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大型船用鼓形齿联轴器的有限元分析

发布者:鑫程机械  发布日期:2020-07-01

大型船用鼓形齿联轴器的有限元分析

鼓形齿联轴器是广泛应用于船舶、冶金、轧钢等领域的关键基础件之一,可以补偿两联接轴因安装、弹性变形等造成轴线不重合而形成的角度误差,从而保证设备的

正常、平稳、可靠运行。鑫程机械有限公司可以生产这种船用鼓形齿联轴器,具有大规格尺寸和大转矩的特殊要求,一般鼓形齿联轴器的简化公式,主要适用于分度圆直径500mm以下的联轴器,而船用大型鼓形齿联轴器分度圆直径达到800一1000mm,传递转矩达到数1MN·m以上,且使用要求很高。目前对于鼓形齿联轴器的有限元分析大多都是对单个啮合齿轮副的分析。鼓形齿联轴器内外齿啮合与一般齿轮完全不同,一般齿轮仅有几个齿同时啮合,有限元建模仅需建立几个齿的模型;而联轴器内外齿全部同时啮合,需要建立全部齿的啮合模型,因此计算工作量大得多。同时,齿面啮合对于有限元模型的精度要求非常高,仅仅几个微米的齿面误差和齿距误差就可能对啮合产生影响。一般是先借助三维软件进行实体建模,再导人有限元软件进行分析,其计算误差较大,因此需要建立高精度的内外齿轮全有限元模型,并通过计算机坐标变换进行高精度装配,此时才能顺利进行有限元分析,并获得计算结果。

本文以某大型船用鼓形齿联轴器为例,运用自主开发的鼓形齿联轴器分析设计系统建立齿轮的高精度全齿网格模型,将模型数据导人ANSYS软件进行轮齿的接触分析,得到了轴向对中和不对中条件下,齿轮接触应力和弯曲应力的分布及其变化规律运用自主开发的鼓形齿联轴器设计分析系统,以某大型船用鼓形齿联轴器为例,建立了高精度的轮齿网格模型,将模型数据导人ANSYS软件中,进行轮齿的有限元分析,得到如下结论:

(l)在对中条件下,每个轮齿的弯曲应力和接触应力是相等的。

(2)在不对中条件下,每个轮齿的弯曲应力和接触应力是不等的,且在齿轮两侧900方向和2700方向上的齿受载及应力。

(3)在不对中条件下,内齿圈齿根的弯曲应力值较外齿圈


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