活齒橡膠板彈性聯軸器主要結構參數的確定

摘要　推導了主要結構參數計算式，并在此基礎上提出了具體設計方法和步驟。
　　關鍵詞　彈性聯軸器　活齒　橡膠板　結構參數

1　活齒橡膠板彈性聯軸器的結構與應用

　　活齒橡膠板彈性聯軸器的結構如下圖所示。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，支撐在右半聯軸節(jié)6楔形槽內。當聯軸器傳遞轉矩時，由于橡膠板的彈性變形，以及楔形板牙齒部分與中間環(huán)梯形槽兩側面間的相對滑動，產生的摩擦阻尼作用下，聯軸器起到緩沖、吸振作用。該種聯軸器結構簡單、減振性能好、傳遞轉矩大，特別適用于傳遞功率和周期性振動較大的機械傳動，如活塞壓縮機、柴油發(fā)電機等。

活齒橡膠板彈性聯軸器簡圖
1.左半聯軸節(jié)　2.楔形板　3.螺栓　4.中間環(huán)
5.擋板　6.右半聯軸節(jié)　7.橡膠板　8.墊圈　9.螺母

2　活齒橡膠板彈性聯軸器粘接強度計算

　　活齒與橡膠板、橡膠板與右半聯軸節(jié)是粘接固定的，當粘接強度不足時，將導致粘接處開縫而失效。由于鋼制的活齒與中間環(huán)的擠壓強度遠高于活齒與橡膠板的粘接強度,故其粘接強度是該種聯軸器的主要失效形式。由文獻提供，活齒橡膠板彈性聯軸器的粘接強度條件為

　　　　　　　　(1)

式中：σ—最大粘接拉應力，MP;
　　　 Tc—聯軸器計算轉矩，Nmm,Tc=KtT0;
　　　 T0—聯軸器額定轉矩，Nmm;
　　　 Kt—載荷系數；
　　　 z—活齒個數；
　　　 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]—許用粘接拉應力，MPa。
將Tc=KtT0及Pt=KtT0/(zR)代入式（1），整理得

　　根據設計經驗，橡膠板的尺寸a、b及相關尺寸l與活齒分度圓半徑R具有下列關系：

a=0.31R;　b=0.44R;　l=0.26R　　　　　　　(3)

將上述關系式代入式（2），整理得式

　　式(4)即為活齒橡膠板彈性聯軸器滿足粘接強度時活齒分度圓半徑計算式。分度圓半徑求出后，可按下式計算加工單個活齒時，原整個毛坯齒輪的模數和齒數

mz＇/2=R　　　　　　(5)

式中：m—活齒或毛坯齒輪的模數，mm;
　　 z＇—整個毛坯齒輪的齒數。
　　 將求得的R值代入式（3），則a、b、l可求。

3　活齒橡膠板彈性聯軸器減振能力計算

　　活齒橡膠板彈性聯軸器具有較好的減振性能，工作時可降低工作機的載荷，提高工作機的使用壽命，而聯軸器的減振能力與其剛度C有關，由文獻知，當給定動力放大系數Kd時，聯軸器的剛度須滿足如下關系式：

式中：n—聯軸器的轉速，r/min;
　　 I1—主動軸上的等效轉動慣量，Nms2;
　　 I2—從動軸上的等效轉動慣量，Nms2。
　　 由文獻知，活齒橡膠板彈性聯軸器的剛度為

式中：K—橡膠板形狀系數；
　　　 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

　　式（8）即為活齒橡膠板彈性聯軸器滿足一定減振要求時，橡膠板最小厚度的計算式。

4　活齒橡膠板彈性聯軸器主要結構參數計算步驟

　　活齒橡膠板彈性聯軸器在滿足粘接強度的同時，必須滿足給定的減振能力要求，其主要參數的確定可按下述步驟進行：
　　 1)由粘接強度條件式(4),計算活齒分度圓半徑R,并進一步確定活齒的模數m。
　　 2)由R及式（3）確定橡膠板寬度a、高度b及相關尺寸l。
　　 3)根據給定的減振要求（Kd），及已求得的R、a、b、l等參數，由式（8）計算橡膠板的厚度h。