鼓形齿式联轴器组成与不对中问题

发布时间：2018-07-16

鼓形齿式联轴器的鼓形齿轮是在直齿圆柱齿轮的基础上演变而成的，为了能实现好的偏转位移，齿轮的毛坯件为一个球体被两个平面切割后形成的，即齿轮分布在被平面切割后剩余的球面上，在它的轴向截面内的齿顶圆、齿根圆及分度圆均为圆弧形，各个圆弧的中心都位于齿轮轴线（有些鼓形齿轮的齿形圆弧中心不在轴线上）的同一点上，其齿向截面A-A为腰鼓形，故称为鼓形齿轮。

在滚齿机上利用模板使滚刀轴线的走刀运动相对工件沿着鼓形齿轮所要求的半径为Rg的圆弧轨迹运动，是机械仿形加工的基本原理。常见的鼓形外齿切削加工如图3所示的用盘装齿轮铣刀沿圆弧轨迹运动进给铣削加工和和图4所示的用齿轮滚刀沿圆弧轨迹运动走刀加工，两者铣削的鼓形齿外齿在垂直于齿轮中心与刀具中心运动轨迹圆弧所构成平面的平面能（图中所示O-A、O-B、O-C联线处）的齿形具有相同的渐开线齿廓。

鼓形齿式联轴器的基本结构是由正常直齿内齿轮和鼓形外齿轮所组成，其形式相当于一个花键联接，不过在传动时按照齿轮啮合原理啮合联接，两齿轮的齿数相同，理论上传动比为1：1，且由于鼓形外齿的结构，鼓形齿轮是在传动中应用较为成熟的可移动刚性联轴器-鼓形齿式联轴器的关键零件之一。可实现两端鼓形齿轮轴线间的径向偏移Δα及角度位移Δθ，还能实现内外齿轮轴线间的偏斜角θ，且承载能力高，运转平稳，工作。

不对中齿轮联轴器连接的轴承—转子系统进行了动力学分析，讨论了齿轮联轴器不对中力的组成。通过数值模拟，揭示了齿轮联轴器不对中系统的振动特征。主要结论如下：

1)由于齿轮联轴器的不对中而产生的作用力是联轴器内齿套的惯性力和联轴器内阻尼共同作用的结果。

2)转子系统的稳态响应振幅与齿轮联轴器的不对中量、内阻尼、转子的转速和齿轮联轴器的结构参数有关，齿轮联轴器的不对中量和内阻尼愈大，则倍频振动的振幅亦愈大。

3)数值计算表明，转子系统在弯曲振动中具有工频的2，4，6，8，…等偶数倍频分量，扭转振动具有工频的1，3，5，7，…等奇数倍频分量。这些频率分量的出现是齿轮联轴器不对中最典型的振动特征之一。

4)对于弯曲振动，靠近联轴器轴承处的振幅要比远离联轴器轴承处的振幅大，在联轴器处的振幅大。对于扭转振动，则靠近联轴器轴承处的振幅要比远离联轴器轴承处的振幅小。在靠近联轴器的轴承处，倍频振动明显。在远离联轴器轴承处，扭转振动几乎表

现为1倍频的单频振动，这也是齿轮联轴器不对中的又一振动特征。该振动特征可以在实际系统的状态监测中，对测试点的布置及对测量结果的分析提供理论指导。