AGMA 04FTM12-2004
基于有限元素分析用鉛修正的漸開(kāi)線花鍵連接中改良的輪齒負(fù)載分配

Improved Tooth Load Distribution in an Involute Spline Joint Using Lead Modifications Based on Finite Element Analysis

標(biāo)準(zhǔn)號(hào)

AGMA 04FTM12-2004

發(fā)布

2004年

發(fā)布單位

美國(guó)齒輪制造商協(xié)會(huì)

 

 

引用標(biāo)準(zhǔn)

ANSI B92.1-1996 D. December 1957 February 1976 Involute Splines” Machine Design McGraw-Hill Product Engineering R. J. Drago Under Elastic M W. Dudley “Calculation of Involute Splines “Design Work Sheet–13th Series” “Rating the Load Capacity of

適用范圍

漸開(kāi)線花鍵是一種緊湊且重量高效的傳動(dòng)裝置，可將扭矩從一個(gè)軸傳遞到另一個(gè)軸，或在軸和輪轂之間傳遞扭矩。美國(guó)汽車(chē)工程師學(xué)會(huì)、美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)等已經(jīng)對(duì)漸開(kāi)線花鍵齒的尺寸和公差進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，并在參考文獻(xiàn) [1] 中公布。漸開(kāi)線花鍵齒應(yīng)力計(jì)算的基本方程假設(shè)花鍵齒載荷沿花鍵齒的長(zhǎng)度均勻分布。在某些花鍵額定載荷計(jì)算中，通過(guò)應(yīng)用“載荷分布”系數(shù)來(lái)解決非均勻齒載荷，如 [2] 和 [3] 中所述。載荷分布系數(shù)用于解釋內(nèi)花鍵和外花鍵構(gòu)件之間的錯(cuò)位（斜率）。載荷分布系數(shù)受構(gòu)件之間錯(cuò)位（斜率）大小的影響，也受花鍵齒的凸度影響，凸度可減少花鍵齒的端部載荷，從而適應(yīng)錯(cuò)位。還有另一種機(jī)制會(huì)導(dǎo)致花鍵齒的不均勻接觸載荷。 [4] 中報(bào)告稱，隨著花鍵長(zhǎng)度相對(duì)于其直徑的增加，連接件的扭轉(zhuǎn)剛度對(duì)縱向接觸載荷分布的影響更大。這種不均勻的接觸載荷分布可能發(fā)生在完全對(duì)齊的花鍵連接件中。該機(jī)制不依賴于構(gòu)件軸線的角度錯(cuò)位，而是取決于內(nèi)部和外部構(gòu)件的相對(duì)扭轉(zhuǎn)剛度和撓度（卷繞）。在較長(zhǎng)的花鍵中，齒接觸載荷在連接件的起始處附近達(dá)到峰值，然后朝向連接件的末端下降 [4]。連接件的起始處被認(rèn)為是扭矩首先從內(nèi)部構(gòu)件傳遞到外部構(gòu)件的地方，就像軸傳遞到輪轂一樣。在花鍵連接件中，內(nèi)部和外部構(gòu)件具有復(fù)雜的幾何形狀（而不是簡(jiǎn)單的圓柱形幾何形狀），扭轉(zhuǎn)剛度可能沿連接件的長(zhǎng)度不均勻變化，導(dǎo)致齒接觸載荷分布進(jìn)一步不均勻。實(shí)際上，在某些幾何形狀復(fù)雜的花鍵構(gòu)件中，可能存在非常剛性的“硬點(diǎn)”，這些硬點(diǎn)可抵抗扭轉(zhuǎn)撓度并導(dǎo)致在相對(duì)較短的齒長(zhǎng)上產(chǎn)生高接觸載荷。預(yù)測(cè)這些情況下的齒接觸載荷分布可能非常困難。圖 1 LMR 轉(zhuǎn)子轂和軸（為清晰起見(jiàn)，已移除轂部分） CH-47 直升機(jī)上有一種應(yīng)用，它在具有復(fù)雜幾何形狀的軸和轂之間使用了相對(duì)較長(zhǎng)的花鍵接頭。所討論的花鍵接頭將扭矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從轉(zhuǎn)子軸傳輸?shù)睫D(zhuǎn)子轂。轉(zhuǎn)子轂通過(guò)凸耳將連接件和載荷傳輸?shù)街鄙龣C(jī)旋翼葉片。圖 1 顯示了轉(zhuǎn)子轂及其配合軸的剖面圖。與轂配合的軸花鍵齒分為兩段，即上花鍵和下花鍵，它們之間有一個(gè)無(wú)花鍵的圓柱部分，如圖 2 所示。

AGMA 04FTM12-2004相似標(biāo)準(zhǔn)