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鼓形齒式聯(lián)軸器(WN聯(lián)軸器)是在直齒聯(lián)軸器的基礎(chǔ)上發(fā)展而成的一種新型齒式聯(lián)軸器，是目前國內(nèi)齒式聯(lián)軸器的換代產(chǎn)品。這種聯(lián)軸器由于有齒長方向的鼓度，改善了齒對的接觸情況，因此，具有傳動能力大、角位移大、傳動平穩(wěn)、效率高、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，對其相關(guān)的強(qiáng)度分析研究也較多，已經(jīng)被廣泛的用于冶金機(jī)械、礦山機(jī)械、運(yùn)輸機(jī)械等傳動領(lǐng)域。
在鐵路行業(yè)，聯(lián)軸器廣泛應(yīng)用于地鐵、輕軌和高速動車組，它與轉(zhuǎn)向架總體緊密相連，是驅(qū)動系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，也是轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì)難點(diǎn)。在350 km/h高速動車組關(guān)鍵技術(shù)的預(yù)研過程中，結(jié)合轉(zhuǎn)向架的總體要求，提出了采用鼓形齒式聯(lián)軸器作為驅(qū)動系統(tǒng)的解決方案。
鼓形齒式聯(lián)軸器一般由2個(gè)鼓形外齒套與1對直齒內(nèi)齒圈等零件組成(見圖)。聯(lián)軸器通過外齒套的鼓形外齒與內(nèi)齒圈的內(nèi)齒相嚙合來傳遞轉(zhuǎn)矩。外齒套的齒做成鼓形，以便于聯(lián)軸器的擺動和跳動，內(nèi)齒圈齒則是普通的標(biāo)準(zhǔn)漸開線內(nèi)嚙合直齒圓柱齒輪的內(nèi)齒。鼓形齒齒面與直齒標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒面接合，有利于聯(lián)軸器外齒套與內(nèi)齒圈的軸向伸縮。
聯(lián)軸器的鼓形齒外形較特殊，現(xiàn)有論文對其進(jìn)行ANSYS強(qiáng)度分析時(shí)，建模一般采用從Pro/E或其他三維軟件導(dǎo)入的方法，很容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)丟失現(xiàn)象。因此，本研究采用一種較為精確的ANSYS/APDL語言的參數(shù)化建模方法。
參數(shù)化設(shè)計(jì)是用參數(shù)來表示零件的尺寸和屬性，工程技術(shù)人員可以通過改變參數(shù)的值來修改零件的大小、形狀和屬性。在聯(lián)軸器建模的程序編寫過程中，有2點(diǎn)需要考慮：(1)鼓形齒的成形。考慮到鼓形齒的齒廓線為標(biāo)準(zhǔn)齒廓線，所以首先可以根據(jù)齒廓線方程確定線上的離散點(diǎn)，再用Spline(樣條)功能連接點(diǎn)形成齒廓線。(2)內(nèi)齒圈齒形的確定。考慮到ANSYS軟件的接觸分析包含面一面接觸、點(diǎn)一面接觸、點(diǎn)一點(diǎn)接觸3種，可將內(nèi)齒圈的齒廓線簡化為與鼓形齒嚙合于分度圓線的直齒廓。
采用Solid45號單元對體進(jìn)行網(wǎng)格化分，并采用CONTA 174與TARGE 170單元創(chuàng)建接觸對。對外齒套建模時(shí)，將外齒套分成5個(gè)體：3個(gè)齒為3個(gè)體，齒基分成2個(gè)體。將5個(gè)分離體粘結(jié)。通過控制每個(gè)體上線的精度，利用清掃功能進(jìn)行網(wǎng)格化分。
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