(lián)軸器研制有不同的技術(shù)方案，TGII型鼓形齒式聯(lián)軸器按內(nèi)、外齒分度圓等厚度計(jì)算齒厚的設(shè)計(jì)方法，具有以下特點(diǎn)：

一、角向補(bǔ)償與齒側(cè)隙：

鼓形齒式聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)是依據(jù)所容許的大角向補(bǔ)償量來(lái)決定齒形參數(shù)和側(cè)隙大小，大角向補(bǔ)償量同時(shí)也是影響承載能力的重要因素，角向補(bǔ)償愈大則同時(shí)工作的齒數(shù)愈少傳遞扭矩隨之降低。鼓形齒式聯(lián)軸器允許兩聯(lián)接軸作任意方向的位移，實(shí)質(zhì)是角向補(bǔ)償量，聯(lián)軸器的內(nèi)齒圈和外齒軸套構(gòu)成一種特別的相交軸向嚙合副傳動(dòng)。并具有良好的補(bǔ)償兩軸作任意方向位移的能力，TGII型鼓形齒式聯(lián)軸器將外齒齒頂設(shè)計(jì)成位于軸線上的球面，作為定心圓，定心結(jié)構(gòu)采用內(nèi)齒圈的齒根圓柱面與鼓形齒外齒齒頂球面定心，其配合H9/h7。

嚙合副要確定適當(dāng)?shù)凝X側(cè)隙，側(cè)隙小達(dá)到不了角向補(bǔ)償量的要求，側(cè)隙大將增加內(nèi)齒圈和個(gè)齒軸套的不同心度，造成傳動(dòng)過(guò)程中沖擊、振動(dòng)、噪音增加，特別是在正反行和頻繁啟制動(dòng)時(shí)，動(dòng)態(tài)性能，嚴(yán)重影響使用壽命。

二、聯(lián)軸器互換性：

互換性要求是鼓形齒式聯(lián)軸器研制過(guò)程中的一個(gè)難點(diǎn)。一般國(guó)內(nèi)很多廠生產(chǎn)的聯(lián)軸器沒(méi)有互換性的。目前大多數(shù)鼓形齒式聯(lián)軸器其兩半內(nèi)齒圈的絞制螺栓孔都是采用配鉆鉸的方法，然后打上標(biāo)記對(duì)號(hào)入座進(jìn)行裝配的。用這種方法制造的聯(lián)軸器是不能互換的。根據(jù)市場(chǎng)的需求，特別是冶金行業(yè)的特別要求，在設(shè)計(jì)中TGII型鼓形齒式聯(lián)軸器要求兩半內(nèi)齒圈聯(lián)接絞制螺栓孔相對(duì)于定心圓的位置度公差為φ0.02這一要求是在加工和數(shù)控鎖床上的。這樣，了互換性要求，在工業(yè)生產(chǎn)中不但降低了工人維修換備件的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且縮短了在線的維修時(shí)問(wèn)，有著明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

三、嚙合精度不錯(cuò)：

鼓形齒的制造一般是在滾齒機(jī)上使?jié)L刀軌跡按照設(shè)計(jì)所要求的位移圓半徑，用仿形模板加工出來(lái)的，國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)廠家?guī)缀跞慷加眠@種方法。用模板仿形加工時(shí)，技術(shù)的關(guān)鍵在于銑齒銑到齒形中部弧面轉(zhuǎn)向時(shí)，由于慣性，摩擦阻尼、傳動(dòng)絲杠問(wèn)隙以及傳動(dòng)鏈剛性不足產(chǎn)生的彈性變形等非線性因素的影響，一般很難加工出正確的鼓形齒圓弧面，經(jīng)常需要有技術(shù)很熟練的工人根據(jù)白己的工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行掌握。TGII型鼓形齒式聯(lián)軸器，其鼓形齒圓弧面用數(shù)控成形，比一般仿形加工成形的鼓形齒精度不錯(cuò)。

四、承載能力分析：

鼓形齒式聯(lián)軸器的精度和齒數(shù)對(duì)于接觸強(qiáng)度有直接影響，當(dāng)材質(zhì)硬度時(shí)，接觸應(yīng)力取決于齒面的曲率半徑和同時(shí)接觸的齒數(shù)，TGII型鼓形齒式聯(lián)軸器采取比國(guó)標(biāo)高一等級(jí)的制造精度，可達(dá)到提升接觸強(qiáng)度的要求。在制造精度的前提下，當(dāng)分度圓的直徑確定以后，減少模數(shù)、增加齒數(shù)，可以增加同時(shí)承載齒對(duì)數(shù)，降低接觸應(yīng)力，從而提升承載能力。因此設(shè)計(jì)時(shí)在抗彎強(qiáng)度的前提下，盡可能采用小模數(shù)增加齒數(shù)，是提升傳遞扭矩的途徑。

接觸應(yīng)力決定聯(lián)軸器的承載能力，而齒面硬度是決定許用接觸應(yīng)力的主要因素，提升齒面硬度有利于提升使用壽命，材質(zhì)的選擇和熱處理是提升齒面硬度的先決定條件。由于鼓形齒式聯(lián)軸器的嚙合副，無(wú)論內(nèi)齒圈還是鼓形齒外齒軸套，淬火以后的變形都很難用加工手段，因此TGII型鼓形齒式聯(lián)軸器一般采用42CrM。進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。能夠達(dá)到冶金工業(yè)低速重載的使用環(huán)境要求。

鼓形齒式聯(lián)軸器在生產(chǎn)實(shí)踐中愈來(lái)愈被人們所重視。它可以補(bǔ)償兩聯(lián)結(jié)軸因軸線不重合而形成的角度，軸向和徑向安裝誤差，允許兩個(gè)軸有的位移。其轉(zhuǎn)動(dòng)方向可以為順時(shí)針，也可以為逆時(shí)針，它可以水平方向傳動(dòng)，也可以在特別結(jié)構(gòu)下垂直傳動(dòng)，在一般機(jī)器制造業(yè)中具有大的優(yōu)點(diǎn)。特別是在下列特別條件下顯得優(yōu)良：間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)械；傳動(dòng)負(fù)荷大的機(jī)械；兩聯(lián)接軸有大的調(diào)整誤差等等。基于上述特點(diǎn)，鼓形齒式聯(lián)軸器被普遍用于冶金、礦山、軋鋼等各部門。

鼓形齒式聯(lián)軸器的承載能力和允許偏移或擺角都與齒的曲率半徑(曲率)有直接關(guān)系。從提升承載能力角度而言，曲率半徑愈大愈好而就加大允許擺角而言，曲率半徑愈小愈好。鼓形齒側(cè)面的圓弧是在加工時(shí)滾刀沿圓弧走刀自然形成的，所以進(jìn)刀圓弧半徑的大小就決定了齒的曲率半徑的大小。

鼓形齒式聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)基本上是對(duì)稱的，兩個(gè)外齒軸套可以通過(guò)鍵聯(lián)接壓裝或熱裝到軸頭上。外齒軸套的齒面沿長(zhǎng)度方向呈圈弧齒，是通過(guò)模板用仿形法加工出來(lái)的。從齒頂方向看外齒軸套上的齒為鼓形齒，齒厚從到兩邊逐漸減小，而與它相嚙合的內(nèi)齒圈上的齒則為直線形齒。由于外齒軸套的齒頂和齒面都是弧形的，因此整個(gè)聯(lián)軸器是雙活節(jié)的，并且是撓性的。這樣就可適應(yīng)兩個(gè)軸線間的大偏角，可以采用稀油潤(rùn)滑或干油潤(rùn)滑。鼓形齒式聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸、重量、體積及慣性矩都很小，各零件均為圓形，不平衡力矩也小。

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