活齒橡膠板彈性聯(lián)軸器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定
摘要 推導(dǎo)了主要結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算式，并在此基礎(chǔ)上提出了具體設(shè)計(jì)方法和步驟。
關(guān)鍵詞 彈性聯(lián)軸器 活齒 橡膠板 結(jié)構(gòu)參數(shù)
1 活齒橡膠板彈性聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)與應(yīng)用
活齒橡膠板彈性聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)如下圖所示。楔形板2(又稱活齒)的大端為具有漸開線齒廓的輪齒，并與中間環(huán)4上具有傾斜角20o的梯形槽相接觸，相當(dāng)于齒輪與齒條的嚙合。楔形板的小端為圓弧形，支撐在右半聯(lián)軸節(jié)6楔形槽內(nèi)。當(dāng)聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，由于橡膠板的彈性變形，以及楔形板牙齒部分與中間環(huán)梯形槽兩側(cè)面間的相對(duì)滑動(dòng)，產(chǎn)生的摩擦阻尼作用下，聯(lián)軸器起到緩沖、吸振作用。該種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、減振性能好、傳遞轉(zhuǎn)矩大，特別適用于傳遞功率和周期性振動(dòng)較大的機(jī)械傳動(dòng)，如活塞壓縮機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)等。
活齒橡膠板彈性聯(lián)軸器簡(jiǎn)圖
1.左半聯(lián)軸節(jié) 2.楔形板 3.螺栓 4.中間環(huán)
5.擋板 6.右半聯(lián)軸節(jié) 7.橡膠板 8.墊圈 9.螺母
2 活齒橡膠板彈性聯(lián)軸器粘接強(qiáng)度計(jì)算
活齒與橡膠板、橡膠板與右半聯(lián)軸節(jié)是粘接固定的，當(dāng)粘接強(qiáng)度不足時(shí)，將導(dǎo)致粘接處開縫而失效。由于鋼制的活齒與中間環(huán)的擠壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于活齒與橡膠板的粘接強(qiáng)度,故其粘接強(qiáng)度是該種聯(lián)軸器的主要失效形式。由文獻(xiàn)提供，活齒橡膠板彈性聯(lián)軸器的粘接強(qiáng)度條件為
(1)
式中：σ—最大粘接拉應(yīng)力，MP;
Tc—聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nmm,Tc=KtT0;
T0—聯(lián)軸器額定轉(zhuǎn)矩，Nmm;
Kt—載荷系數(shù)；
z—活齒個(gè)數(shù)；
a—橡膠板寬度，mm;
b—橡膠板高度，mm;
R—活齒分度圓半徑，nn;
l—楔形板回轉(zhuǎn)中心O1距活齒分度圓的徑向距離，mm;
Pt—活齒所受圓周力，N;
[σ粘]—許用粘接拉應(yīng)力，MPa。
將Tc=KtT0及Pt=KtT0/(zR)代入式（1），整理得
(2)
根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，橡膠板的尺寸a、b及相關(guān)尺寸l與活齒分度圓半徑R具有下列關(guān)系：
a=0.31R; b=0.44R; l=0.26R (3)
將上述關(guān)系式代入式（2），整理得式
（4）
式(4)即為活齒橡膠板彈性聯(lián)軸器滿足粘接強(qiáng)度時(shí)活齒分度圓半徑計(jì)算式。分度圓半徑求出后，可按下式計(jì)算加工單個(gè)活齒時(shí)，原整個(gè)毛坯齒輪的模數(shù)和齒數(shù)
mz＇/2=R (5)
式中：m—活齒或毛坯齒輪的模數(shù)，mm;
z＇—整個(gè)毛坯齒輪的齒數(shù)。
將求得的R值代入式（3），則a、b、l可求。
3 活齒橡膠板彈性聯(lián)軸器減振能力計(jì)算
活齒橡膠板彈性聯(lián)軸器具有較好的減振性能，工作時(shí)可降低工作機(jī)的載荷，提高工作機(jī)的使用壽命，而聯(lián)軸器的減振能力與其剛度C有關(guān)，由文獻(xiàn)知，當(dāng)給定動(dòng)力放大系數(shù)Kd時(shí)，聯(lián)軸器的剛度須滿足如下關(guān)系式：
(6)
式中：n—聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速，r/min;
I1—主動(dòng)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Nms2;
I2—從動(dòng)軸上的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Nms2。
由文獻(xiàn)知，活齒橡膠板彈性聯(lián)軸器的剛度為
式中：K—橡膠板形狀系數(shù)；
G—橡膠板材料剪切彈性模量，MPa;
h—橡膠板厚度，mm。
將式（7）代入式（6），整理得
(8)
式（8）即為活齒橡膠板彈性聯(lián)軸器滿足一定減振要求時(shí)，橡膠板最小厚度的計(jì)算式。
4 活齒橡膠板彈性聯(lián)軸器主要結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算步驟
活齒橡膠板彈性聯(lián)軸器在滿足粘接強(qiáng)度的同時(shí)，必須滿足給定的減振能力要求，其主要參數(shù)的確定可按下述步驟進(jìn)行：
1)由粘接強(qiáng)度條件式(4),計(jì)算活齒分度圓半徑R,并進(jìn)一步確定活齒的模數(shù)m。
2)由R及式（3）確定橡膠板寬度a、高度b及相關(guān)尺寸l。
3)根據(jù)給定的減振要求（Kd），及已求得的R、a、b、l等參數(shù)，由式（8）計(jì)算橡膠板的厚度h。