鼓形齿式联轴器对鼓度曲线要求和不同技术方案的特点

鼓形齿式联轴器对鼓度曲线要求和不同技术方案的特点

鼓形齿式联轴器对鼓度曲线有何要求？

非共轭齿面的鼓形齿面是由不同端截面逐渐变位相叠而成，其变位量与轴向坐标形成的虚线叫鼓度曲线，鼓度曲线是鼓形齿式联轴器的一项重要几何参数。鼓度曲线多为一段圆弧，也有用三段圆弧的，这些圆称为鼓度圆，在圆弧鼓度曲线中，有鼓度圆中心在齿轮轴线上的，有不在轴线上的；有鼓度圆中心与齿面球面中心重合的，也有不重合的，通常设计是都以经验为主，总的来说，鼓形齿式联轴器应达到以下要求：

一、在轴间倾角处于大时不出现棱边接触现象；

二、轮齿集中载荷越小越好，而齿面曲率与鼓度圆周率成正比，因此鼓度圆半径尽可能大。鼓度曲线曲率半径与内齿单侧减薄量成正比，因此鼓度圆半径应尽可能大。鼓度曲线曲率半径与内齿单侧减薄量成正比，即它与齿的啮合间隙有关，减薄量不足可能会造成干涉，减薄量过大会削弱齿的强度，且会侧隙很大。

鼓形齿式联轴器属于刚挠性联轴器，齿式联轴器是由齿数相同的内齿圈和带外齿的凸缘半联轴器等零件组成。外齿分为直齿和鼓形齿两种齿形，鼓形齿联轴器可允许大的角位移(相对于直齿联轴器)，可改变齿的接触条件，提升传递转矩的能力，延长使用寿命。

考虑到齿轮联轴器不同于齿轮传动，在结构上，一对内外齿轮是组装在一起后，是以同一个圆周速度一起转动的。鼓形齿式联轴器研制有不同的技术方案，TGII型鼓形齿式联轴器按内、外齿分度圆等厚度计算齿厚的设计方法，具有以下特点：

一、角向补偿与齿侧隙：

鼓形齿式联轴器的设计是依据所容许的大角向补偿量来决定齿形参数和侧隙大小，大角向补偿量同时也是影响承载能力的重要因素，角向补偿愈大则同时工作的齿数愈少传递扭矩随之降低。鼓形齿式联轴器允许两联接轴作任意方向的位移，实质是角向补偿量，联轴器的内齿圈和外齿轴套构成一种特别的相交轴向啮合副传动。并具有良好的补偿两轴作任意方向位移的能力，TGII型鼓形齿式联轴器将外齿齿顶设计成位于轴线上的球面，作为定心圆，定心结构采用内齿圈的齿根圆柱面与鼓形齿外齿齿顶球面定心，其配合H9/h7。

啮合副要确定适当的齿侧隙，侧隙小达到不了角向补偿量的要求，侧隙大将增加内齿圈和个齿轴套的不同心度，造成传动过程中冲击、振动、噪音增加，特别是在正反行和频繁启制动时，动态性能，严重影响使用寿命。

二、联轴器互换性：

互换性要求是鼓形齿式联轴器研制过程中的一个难点。一般国内很多厂生产的联轴器没有互换性的。目前大多数鼓形齿式联轴器其两半内齿圈的绞制螺栓孔都是采用配钻铰的方法，然后打上标记对号入座进行装配的。用这种方法制造的联轴器是不能互换的。根据市场的需求，特别是冶金行业的特别要求，在设计中TGII型鼓形齿式联轴器要求两半内齿圈联接绞制螺栓孔相对于定心圆的位置度公差为φ0.02这一要求是在加工和数控锁床上的。这样，了互换性要求，在工业生产中不但降低了工人维修换备件的劳动强度，而且缩短了在线的维修时问，有着明显的经济效益。

三、啮合精度不错：

鼓形齿的制造一般是在滚齿机上使滚刀轨迹按照设计所要求的位移圆半径，用仿形模板加工出来的，国内的生产厂家几乎全部都用这种方法。用模板仿形加工时，技术的关键在于铣齿铣到齿形中部弧面转向时，由于惯性，摩擦阻尼、传动丝杠问隙以及传动链刚性不足产生的弹性变形等非线性因素的影响，一般很难加工出正确的鼓形齿圆弧面，经常需要有技术很熟练的工人根据白己的工作经验进行掌握。TGII型鼓形齿式联轴器，其鼓形齿圆弧面用数控成形，比一般仿形加工成形的鼓形齿精度不错。

四、承载能力分析：

鼓形齿式联轴器的精度和齿数对于接触强度有直接影响，当材质硬度时，接触应力取决于齿面的曲率半径和同时接触的齿数，TGII型鼓形齿式联轴器采取比国标高一等级的制造精度，可达到提升接触强度的要求。在制造精度的前提下，当分度圆的直径确定以后，减少模数、增加齿数，可以增加同时承载齿对数，降低接触应力，从而提升承载能力。因此设计时在抗弯强度的前提下，尽可能采用小模数增加齿数，是提升传递扭矩的途径。

接触应力决定联轴器的承载能力，而齿面硬度是决定许用接触应力的主要因素，提升齿面硬度有利于提升使用寿命，材质的选择和热处理是提升齿面硬度的先决定条件。由于鼓形齿式联轴器的啮合副，无论内齿圈还是鼓形齿外齿轴套，淬火以后的变形都很难用加工手段，因此TGII型鼓形齿式联轴器一般采用42CrM。进行调质处理。能够达到冶金工业低速重载的使用环境要求。

鼓形齿式联轴器在生产实践中愈来愈被人们所重视。它可以补偿两联结轴因轴线不重合而形成的角度，轴向和径向安装误差，允许两个轴有的位移。其转动方向可以为顺时针，也可以为逆时针，它可以水平方向传动，也可以在特别结构下垂直传动，在一般机器制造业中具有大的优点。特别是在下列特别条件下显得优良：间歇运动的机械；传动负荷大的机械；两联接轴有大的调整误差等等。基于上述特点，鼓形齿式联轴器被普遍用于冶金、矿山、轧钢等各部门。

鼓形齿式联轴器的承载能力和允许偏移或摆角都与齿的曲率半径(曲率)有直接关系。从提升承载能力角度而言，曲率半径愈大愈好而就加大允许摆角而言，曲率半径愈小愈好。鼓形齿侧面的圆弧是在加工时滚刀沿圆弧走刀自然形成的，所以进刀圆弧半径的大小就决定了齿的曲率半径的大小。

鼓形齿式联轴器的结构基本上是对称的，两个外齿轴套可以通过键联接压装或热装到轴头上。外齿轴套的齿面沿长度方向呈圈弧齿，是通过模板用仿形法加工出来的。从齿顶方向看外齿轴套上的齿为鼓形齿，齿厚从到两边逐渐减小，而与它相啮合的内齿圈上的齿则为直线形齿。由于外齿轴套的齿顶和齿面都是弧形的，因此整个联轴器是双活节的，并且是挠性的。这样就可适应两个轴线间的大偏角，可以采用稀油润滑或干油润滑。鼓形齿式联轴器结构紧凑，尺寸、重量、体积及惯性矩都很小，各零件均为圆形，不平衡力矩也小。

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