機(jī)車牽引齒輪用弧齒端齒聯(lián)軸器的仿真分析

   基于軟件建立了弧齒端齒聯(lián)軸器的有限元模型，實(shí)現(xiàn)弧齒端齒聯(lián)軸器的多軟件聯(lián)合仿真有限元分析，深受齒與齒之間的接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力以及端齒盤的大端和小端在加載過程中應(yīng)力變化規(guī)律，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，為進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)端齒聯(lián)軸器提供依據(jù)。

弧齒端齒盤較早的設(shè)計(jì)，起初主要運(yùn)用在高轉(zhuǎn)速、高溫度、重負(fù)載環(huán)境下作為聯(lián)軸器使用，主要運(yùn)用在飛機(jī)、船舶等大功率設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)中．鐵路作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈、家園重要的基礎(chǔ)設(shè)施和大眾化的交通工具，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中具有重要的作用．隨著我國(guó)鐵路向高速、重載方向的大力推進(jìn)，對(duì)機(jī)車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也提出了高的要求，為滿足鐵路的發(fā)展需要，機(jī)車驅(qū)動(dòng)裝置須滿足高轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩、大功率的性能要求，而其關(guān)鍵部件聯(lián)軸器是驅(qū)動(dòng)裝置的決定因素，也是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。因此，通過對(duì)弧齒端齒盤的設(shè)計(jì)和分析，對(duì)機(jī)車傳動(dòng)系統(tǒng)的效率和使用性能的提高都有好重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義．

首先對(duì)弧齒端齒盤的基本參數(shù)進(jìn)行選擇，包括齒數(shù)、齒盤外徑、齒形角、齒寬和槽底傾角等參數(shù)．弧齒端齒盤示意圖．(1)齒數(shù)z理論上，端齒盤的齒數(shù)越多，變大了接觸面積，接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度越好．隨著端面齒齒數(shù)的變加，齒形越來(lái)越小，變加了加工困難，誤差也難以控制．本文綜合考慮機(jī)車連結(jié)需要以及機(jī)車廠提供的初始設(shè)計(jì)參數(shù)，端齒盤齒數(shù)取36。(2)外徑d由設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)的空間決定，理論上，外徑越大，傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性越好．根據(jù)大功率機(jī)車傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)，外徑取128mm．(3)齒形角ot相鄰兩個(gè)齒相對(duì)的齒面所成的夾角即為齒形角．齒形角越大，分度精度越低，齒形角過小時(shí)，單齒的彎曲強(qiáng)度下降，齒的變形變大；變大齒形角，齒厚變加，單齒的抗彎曲能力變強(qiáng)，產(chǎn)生的軸向鎖緊力也會(huì)變大．在齒形角選取時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮作用在端齒盤上載荷及自鎖力的大小，同時(shí)受齒形加工刀 具的限 制，現(xiàn)已標(biāo)準(zhǔn)化，通常取40。、60。、90。等．一般60。齒形角較為常用J．(4)齒寬F端齒盤所有齒均參與嚙合，一般不需要變加齒寬來(lái)提高齒的強(qiáng)度．一般取值范圍10—30mm，本文因考慮到機(jī)車實(shí)際情況，故取齒寬為34mm。

本文結(jié)合FEA方法，從弧齒端齒盤設(shè)計(jì)和有限元仿真方面進(jìn)行分析，深受結(jié)論如下：(1)基于軟件對(duì)弧齒端齒聯(lián)軸器進(jìn)行了仿真分析深受了齒面間的接觸應(yīng)力、齒與齒之間的彎曲應(yīng)力以及沿齒槽徑向和齒槽圓周方向上應(yīng)力變化趨勢(shì)；(2)通過對(duì)弧齒端齒聯(lián)軸器的有限元模型進(jìn)行仿真分析，從應(yīng)力云圖及應(yīng)力曲線可以看出弧齒齒面受力均勻，沒有出現(xiàn)局部應(yīng)力集中現(xiàn)象，較大彎曲應(yīng)力出現(xiàn)在齒盤的大端處，可以承受大的的驅(qū)動(dòng)力矩。