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曲面齒聯軸器載荷計算分析研究
閱讀：469 發布時間：2021-12-27 KTR曲面齒聯軸器在高速動車的傳動系統中應用廣泛。由于其在傳動過程中具有重要的作用，所以很有必要針對其嚙合特點、受力情況和振動特性等進行全面且深入的研究。本論文旨在以理論計算與軟件仿真相結合的方法，從以上幾個方面對KTR曲面齒聯軸器進行研究。
為研究KTR曲面齒聯軸器的嚙合情況，首先對三種常用的計算方法進行對比分析研究，進一步根據鼓形齒的加工原理，提出了一種修正的幾何算法，研究表明：修正的幾何法，提高了計算精度和計算速度。KTR基于提出的幾何修正算法對KTR曲面齒聯軸器進行了齒面嚙合分析、鼓形齒干涉分析、內外齒運動分析和鼓形齒齒面載荷計算，研究得出以下結論：
1.隨著軸間傾角增大，各齒的齒面間隙有所減小，齒面小間隙位置逐漸偏向齒面兩側，并有由齒頂向齒根轉移的趨勢；隨著輪齒由純翻區向純擺區轉動，齒面小間隙的位置在齒寬方向逐漸向齒寬中心位置靠攏，并向齒頂區域集中。
2.對鼓形齒干涉分析表明，軸間傾角越大，齒面曲率干涉越嚴重；齒面鼓度半徑和內齒切向變位能夠影響鼓形齒齒背接觸。
3.對內外齒運動分析表明，齒面相對滑動速率主要由內外齒的相對擺轉引起。
4.鼓形齒齒面載荷計算表明，純翻區的齒面更容易發生接觸，齒面力明顯大于其他齒；相對齒面力系數主要受軸間傾角和輸入軸扭矩的影響。
5.聯軸器的附加力矩分析表明，附加力矩(包括回復力矩、摩擦力矩)隨軸間傾角增大而增大，其變化規律主要受接觸齒對的分布情況影響，而偏轉力矩的影響可以忽略。對鼓形齒齒形進行了進一步的優化分析，通過計算發現采用大壓力角小模數齒形能有效改善棱邊接觸和干涉情況。
研究提出了采用外齒輪廓線對任意鼓度曲線的齒面進行優化的方法。后建立了KTR曲面齒聯軸器和帶KTR曲面齒聯軸器的動車整車的多體動力學模型，對循環激勵下的聯軸器進行初步的振動特性分析。通過頻譜曲線研究表明，外齒支反力在激勵頻率的奇數倍頻下發生峰值，內齒受到陀螺力作用產生偏轉加速度，內齒垂向振動加速度隨運行速度的增大而增大，其頻率響應對自轉較為敏感。