鼓形齿联轴器的研究发展及应用现状

某城市轨道交通用联轴器有限元分析

任智

【摘要】应用有限元法对某城轨用联轴器进行了分析,得到了各种偏转角度下不同载荷工况联轴器的应力和位移分布以及联轴器的扭转刚度,为城轨用联轴器的自主设计提供了科学依据,具有工程使用价值.

【期刊名称】《机械管理开发》

【年(卷),期】2017(032)003

【总页数】3页(P1-3)

【关键词】轨道交通;联轴器;轴套扭矩

【作者】任智

【作者单位】太原重工股份有限公司技术中心,山西太原030024

【正文语种】中文

【中图分类】U270

近年由于国家政策的引导和相关城市对规划建设轨道交通的积极努力，给铁路装备制造业带来了发展机遇。但国内运行的城轨用鼓形齿联轴器全部依赖进口，我公司轨道交通公司的产品也不例外，因此提高自主研发能力迫在眉睫。

联轴器是列车驱动系统的关键部件，它的主要作用是将电机扭矩有效地传递到齿轮箱中，并且能适应电机输出轴与齿轮箱的输入轴之间产生的较大轴向、径向与角向补偿的复杂工作环境。本项目在熟悉轨道机车工况的前提下，搜集了国内外相关公司的产品资料，并通过调研国外轨道交通联轴器的修复和实际使用情况，最终确定联轴器的结构形式，如图1所示。

该联轴器为鼓形齿联轴器，由齿数相同的内齿圈和外齿轴套及端盖、密封圈等组成。其中，内齿圈齿面为直齿，外齿轴套齿顶和齿面均为圆弧面。外齿轴套齿顶圆半径与内齿圈齿根圆半径相同，即大圆定心。为了能进行转角补偿，内外齿啮合时留有一定的齿侧间隙。联轴器工作时，靠内外齿的啮合传递转矩，并通过鼓形外齿套在直齿的内齿圈摆动,来补偿两传动轴线的相对偏移。

根据该联轴器的结构特点[1-3]，计算分析时选用NX NASTRAN中的8节点六面体单元与4节点四面体单元混合建模的方法建立有限元模型。其中，实体单元总数371 252，节点总数363 037。联轴器主要用来传递扭矩，该联轴器在工作时，两轴将产生相对角位移，内外齿的齿面作周期性轴向相对滑动，而当内齿圈与外齿轴套的轴线夹角发生变化时，两者的接触区域也随之发生变化，这将直接影响联轴器的应力分布状态。本次分析的鼓形齿连轴器最大许用角位移为1.5°。为了能比较全面得了解鼓形联轴器的结构力学性能，分析中，按内齿圈与外齿轴套的轴线夹角成0°、0.5°、1.0°、1.5°几种情形，在最大扭矩10 kN·m以及额定转矩1.5

联轴器的分类特点及应用范围

△X△Y

N×mr/min

轮胎式联轴器

GB5844-86UI型10~25005000~80011~1801~81~51°~1.5°具有减振缓冲性能，寿命长，拆装方便，径向尺寸大。用于

正反转及潮湿多尘的场合。

滑块联轴器

JB/ZQ4384-86KL型16~500010000~150010~1001~2≤0.20°40′结构简单，外形尺寸及转动惯量小，有减振缓冲作用。用于

小功率高转速、无强烈冲击载荷的场合。

滚子链联轴器

GB6069-85GL型40~250004500~90016~1901.4~9.50.19~1.271结构简单，工作可靠，寿命长，拆装方便。用于潮湿多尘高

温的场合，不宜用于频繁正反转的场合。

鼓形齿式联轴器

JB/ZQ4223-86GICLZ型630~28000004000~50042~6301°30′适用于通过中间轴连接两水平同轴线传动轴系。

鼓形齿式联轴器

JB/ZQ4378-86GⅡCL型14~1000

鼓形齿式联轴器

JB/ZQ4379-86GⅡCLZ型16~1000

鼓形齿式联轴器

JB/ZQ4380-86GⅡCLD型　1000~450004000~210022~200

带制动轮鼓齿联轴器

JB/ZQ4644-86NGCL型355~1000004000~95020~250——1°30′

带制动轮鼓齿联轴器

JB/ZQ4645-86NGCLZ型180~100001120~34035~16024~701°30′

鼓形齿式联轴器

JB/ZQ5514-91TGLA型

TGLB型

TGLC型10~250010000~±10.3~1.11°具有一定的补偿轴向径向及角向对位移的性能。内齿圈为MC

尼龙

球笼式同步万向联轴器

GB7549-87QWL型180~100001120~34035~16024~7014°~18°轴向尺寸小，结构复杂，要求精度高，制造困难，主从动轴

同步性好，效率高，用于两轴间交角为14~18度传动中。

蛇形弹簧联轴器JS200系列45~630006000~160014~2503~6

超越离合器代替低速轴联轴器的研究

张世华　

惠生工程（中国）有限公司　郑州４５００４６　

摘要：介绍了带半联轴器的楔块式单向离合器的结构、优缺点和工作原理，通过实例说明了它的安装方　式和选型原则，为今后在多驱动带式输送机上采用带半联轴器的楔块式单向离合器，实现驱动装置之间的自动　切换提供理论依据。　

关键词：楔块式单向离合器；超越离合器；滚子链联轴器　中图分类号：ＴＨ１３３．４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００１—０７８５（２０１１）０５—００７４—０３　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｎｄ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｓｅｌｆ－ｃｏｎｔａｉｎｅｄ　ｓｐｒａｇ　ｔｙｐｅ　ｆｒｅｅｗｈｅｅｌｓ．Ｅｘａｍｐｌｅｓ　ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅ　ｔｈｅ　ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｒｕｌｅｓ．Ｉｔ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｂａｓｉｓ　ｆｏｒ　ａｕｔｏ—　ｍａｔｉｃ　ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｄｒｉｖｅ　ｕｎｉｔｓ　ｆｏｒ　ｂｅｌｔ　ｃｏｎｖｅｙｏｒ　ｗｉｔｈ　ｓｅｌｆ－ｃｏｎｔａｉｎｅｄ　ｓｐｒａｇ　ｔｙｐｅ　ｆｒｅｅｗｈｅｅｌｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｐｒａｇ　ｆｒｅｅｗｈｅｅｌ；ｏｖｅｒｒｕｎｎｉｎｇ　ｃｌｕｔｃｈ；ｒｏｌｌｅｒ　ｃｈａｉｎ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ　

０引言　１普通联轴器的结构和特点　

带式输送机是冶金、煤炭、交通、电力、建　

材、化工、轻工、粮食和机械等行业输送散状物　

料的主要设备，驱动装置是其主要部件。根据带　

式输送机的布置形式和使用条件的不同，驱动装　

置有单驱动和多驱动。为提高带式输送机运行的　

可靠性，有些输送机除布置正常运行驱动装置外　

还布置了备用驱动装置；为保证设备检修时带式　

输送机能慢速运行，有些还布置有辅助驱动　

用于轧钢机鼓形齿加工的机床简易数控改造

用于轧钢机鼓形齿加工的机床简易数控改造　Ｔｈｅ　ＮＣ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｔｏｏｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｏｎｖｅｘ　Ｐｒｏｆｉｌｅ　ｏｆ　Ｒｏｌｌｉｎｇ　Ｍｉｌｌ　Ｇｅａｒ　金华职业技术学院（３２１０７３）　戴素江　【摘要】用普通机床对大型轧钢机械上的鼓形齿进行加Ｉ时，加Ｉ比较困难．精度很难保证。为　ｊ扩大原机床的加Ｉ范围．提高加Ｉ精度．我们运用机电一体化知识对老设备Ｙ３１８０型滚齿　机进行１简易数控改造　这样改造后既可以维持原机床的加Ｉ性能，又扩大１加Ｉ范围，提高　Ｔ精度，而且不但可以节省资金，又能达到预期效果　关键词　圆弧迁渡　訇弧程序　卦值　定位精度　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ａｒｃ　ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ，ａｒｃ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ，ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　我们在接受大型轧钢机械的设计及制造任务　时，涉及到一些鼓形齿联轴器，原来我们采用样板或　机械靠模等工艺加工鼓形齿外套，加工比较困难，精　度也很难保证　随着现代科学技术的目新月异，机械零件的加　工精度要求越来越高，这对机床的机加工性能有了　更高的要求。数控机床显示出它一定的优越性，在新　老设备更替之际，对老设备的改造显得越来越重要，　这不但可以节省资金，又可达到预期效果。为此我们　运用机电一体化知识，将计算机与原机械设备有机　结合，对Ｙ３１８０Ｈ型滚齿机进行了改造，将原工作台　进给的普通丝杆换成了滚珠丝杆，保留了原来的工　作台快速进给机构，并加了数显装置，弥补了因拆除　原工作台液压移动快进快退装置的缺陷。原刀架轴　向进给手动机构改为机动，原刀架快速升降仍保留。　这样改造后，既扩大了原机床的加工范围——可以　加工鼓形齿，又可以维持原机床的加工。　以刀架升降定为ｘ轴，工作台移动方向定为ｚ　轴。在刀架升降手动轴头处安装一步进电机，在工作　台滚珠丝杆端安装一步进电机。刀架轴向进给、径向　进给简图如图１所示　

Solidworks环境下鼓形齿轮参数化设计

Solidworks 环境下鼓形齿轮参数化设计

（四川理工学院，四川自贡 643000）摘要：介绍了鼓形齿的结构及加工方法，讨论了加工刀具对鼓形齿渐开线齿廓和过渡曲线

形成的机理的影响，建立了渐开线齿廓精确数学模型，基于 Solidworks 参数化设计方法，提出了合理的建模思路，并结合实例，运用 Solidworks 内嵌 VBA 实现鼓形齿轮的精确造型。

关键词：鼓形齿；渐开线；三维建模

中图分类号： TP391； TH132 文献标志码： A 文章编号： 1003 － 0794（2009）09 － 0232 － 03

Research on Crown Gear Parametric Design by Virtue of SolidWorks

ZHANG Jie， LIU Zhong - bin (Sichuan Science and Engineering University， Zigong 643000， China) Abstract:The way about making and configuration of crown gear was introduced in detail. The profile of the crown gear tooth and the relationship with cutter of manufacture is discussed. A method for precise modeling of crown gear is presented. Based on the way of parametric design with Solidworks, an applicable method of modeling is proposed. The example was given to show the precise modeling of crown gear is presented under VBA of Solidworks. Key words: crown gear; involute; three-dimensional model 张杰，柳忠彬

联轴器选型

膜片联轴器概述及特点

膜片联轴器（英文Diaphragm Coupling）是有几组膜片（不锈钢薄板304)用螺栓交错地与两半联轴器联接，每组膜片由数片叠集而成，膜片分为连杆式和不同形状的整片式。膜片联轴器靠膜片的弹性变形来补偿所联两轴的相对位移，是一种高性能的金属弹性元件挠性联轴器，不用润滑，结构较紧凑，强度高，使用寿命长，无旋转间隙，不受温度和油污影响，具有耐酸、耐碱、防腐蚀的特点，适用于高温、高速、有腐蚀介质工况环境的轴系传动，广泛用于各种机械装置的轴系传动，如水泵（尤其是大功率、化工泵）、分机（高速）、压缩机、液压机械、石油机械、印刷机械、纺织机械、化工机械、矿山机械、冶金机械、航空（直升飞机）、舰艇高速动力传动系统、汽轮机、活塞式动力机械传动系统、履带式车辆，以及发电组高速、大功率机械传动系统，径动平衡后应用于高速传动轴系已比较普遍。

膜片联轴器与齿式联轴器相比，没有相对滑动，不需要润滑、密封，无噪声，基本不用维修，制造比较方便，可部分代替齿式联轴器。

齿式联轴器介绍及结构形式

齿式联轴器是由齿数相同的内齿圈和带外齿的凸缘半联轴器等零件组成。外齿分为直齿和鼓形齿两种齿形，所谓鼓形齿即为将外齿制成球面，球面中心在齿轮轴线上，齿侧间隙较一般齿轮大，鼓形齿联轴器可允许较大的角位移（相对于直齿联轴器），可改善齿的接触条件，提高传递扭矩的能力，延长使用寿命。齿式联轴器在工作时，两轴产生相对角位移，内外齿的齿面周期性作轴向相对滑动，必然形成齿面磨损和功率损耗，因此，齿式联轴器需在良好的润滑和密封条件的状态下工作。齿式联轴器径向尺寸小，承载能力大，常用于低速重载工况条件的轴系传动，高精度并经过动平衡的齿式联轴器可用于高速传动，如燃汽轮机的轴系传动。由于鼓形齿联轴器角向补偿量大于直齿式联轴器，国内外均广泛采用鼓形齿式联轴器，直齿式联轴器属于被淘汰的产品，选用者应尽量不选用。我国制定了机械行业标准的不同形式齿式联轴器都是鼓形齿式联轴器，有以下结构形式：

毕业设计(论文)-ngw行星减速器设计[管理资料]

1 绪论

行星齿轮减速器与普通定轴减速器相比，具有承载能力大、传动比大、体积小、重量轻、效率高等特点，被广泛应用于汽车、起重、冶金、矿山等领域。我国的行星齿轮减速器产品在性能和质量方面与发达国家存在着较大差距，其中一个重要原因就是设计手段落后，发达国家在机械产品设计上早巳进入分析设计阶段，他们利用计算机辅助设计技术，将现代设计方法，如有限元分析、优化设计等应用到产品设计中，采用机械CAD系统在计算机上进行建模、分析、仿真、干涉检查等。本文通过对行星齿轮减速器的结构设计，初步计算出各零件的设计尺寸和装配尺寸，并对设计结果进行参数化分析，为行星齿轮减速器产品的开发和性能评价，实现行星齿轮减速器规模化生产提供了参考和理论依据。

本课题设计通过对行星齿轮减速器工作状况和设计要求对其结构形状进行分析，，然后以各个系统为模块分别进行具体零部件的设计校核计算，得出各零部件的具体尺寸，再重新调整整体结构，不断反复计算从而使减速器的性能主要使寿命和稳定性及润滑情况进行优化设计。

2设计与校核

输入功率：P=10KW

输入转速：n1=750r/min；

输出转速：n2=20r/min；

中等冲击；

每天连续工作14小时；

使用期限10年。

减速器的总传动比i=750/20=，属于二级NGW型的传动比范围。拟用两级太阳轮输入、行星架输出的形式串联，即i1·i2=。

两级行星轮数都选np=3。高速级行星架不加支承，与低速级太阳轮之间用单齿套联接，以实现高速级行星架与低速级太阳轮浮动均载。

其中高速级行星轮采用球面轴承，机构镇定。低速级仍为静不定。其自由度为：

54321654321610554133212113WnPPPPP　　　　

机构的静定度为：

1(3)4SWW＇

因属于低速传动，采用齿形角an=20o 的直齿轮传动。精度定为6级。为提高承载能力，两级均采用变位齿轮传动，要求外啮合aac=24o内啮合acb=20o左右。

艾斯克联轴器公司简介以及产品介绍

一、艾斯克联轴器（济南）有限公司介绍 1946年，Eugene Schmidt成立了cotec公司，后来成为Eugene Schmidt& T co.,缩写ESCO。经过不懈努力，ESCO成为一家大型跨国实业公司，世界上五大齿式联轴器和膜片联轴器制造商，总部坐落于比利时首都布鲁塞尔，专注于世界顶级膜片及齿式联轴器的设计、开发、生产与销售，并已获得ISO9001质量体系认证。 ESCO联轴器行销全球，ESCO在世界上40多个国家有分支机构，在德国，法国，荷兰，印度设有独资工厂。随着中国经济的迅猛发展，艾斯克(ESCO)在中国设立了第一家独资公司--艾斯克联轴器(济南)有限公司，公司位于济南临港经济技术开发区内。距济南国际机场3公里，交通条件十分优越。公司主要生产销售escogear齿式联轴器、escodisc膜片联轴器、escorail轨道联轴器、escogrid 蛇形弹簧联轴器，escocomposite碳纤维联轴器，广泛应用于钢铁、造纸、轨道交通、水泥建材、矿山、冶金、纺织、石油化工、印刷和通用机械制造等诸多行业。二、艾斯克联轴器产品介绍： 1、escorail 轨道联轴器：全新推出的充分满足高转速，低震动，低噪音和长寿命的新式鼓形齿联轴器。广泛用于世界各国城市间的高速列车和城际列车，城市地铁和轻轨。中国著名的京沪高铁，和谐号动车组也大量使用了艾斯克公司生产的新一代FTRN联轴器。 2、escodisc膜片联轴器：传递转矩大，纠偏能力强、无限寿命设计、免维护、可变间隔设计、适用于极端温度环境和腐蚀环境中、装拆方便、在膜片组失效的情况下仍能传递转矩。 3、escogear 齿式联轴器：传递转矩大，纠偏能力强、选型便捷、高精度拥有专利权的多冠状齿形、更小的齿隙、完美的齿顶对中、优良的防腐性能。 4、escogrid蛇形弹簧联轴器：对于高转矩的应用情况，escogrid蛇形弹簧联轴器是最简单、最经济的联轴器。具有长寿命、快速、易安装、易更换、保护设备、多种设计等性能。

联轴器的试验

1 第12章联轴器与离合器的试验、安装及调整

中国重型机械研究院有限公司，陕西西安 710032

12.1 联轴器与离合器的试验

12.1.1 试验目的

联轴器或离合器的试验目的为对产品总体性能进行确认或验证，以确定产品设计原理及结构、主要零部件与配套件是否满足设计或工况要求，并为其进一步的结构改进和性能提高提供依据。根据要求不同，又可分为下述几个方面：

1）对批量定型生产的产品或新投产的产品出厂前进行整机试验，以确定其装配状态、密封性能、噪声、温升、操作灵活性及保压性能等是否满足出厂要求。出厂试验一般可采用空转试验。

2）对于新研制开发的产品，在试制过程中对产品样机进行的综合性试验，目的是对其结构、主要零部件的材料及工艺、承载性能、效率、寿命、操作灵活便利性、安全性等进行验证或确认，并为产品的改进完善提供试验依据。

3）对产品中采用的某一关键零部件所进行的功能性试验，如对各类弹性联轴器中的弹性元件、离合器中的摩擦片、安全联轴器的安全保护元件等所进行的专门的性能综合试验。这一般应根据产品对此类零部件的要求设计专门的装臵来进行试验。

4)国家质量监督检验机构进行的抽查试验，以确认产品是否合相关技术标准或规范的要求。

12.1.2 试验类别

依据试验项目及要求的不同，一般可将联轴器或离合器的试验分为下述几种类别：

1）空转试验

在不施加负载的条件下对被试件进行的空运转试验。空转试验的目的是检验产品的密封性、噪声、振动、温升及操作灵活性（主要是对离合器产品）是否正常。对批量定型产品，空转试验亦可作为产品的出厂试验。

2）静态试验

在静态条件下对联轴器或离合器所进行的一些专门的试验称静态试验， 2 如静扭试验、静态轴向或角向刚度测定试验等。

静扭试验是指在静态条件下，固定被试件的一端，均匀转动被试件的另一端并同时对被试件的转角进行测定，据此可测定联轴器或离合器的静态扭转刚度。

鼓形齿联轴器标准

鼓形齿联轴器是一种常见的机械元件，广泛应用于各种机械传动领域。由于鼓形齿联轴器的结构复杂，所以需要有相应的标准来规范其制造和使用。下面从几个方面来介绍鼓形齿联轴器的标准：

一、材料标准

鼓形齿联轴器的主要材料是铸铁、钢和铝合金等。铸铁应符合GB/T

9439-2010的规定，钢应符合GB/T 700-2006的规定，铝合金应符合GB/T 3191-2010的规定。在制造过程中，应对材料进行严格的检验，确保符合要求的材料才能用于制造鼓形齿联轴器。

二、制造标准

鼓形齿联轴器的制造应符合GB/T 10095-2008的规定。在制造过程中，必须严格掌握加工工艺和质量控制标准。此外，还需要定期进行检验，确保产品的质量稳定可靠。

三、安装标准

鼓形齿联轴器的安装应符合GB/T 10096-2008的规定。在安装过程中，应详细阅读说明书，并按照说明书要求操作。此外，还要对整个传动系统进行检验，确保安装完成后的传动系统正常运转。

四、使用标准

鼓形齿联轴器的使用应符合GB/T 1243-2006的规定。在使用过程中，应注意以下几点：

1. 鼓形齿联轴器应避免长时间在高温和潮湿环境中使用，以免影响其使用寿命。

2. 使用过程中，应注意定期检查齿轮和机件的磨损情况，并及时更换磨损件。

3. 鼓形齿联轴器应严格按照负载要求进行使用，以避免因负载过重导致损坏。

通过以上介绍，我们了解了鼓形齿联轴器标准的相关内容。在制造和使用鼓形齿联轴器的过程中，要严格遵守相应的标准，确保其质量稳定可靠，同时也能够延长其使用寿命，为传动系统的稳定运行提供保障。