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鼓形齿联轴器的关键技术及推动作用

2017-11-01 16:34:09

高速动车组的驱动技术是动车组研究的   之一,而其关键部件联轴器是驱动技术方案的决定性因素,也是设计的难点。结合05年度教育部创新团队科研项目(现代轨道车辆及其相关技术),本论文对三种典型的   高速动车组使用的联轴器技术进行了分析比较,提出了国内350km/h高速动车组驱动系统采用鼓形齿联轴器的解决方案。

鼓形齿联轴器应用于日本E2-1000型动车组,具有体积小、质量轻、容易加工制造和易拆装、维护等一系列的优点。

针对鼓形齿联轴器的关键技术难点鼓形齿的齿面形状及齿面接触状态进行了研究,结合对联轴器运动学、力学和结构方面的分析,提出一种适用于350km/h高速动车组转向架的鼓形齿联轴器设计方案。先,论文参考E2-1000动车组用鼓形齿联轴器相关资料以及《齿轮手册》中齿轮联轴器的相关内容,给出了鼓形齿联轴器的结构形式及尺寸参数,为联轴器结构尺寸的确定提供了思路和方法。其次,对联轴器进行了运动学和力学方面的分析,结果表明:联轴器的结构尺寸满足运行工况要求;合理地控制其输入输出轴的跳动能提高其传动效率。与此同时,在结构及力学分析的基础上,考虑到参数化建模具有方便修改模型、节约设计时间等优点,论文采用了ANSYS/APDL语言对其模型进行了参数化建模,并完成强度分析,结果表明所设计联轴器的强度满足许用要求。参数化建模为复杂结构的建模提供了一个新的思路和方法。后,鼓形齿的外形较为特殊,加工制造有   的难度。本文结合国内当前的机械加工水平,对其材料选取、加工制造、润滑及密封等问题进行了探讨。

引进消化吸收再创新是提高自主创新能力的重要途径。通过对日本E2-1000型动车组鼓形齿联轴器技术的消化吸收,将有助于掌握这项关键技术,为350km/h高速动车组用鼓形齿联轴器的开发与研究提供帮助,同时为高速动车组的研制起到   的推动作用。

国内外许多学者都对鼓形齿联轴器进行了较广泛的研究。1994年,非共扼齿面鼓形齿联轴器的内外齿面方程,根据非共扼齿面的啮合条件进行了啮合状态的计算分析,得出了若干运动学分析的结论。1994年,自由度共扼滚切鼓形齿轮齿面有关理论及计算问题,对鼓形齿轮实际齿面的形成进行了系统的分析,通过计算和实验验证,揭示了齿坯不同摇摆运动次数、滚刀垂直进给量对鼓形齿轮左、右齿面包络形成的规律。1994年,结合鼓形轮齿的结构特点,应用弹性流体动力润滑理论对鼓形齿齿轮联轴器的齿面润滑状态进行了分析,并讨论了影响齿面润滑状态的各种因素及提出了防止齿面磨损的措施。19%年,提出了靠模滚齿工艺加工鼓形齿轮的一种新方法,它的出发点是保证鼓形齿轮理论齿面上的两个对称的参考点。根据这个要求设计滚齿靠模,可做到加工出的鼓形齿面对称性较好,从而使鼓形齿联轴器具有较优良的传动性能。1997年,渐开线鼓形齿齿廓方程,并由此方程推导出鼓形齿联轴器的齿面接触点位置、齿侧间隙和综合曲率半径的计算式。1997年,通过对太钢热连轧厂F3-F6精轧机组主传动上的大摆角鼓形齿联轴器在制造中所需侧隙值的设计论证,为国内制造此种特型联轴器提供了理论依据。1997年,对重型刮板输送机用鼓形齿联轴器的主要参数及其相互关系做了分析,并进行了强度校核。所述设计方法在实践中获得了良好效益,为同类型联轴器的设计提供了新的依据。1998年,应用三维弹性边界元方法对一鼓形齿联轴器的多齿接触问题进行了数值计算分析,然后在专用试验台架上作了相关实测研究。通过理论与实验研究,得到并验证了该鼓形齿联轴器在传递额定载荷的条件下,一啮合区内其实际接触齿对数的数值;并为该领域的深入研究和弹性啮合原理的创立提供了   基础。1998年,用弹性流体动力润滑理论研究、分析鼓形齿联轴器齿面磨损的原因,探讨减少或避免磨损的措施。1998年,分析了大型轧制设备中使用的鼓形齿联接轴的结构和特点,研究其接轴力能参数和几何参数的计算方法以及有关材料选择及润滑、密封等问题。1999年,齿轮联轴器这一空间啮合问题。当角位移为某   值或在   范围内变动时可对齿轮联轴器中的鼓形齿外齿形进行计算机辅助优化设计,可得到满足共扼状态的优化设计的外齿套,这对于改善齿轮联轴器传动中啮合状态、使用寿命有较大意义。2001年,介绍渐开线圆柱齿轮鼓形齿齿形和齿向误差的测量,及其用设计齿形、齿向曲线图,对被测量渐开线圆柱齿轮鼓形齿齿形和齿向误差的实际形状和位置误差进行评定的方法。2002年,运用计算机技术分析鼓形齿联轴器过渡曲线干涉,用经济、合理的工艺方法插制出有根径要求的内齿轮。2002年,根据鼓形直齿圆柱齿轮的结构特点,介绍了在铣床上加工鼓形直齿圆柱齿轮的工作原理,即利用铣床上回转工作台的回转运动(进给运动)和分度头分齿运动的合成,在立式铣床上加工齿轮联轴上的鼓形齿,同时阐述了工装刀具安装与调整、工件装夹、切削参数选择、工件检测等工艺过程,创建了鼓形直齿圆柱齿轮的铣齿工艺。

2003年,针对鼓形齿常用切削方法中存在的不足,提出了一种在数控机床上用展成法加工鼓形齿的新方法,并对加工过程进行了啮合分析,得出用数控机床只要改变程序便可加工任意齿数的齿轮,并可达到预期精度的结论。