船用弧形齿联轴器啮合偏移运动学分析

船用弧形齿联轴器啮合偏移运动学分析

通过对船用弧形齿联轴器受力、啮合特性及啮合偏移的运动学研究，分析了啮合偏移对齿侧间隙的影响，获得啮合偏移与齿侧间隙的定量关系.该项工作对降低船舶轴系的故障率很有意义弧形齿联轴器是船机轴系传动系统的重要构件之一，它不仅仅用来连接主、从动轴传递扭矩，而且还要求能补偿两轴间的安装误差，吸收热变形，以减少机械振动，实现平稳运转.弧形齿联轴器主要由带齿的内齿圈和外齿套组成，通过内外齿啮合传递扭矩.弧形齿联轴器外齿侧面的节圆线为弧线，根圆线也为弧线.从截面看，齿的母线为鼓形，但齿廓曲线常采用渐开线，齿形压力角通常为20°.其内齿圈仍为直齿一般情况下，被联轴器连接的两个轴总是或多或少地存在着偏心、倾斜和轴向误差（不对中）.为了在倾角存在的情况下，保护内外齿平滑传动不发生干涉，一种措施就是采用弧形齿，以保护内齿的齿根与外齿的齿顶不接触.采用弧形齿后，理论上每一个齿在任何一个运动位置，都与内齿圈的内直齿有一个点相啮合，这样就保护了全部齿的相互啮合，使弧形齿式联轴器效果优良地避免了齿的尖角应力集中，从而优良延长了弧形齿联轴器的使用寿命.一项船机重大故障统计资料表明：船机轴系不对中是造成船机重大故障的重要原因,船舶轴系振动破坏已成为船机重大故障的二大杀手.我国目前船舶轴系安装普遍采用陆上安装法，这样，船舶下水后，由于船体变形，轴系的对中性遭到确定的破坏，在螺旋桨搅水作用下，轴系将发生大幅同步振动，较终导致轴系振动系统失衡.我国部分船舶修造厂已将原有刚性联轴器改为弧形齿联轴器，因此对弧形齿联轴器的啮合状态分析就显得非常有意义.由于弧形齿联轴器的运动特性使啮合齿对在运转中摆动与翻转，所以须保护足够大的间隙，使摆动和翻转时不发生卡滞.另外，还须保护装配间隙、制造误差、齿轮受载变形、温升膨胀等因素所需的较小间隙，这是弧形齿联轴器常工作的需要条件.本文通过对弧形齿联轴器的受力、啮合特性及啮合偏移的运动学研究，分析啮合偏移对齿侧间隙的影响，获得了啮合偏移与齿侧间隙的定量关系.这项工作对降低船舶轴系的故障率很有意义.

（1）轴系不对中时，外齿套与内齿圈轴线在空间的位置保持不变.

（2）轴系不对中时，外齿套与内齿圈的啮合有回到稳定状态的趋势.

（3）啮合偏移产生两种特别的齿的相对运动：一种是齿的摆动运动；另一种是齿的翻转运动.