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沈潤杰 碩士——齒輪聯(lián)軸器耦合軸承—轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究及應(yīng)用
來源:減速機(jī)信息網(wǎng)    時(shí)間:2007年10月9日10:16  責(zé)任編輯:wangtao   
 

§3.4.2  齒面原始間隙

由假設(shè)可知,齒面間隙、齒的誤差以及內(nèi)外齒的相對位移可以簡化到分度圓上進(jìn)行處理,既齒的相對變形等效到分度圓上進(jìn)行處理,這樣會(huì)對計(jì)算大大簡化,齒對間分度圓方向的間隙可以由以下幾項(xiàng)組成:

1.不考慮齒面誤差時(shí)的分度圓上側(cè)隙用C0來表示,沿軸向?qū)?yīng)每個(gè)分割的原始的側(cè)隙都相等這由內(nèi)外齒加工時(shí)的變位系數(shù)來決定。在傳遞扭矩時(shí)此間隙自動(dòng)消除,因此對齒對之間的彈簧的壓縮量不起作用。

2.由鼓形齒鼓形齒量所引起的分度圓上平均間隙用Cgj來表示,j=1,2,3……M,Cgj在分割微元寬度很小時(shí)近似等于第j分割微元齒寬中點(diǎn)的間隙,由第二章2.4式得:

3.由于內(nèi)外齒第i個(gè)齒的周節(jié)誤差和其它齒形誤差所引起分度圓方向的間隙Cpji,在分割微元寬度很小時(shí)Cpji近似等于第i個(gè)齒第j分割微元寬中點(diǎn)誤差引起分度圓方向的間隙,一般在處理時(shí)認(rèn)為內(nèi)外齒沒有周節(jié)誤差和其它齒形誤差。

綜合上面引起分度圓方向的間隙的因素,可以得到第j分割微元第i個(gè)齒分度圓方向的平均間隙Cji0:

Cji0=Cgj+Cpji                                                      3.10

§3.4.3  內(nèi)外齒輪相對位移引起間隙變化

如圖3.7所示,O-XYZ;是固定坐標(biāo)系,O是內(nèi)外齒輪對中時(shí)內(nèi)外齒輪中心Z是齒傳輸線聯(lián)軸器的軸向,OK-XKYKZK:分別代表固定在內(nèi)外齒輪上的坐標(biāo),OK是內(nèi)外齒輪中心(k=N,w)表示內(nèi)處齒輪),

的換矩陣為:

不失一般性設(shè)內(nèi)齒輪靜止即ON-XNYNZN與靜止坐標(biāo)系數(shù)O-XYZ重合,以后用O-XYZ來表示內(nèi)齒輪坐標(biāo),外齒輪相對內(nèi)齒輪發(fā)生位移,位移量為:(Δx,Δy,Δ,Δψ,Δθ);Δx,Δy,Δ,Δψ,Δθ為微小位移,則外齒輪任意一點(diǎn)PW(XPW,YPW,ZPW)在外齒輪相對內(nèi)齒輪發(fā)生位移后,在靜止坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)為:PW(XP,YP,ZP)其值由式3.12~3.13定。

在外齒輪相對內(nèi)齒輪發(fā)生位移前P點(diǎn)在O-XYZ坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為:P0(XPW,YPW,ZPW),則P相對靜止坐標(biāo)系(即內(nèi)齒輪)沿x,y,z方向的位移為:

§3.4.4  靜平衡方程的建立

如果按照前面的處理方法將處齒輪(鼓形齒)沿齒寬的方向分割成M個(gè)微元,則第j分割微元第i個(gè)齒上分度圓上相對內(nèi)齒的平均位移(Δxji, Δyji, Δzji)可以通過式3.14 得到:

由第二章討論可知,內(nèi)齒輪一般不進(jìn)行鼓形修形,其分度圓柱面上截得在軸向的齒形為直線,鼓形齒截得的形狀為弧線,如圖3.8所示:從圖中我們可以看出外齒相對內(nèi)齒的軸向位移,并不影響內(nèi)外齒面的間隙,既不對齒的壓縮變形起作用。因此我們?nèi)〕鰣D3.7中垂直齒輪軸線的A-A截面來討論如圖3.9,即對齒輪第j分割微元寬度中部截面。其中Ojw-XjwYjw:表示固結(jié)在外齒第j個(gè)分割微元上的坐標(biāo),Ojw是軸向第j個(gè)分割微元的中心,Ojiw-XjiwYjiw:是固定在外齒第j分割微元第i個(gè)齒上的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo),Xjiw坐標(biāo)是分度圓齒廓切線方向,Yjiw是齒廓法向方向,Ojiw是軸向第j個(gè)分割微元的中心,OjN-XjNYjN:表示與外齒第j分割微元對應(yīng)的固結(jié)在內(nèi)齒相應(yīng)分割微元上的坐標(biāo),OjN是分割微元的中心,因?yàn)榧僭O(shè)內(nèi)齒輪固定所以O(shè)jN-XjNYjN與Oj-XjYj重合;OjiN-XjiNYjiN:是固結(jié)在分割微元第i個(gè)齒上的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)j=1,2……M,i=1,2……Nz。

第i個(gè)齒上的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)坐標(biāo)軸Xjiw是分度圓齒廓切線方向,Yjiw是齒廓法向方向,Ojiw是軸向第j個(gè)分割微元的中心,OjN-XjNYjN表示與外齒第j分割微元對應(yīng)的固結(jié)在內(nèi)齒相應(yīng)分割微元上的坐標(biāo),OjN是分割微元的中心,因?yàn)榧僭O(shè)內(nèi)齒輪固定,所以O(shè)jN-XjNYjN與Oj-XjYj重合,OjiN-XjiNYjiN:是固結(jié)在分割微元第i個(gè)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)j=1,2……M,i=1,2……Nz。將Δxji, Δyji投影響到Ojiw-XjiwYjiw坐標(biāo)中:

其中ΔYjiw為外齒輪第j分割微元第i個(gè)齒分度圓齒廓法線相對內(nèi)齒的位移,ΔX jiw為切向位移,由于前面的假設(shè)中把內(nèi)外齒看成是沿分度圓齒廓法線方向串防的彈簧,因此只有y方向的位移對彈簧起到壓縮作用,而x方向的相對位移對彈簧起到壓縮是高階小量,可以忽略。

又因?yàn)樵跓o載荷時(shí)內(nèi)齒輪在分度圓周向的原始間隙為Cji0-,周向與法向間隙的關(guān)系為:

Cji=Cji0·cosα                                    3.17

所以內(nèi)外齒輪相對應(yīng)的第j分割微元第i個(gè)齒分度圓齒廓法向間隙的變動(dòng)量為:

上式ΔCji--<0說明內(nèi)外齒發(fā)生相對位移后,齒面相對間隙為負(fù),即內(nèi)外對應(yīng)齒對在j微元第i齒對處相互接觸,δji可近似的看作內(nèi)外齒在j微元第i齒對處的相對變形。ΔCji-->0說明內(nèi)睜生相對位稱后,齒面相對間隙為正,內(nèi)外對應(yīng)齒對在j,I處存在間隙,則可以認(rèn)為內(nèi)外齒在ji處的相對變形δji=0。
則外齒輪第j分割微無的第i齒所受到的力和對于齒輪中心的力矩為:

此式既為第j分割微元第i個(gè)齒對整個(gè)聯(lián)軸器受力方程;那么所有的分割微元和所有的齒受力的疊加后,即可得到齒輪聯(lián)軸器靜平衡方程。

§3.4.5  無量綱化

為了計(jì)算方便,我們對上式進(jìn)行無量綱化

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