船用弧形齒聯(lián)軸器嚙合偏移運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

通過對船用弧形齒聯(lián)軸器受力、嚙合特性及嚙合偏移的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究，分析了嚙合偏移對齒側(cè)間隙的影響，獲得嚙合偏移與齒側(cè)間隙的定量關(guān)系.該項(xiàng)工作對降低船舶軸系的故障率很有意義弧形齒聯(lián)軸器是船機(jī)軸系傳動(dòng)系統(tǒng)的重要構(gòu)件之一，它不僅僅用來連接主、從動(dòng)軸傳遞扭矩，而且還要求能補(bǔ)償兩軸間的安裝誤差，吸收熱變形，以減少機(jī)械振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn).弧形齒聯(lián)軸器主要由帶齒的內(nèi)齒圈和外齒套組成，通過內(nèi)外齒嚙合傳遞扭矩.弧形齒聯(lián)軸器外齒側(cè)面的節(jié)圓線為弧線，根圓線也為弧線.從截面看，齒的母線為鼓形，但齒廓曲線常采用漸開線，齒形壓力角通常為20°.其內(nèi)齒圈仍為直齒一般情況下，被聯(lián)軸器連接的兩個(gè)軸總是或多或少地存在著偏心、傾斜和軸向誤差（不對中）.為了在傾角存在的情況下，保護(hù)內(nèi)外齒平滑傳動(dòng)不發(fā)生干涉，一種措施就是采用弧形齒，以保護(hù)內(nèi)齒的齒根與外齒的齒頂不接觸.采用弧形齒后，理論上每一個(gè)齒在任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)位置，都與內(nèi)齒圈的內(nèi)直齒有一個(gè)點(diǎn)相嚙合，這樣就保護(hù)了全部齒的相互嚙合，使弧形齒式聯(lián)軸器效果優(yōu)良地避免了齒的尖角應(yīng)力集中，從而優(yōu)良延長了弧形齒聯(lián)軸器的使用壽命.一項(xiàng)船機(jī)重大故障統(tǒng)計(jì)資料表明：船機(jī)軸系不對中是造成船機(jī)重大故障的重要原因,船舶軸系振動(dòng)破壞已成為船機(jī)重大故障的二大殺手.我國目前船舶軸系安裝普遍采用陸上安裝法，這樣，船舶下水后，由于船體變形，軸系的對中性遭到確定的破壞，在螺旋槳攪水作用下，軸系將發(fā)生大幅同步振動(dòng)，較終導(dǎo)致軸系振動(dòng)系統(tǒng)失衡.我國部分船舶修造廠已將原有剛性聯(lián)軸器改為弧形齒聯(lián)軸器，因此對弧形齒聯(lián)軸器的嚙合狀態(tài)分析就顯得非常有意義.由于弧形齒聯(lián)軸器的運(yùn)動(dòng)特性使嚙合齒對在運(yùn)轉(zhuǎn)中擺動(dòng)與翻轉(zhuǎn)，所以須保護(hù)足夠大的間隙，使擺動(dòng)和翻轉(zhuǎn)時(shí)不發(fā)生卡滯.另外，還須保護(hù)裝配間隙、制造誤差、齒輪受載變形、溫升膨脹等因素所需的較小間隙，這是弧形齒聯(lián)軸器常工作的需要條件.本文通過對弧形齒聯(lián)軸器的受力、嚙合特性及嚙合偏移的運(yùn)動(dòng)學(xué)研究，分析嚙合偏移對齒側(cè)間隙的影響，獲得了嚙合偏移與齒側(cè)間隙的定量關(guān)系.這項(xiàng)工作對降低船舶軸系的故障率很有意義.

（1）軸系不對中時(shí)，外齒套與內(nèi)齒圈軸線在空間的位置保持不變.

（2）軸系不對中時(shí)，外齒套與內(nèi)齒圈的嚙合有回到穩(wěn)定狀態(tài)的趨勢.

（3）嚙合偏移產(chǎn)生兩種特別的齒的相對運(yùn)動(dòng)：一種是齒的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)；另一種是齒的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng).