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曲面齿联轴器载荷计算分析研究

浏览次数:38发布日期:2021-12-27
  KTR曲面齿联轴器在高速动车的传动系统中应用广泛。由于其在传动过程中具有重要的作用,所以很有必要针对其啮合特点、受力情况和振动特性等进行全面且深入的研究。本论文旨在以理论计算与软件仿真相结合的方法,从以上几个方面对KTR曲面齿联轴器进行研究。
 
  为研究KTR曲面齿联轴器的啮合情况,首先对三种常用的计算方法进行对比分析研究,进一步根据鼓形齿的加工原理,提出了一种修正的几何算法,研究表明:修正的几何法,提高了计算精度和计算速度。KTR基于提出的几何修正算法对KTR曲面齿联轴器进行了齿面啮合分析、鼓形齿干涉分析、内外齿运动分析和鼓形齿齿面载荷计算,研究得出以下结论:
 
  1.随着轴间倾角增大,各齿的齿面间隙有所减小,齿面最小间隙位置逐渐偏向齿面两侧,并有由齿顶向齿根转移的趋势;随着轮齿由纯翻区向纯摆区转动,齿面最小间隙的位置在齿宽方向逐渐向齿宽中心位置靠拢,并向齿顶区域集中。
 
  2.对鼓形齿干涉分析表明,轴间倾角越大,齿面曲率干涉越严重;齿面鼓度半径和内齿切向变位能够影响鼓形齿齿背接触。
 
  3.对内外齿运动分析表明,齿面相对滑动速率主要由内外齿的相对摆转引起。
 
  4.鼓形齿齿面载荷计算表明,纯翻区的齿面更容易发生接触,齿面力明显大于其他齿;相对齿面力系数主要受轴间倾角和输入轴扭矩的影响。
 
  5.联轴器的附加力矩分析表明,附加力矩(包括回复力矩、摩擦力矩)随轴间倾角增大而增大,其变化规律主要受接触齿对的分布情况影响,而偏转力矩的影响可以忽略。对鼓形齿齿形进行了进一步的优化分析,通过计算发现采用大压力角小模数齿形能有效改善棱边接触和干涉情况。
 
  研究提出了采用外齿轮廓线对任意鼓度曲线的齿面进行优化的方法。最后建立了KTR曲面齿联轴器和带KTR曲面齿联轴器的动车整车的多体动力学模型,对循环激励下的联轴器进行初步的振动特性分析。通过频谱曲线研究表明,外齿支反力在激励频率的奇数倍频下发生峰值,内齿受到陀螺力作用产生偏转加速度,内齿垂向振动加速度随运行速度的增大而增大,其频率响应对自转较为敏感。
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