大型船用鼓形齿联轴器位移圆半径设计

针对传统的位移圆半径设计公式无法应用于具有大尺寸、重负载、变倾角等特点的大型船用鼓形齿联轴器的问题,采用有限元分析和响应面设计的方法,建立了最优位移圆半径和结构参数、工况参数之间的关系式。基于啮合原理及坐标变换,建立了鼓形齿联轴器的高精度有限元网格模型以及高精度装配模型。考虑0°和最大倾角两种边界工作条件,结合某船用鼓形齿联轴器轮齿的接触应力、弯曲应力及接触印痕的位置,确定了最优位移圆半径的设计准则。基于拉丁超立方采样方法和响应面方法,拟合出了最优位移圆半径和扭矩、齿数、模数、齿宽及最大倾角之间的关系式。通过有限元方法计算出一组大倾角和一组小倾角算例下的最优位移圆半径,与响应面方法的结果进行了对比。研究结果表明:印痕距离为0.2倍齿宽时的位移圆半径为最优值;大型船用鼓形齿联轴器的最优位移圆半径主要受最大极限倾角影响,其次是结构尺寸、负载扭矩的影响;该响应面模型是有效的,可以用于大型船用鼓形齿联轴器位移圆半径的设计。

大型船用鼓形齿联轴器的有限元分析

针对齿轮手册和一般鼓形齿联轴器的简化公式不适用于大型船用鼓形齿联轴器这一问题,运用自主开发的鼓形齿联轴器设计分析系统,以某船用鼓形齿联轴器为例,建立了高精度的鼓形齿联轴器模型,将模型数据导入ANSYS软件中,进行轮齿的有限元分析,得到了理想对中和极限不对中条件下,轮齿的应力分布及其变化规律,为大型船用鼓形齿联轴器的设计提供了依据。

船用鼓形齿联轴器机械加工工艺研究

普通制造工艺不能加工出表面粗糙度、间隙倾角都符合应用要求的船用鼓形齿联轴器机械。为解决上述问题,对普通大型船用鼓形齿联轴器机械加工工艺进行改进设计。通过齿面最小间隙分布情况研究、最大轴间倾角确定2个步骤,完成船用鼓形齿联轴器机械结构特点分析。在此基础上,通过最佳切削参数确定、机械齿联轴加工曲面确定、粗糙机械磨平流程完善3个步骤,完成改进后加工工艺的顺利应用。设计对比实验结果表明,应用改进后普通大型船用鼓形齿联轴器机械加工工艺,能同时降低机械表面粗糙度与机械间隙倾角。

船用鼓形齿式联轴器机械加工工艺

利用传统的制造技术无法生产出表面粗糙度、间隙倾角均满足目标要求的船用鼓形齿式联轴器机械。为制造出符合目标需求的机械零件,在原有船用鼓形齿式联轴器机械的加工技术的基础上进行了相关改进和完善。分两步来对船用鼓形齿式轮联轴器机械的内部构造进行了分析探讨:首先得到了齿面的最小间隙分布,其次得到了最大轴间倾角。基于上述成果,进一步得到了最优切削参量和联轴器加工面的参量,并结合机械粗磨工艺,实现了完善后的加工技术的生产利用。通过设计对照实验得出:采用完善后的船用鼓形齿式联轴器加工技术,可以使机械表面粗糙度与机械间隙角得到有效地降低。