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鼓形齒聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)
目 錄
3
2
前言……………………………………………………………………………
3
緒論……………………………………………………………………………2
2
2
2
3
第一章 概述…………………………………………………………………
3
1.1聯(lián)軸器的功用…………………………………………………………………………
4
1.2聯(lián)軸器的特點(diǎn)………………………………………………………6
…………………
4
第二章 選擇聯(lián)軸器的類型 …………………………………………………
11
2.1聯(lián)軸器的分類…………………………………………………………………………
14
2.2 選擇聯(lián)軸器應(yīng)考慮的因素…………………………………………………………
16
14
2.3鼓形齒聯(lián)軸器的特點(diǎn)…………………………………………………………………
18
2.4 ZWG型鼓形齒聯(lián)軸器…………………………………………………………………
第三章 ZWG型鼓形齒聯(lián)軸器的尺寸給定 …………………………………………
18
18
3.1 型式、基本參數(shù)和主要尺寸…………………………………………………………
20
3.2 其型式、基本參數(shù)和主要尺寸應(yīng)符合規(guī)定………………………………………………
26
第四章 鼓形齒聯(lián)軸器的強(qiáng)度…………………………………………………
26
第五章 CAD/CAM建模及數(shù)控編程……………………………………………
32
30
5.1走刀軌跡及程序…………………………………………………………35
……………37
33
第六章 結(jié)論與展望……………………………………………………………
34
參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………
致謝……………………………………………………………………………
鼓形齒聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)
前言
三年的大學(xué)生涯即將結(jié)束，最后的學(xué)習(xí)任務(wù)就是畢業(yè)設(shè)計(jì)。
設(shè)計(jì)就是根據(jù)任務(wù)書將學(xué)習(xí)到的基礎(chǔ)知識(shí)、專業(yè)理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)相結(jié)合應(yīng)用的過程，也是我們回顧、總結(jié)這三年所學(xué)知識(shí)的過程。前面再加上“畢業(yè)”這兩字，它的能力要求就更高了。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是厚板軋機(jī)聯(lián)軸器，這是為了特定的要求而進(jìn)行的，盡管設(shè)計(jì)的難度很大，但掌握相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的基本理論和正確的方法是我學(xué)們專業(yè)的學(xué)生理所應(yīng)該具備的能力。
隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大直徑軋管機(jī)需求增加，其主傳動(dòng)使用聯(lián)軸器的要求也越來越高，滿足該要求的聯(lián)軸器有十字式萬向聯(lián)軸器和大轉(zhuǎn)矩鼓形齒式聯(lián)軸器，其中十字式萬向聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩可以達(dá)到，但承載沖擊性能差、壽命短，這是一個(gè)很大的缺點(diǎn)；大轉(zhuǎn)矩鼓形齒式聯(lián)軸器承載沖擊性能好，但齒面接觸應(yīng)力和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求高，如果我們采取特殊結(jié)構(gòu)、特殊材料、特殊工藝，那么該聯(lián)軸器就能夠滿足大直徑軋管機(jī)的要求。目前國內(nèi)軋機(jī)用的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器無法滿足要求，只達(dá)到需求轉(zhuǎn)遞轉(zhuǎn)矩的1/2～1/3，國外聯(lián)軸器專業(yè)制造商可以滿足要求，但由于它采用專門的技術(shù)，再加上制造難度大，所以價(jià)格特別昂貴。一臺(tái)軋管機(jī)需要10套左右，再加上備件外購費(fèi)用很大。2000年太原重工成功的為φ159軋管機(jī)組設(shè)計(jì)出了大轉(zhuǎn)矩三段弧形齒式聯(lián)軸器，制造費(fèi)用只有進(jìn)口價(jià)的1/4～1/5（16.7萬元/每套）。
根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書我查閱了相關(guān)的資料，并對(duì)其進(jìn)行匯總、整理、綜合。然后進(jìn)行聯(lián)軸器的選用及計(jì)算、齒接觸應(yīng)力、彎曲強(qiáng)度和鉸孔螺栓的剪切強(qiáng)度校核。在給定了相關(guān)設(shè)計(jì)零件的尺寸后，用AUTOCAD進(jìn)行設(shè)計(jì)和繪制全部零件（內(nèi)齒圈、端蓋、外齒軸套等）的平面圖和裝配圖，并安排合理的技術(shù)要求，給出一些匹配零件。最后是零件的CAD/CAM建模及編程。經(jīng)過以上這些工作之后，聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)就完成了。
作為一種傳動(dòng)裝置的鼓形齒聯(lián)軸器是由普通直齒聯(lián)軸器發(fā)展演變而來的，鼓形齒聯(lián)軸器在國外許多先進(jìn)的工業(yè)國家已有種種標(biāo)準(zhǔn)及系列產(chǎn)品，由兩個(gè)鼓形外齒套與一對(duì)直齒內(nèi)齒齒圈等零件組成。靠?jī)?nèi)，外齒的嚙合傳遞轉(zhuǎn)矩，并通鼓形外齒套的直齒的內(nèi)齒圈的軸線擺動(dòng)（稱角向位移）來補(bǔ)償倆傳動(dòng)軸線的相對(duì)偏移。齒長(zhǎng)方向的鼓度越大，其角向位移越大，最大達(dá)6°,一般使用推薦1°～1.5°，而舊的齒輪聯(lián)軸器只允許0.5°；從彎曲強(qiáng)度和承載能力來看，在相同的工作條件下鼓形齒聯(lián)軸器傳遞扭矩可提高15～20%。齒長(zhǎng)方向的鼓度，使齒對(duì)接觸情況較好，因此鼓形齒式聯(lián)軸器有傳動(dòng)能力大、角位移大、傳動(dòng)平穩(wěn)、效率高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。因此逐步取代直齒聯(lián)軸器，并廣泛用于冶金機(jī)械，重型、礦山機(jī)械，起重、運(yùn)輸機(jī)械等傳動(dòng)。
緒論
鼓形齒聯(lián)軸器，具有結(jié)構(gòu)緊湊、回轉(zhuǎn)半徑小、傳遞轉(zhuǎn)矩大和較大的角向補(bǔ)償量等特點(diǎn)。其中傳遞轉(zhuǎn)矩與CL系列直齒聯(lián)軸器相比提高50%以上，是一種先進(jìn)的鼓形齒式聯(lián)軸器。
第一章 概述
1.1聯(lián)軸器的功用
聯(lián)軸器（COUPLING）是聯(lián)接兩軸或軸和回轉(zhuǎn)件、在傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力過程中一起回轉(zhuǎn)而不脫開的一種裝置，是機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)軸系中應(yīng)用量大、面廣的通用部件。
用于冶金、重型、礦山、工程、石油、化工、船舶、交通、起重運(yùn)輸、通用、紡織、輕工、農(nóng)業(yè)、印刷機(jī)械和水泵、風(fēng)機(jī)、機(jī)床等機(jī)械設(shè)備傳動(dòng)軸系中的聯(lián)軸器，主要功能有傳遞扭矩；而應(yīng)用于精密機(jī)械以及某些操縱、控制機(jī)構(gòu)的聯(lián)軸器，主要功能則是傳遞精確的運(yùn)動(dòng)。
在傳動(dòng)軸系中機(jī)械振動(dòng)、沖擊、軸線偏差等不利因素，只有通過聯(lián)軸器才能得到改善和補(bǔ)償，由此可見聯(lián)軸器在傳動(dòng)軸系中的重要作用?？茖W(xué)的設(shè)計(jì)、合理的選用聯(lián)軸器，不僅能延長(zhǎng)聯(lián)軸器的使用壽命，而且能改善傳動(dòng)軸系工作性能，保證傳動(dòng)軸系正常工作。
聯(lián)軸器是機(jī)械通用基礎(chǔ)部件，品種、型式很多。但任何聯(lián)軸器都不可能是萬能的，每一個(gè)品種、型式（包括不同元件材質(zhì)和結(jié)構(gòu)形狀）的聯(lián)軸器都有其適用范圍，選用時(shí)應(yīng)予注意。
1.2 聯(lián)軸器的特點(diǎn)
各種工況聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)形式很多，在選擇品種、型號(hào)、規(guī)格前，應(yīng)考慮聯(lián)軸器用于何條件。如工作環(huán)境的溫度、濕度；是否有粉塵、油、酸、堿等物質(zhì)、并根據(jù)不同的工況條件和環(huán)境選用不同材質(zhì)，同時(shí)工況條件還應(yīng)考慮啟動(dòng)是否頻繁。
由于制造和安裝不可能絕對(duì)精確，以及工作受載時(shí)基礎(chǔ)、機(jī)架和其它部件的彈性變形與溫差變形，聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸線不可避免的要產(chǎn)生相對(duì)偏移?！奢S相對(duì)偏移的出現(xiàn)，將在軸、軸承和聯(lián)軸器上引起附加載荷，甚至出現(xiàn)劇烈振動(dòng)。因此，聯(lián)軸器還應(yīng)具有一定的補(bǔ)償兩軸偏移的能力，以消除或降低被聯(lián)兩軸相對(duì)偏移引起的附加載荷，改善傳動(dòng)性能，延長(zhǎng)機(jī)器壽命。為了減少機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)、降低沖擊尖峰載荷，聯(lián)軸器還應(yīng)具有一定的緩沖減震性能。
考慮載荷性質(zhì)、聯(lián)接方式是選擇聯(lián)軸器類別的重要因素；選用和設(shè)計(jì)聯(lián)軸器都應(yīng)以聯(lián)軸器的傳遞扭矩作為主要參數(shù)來考慮。
第二章 選擇聯(lián)軸器的類型
2.1聯(lián)軸器的分類
根據(jù)傳遞載荷的大小，軸轉(zhuǎn)速的高低，被聯(lián)接兩部件的安裝精度等，參考各類聯(lián)軸器特性，一種合用的聯(lián)軸器類型。具體選擇有以下幾種：?
2.1.1剛性聯(lián)軸器
剛性聯(lián)軸器不具有補(bǔ)償被聯(lián)兩軸軸線相對(duì)偏移的能力，也不具有緩沖減震性能；但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。只有在載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，能保證被聯(lián)兩軸軸線相對(duì)偏移極小的情況下，才可選用剛性聯(lián)軸器。
這類聯(lián)軸器有套筒式、夾殼式和凸緣式等。圖2-1（a）是普通的凸緣聯(lián)軸器，通常是靠鉸制孔用螺栓來實(shí)現(xiàn)兩軸對(duì)中；圖2-1（b）是有對(duì)中樣的凸緣聯(lián)軸器，凸緣聯(lián)軸器可作成帶防護(hù)邊的（圖2- 1(c)）。由于凸緣聯(lián)軸器屬于剛性聯(lián)軸器，對(duì)所聯(lián)兩軸間的相對(duì)位移缺乏補(bǔ)償能力．對(duì)兩軸對(duì)中性的要求很高。當(dāng)兩軸有相對(duì)位移存在時(shí)，就會(huì)在機(jī)件內(nèi)引起附加載荷。但由于構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低、可傳遞較大轉(zhuǎn)矩，故當(dāng)轉(zhuǎn)速低、無沖擊、軸的剛性大、對(duì)中性較好時(shí)亦常采用。
圖2-1 ? 凸緣聯(lián)軸器
2.1.2撓性聯(lián)軸器
這種聯(lián)軸器具有一定的補(bǔ)償被聯(lián)兩軸軸線相對(duì)偏移的能力，最大量隨型號(hào)不同而異。
1.無彈性元件的撓性聯(lián)軸器
無彈性元件的撓性聯(lián)軸器承載能力大，但也不具有緩沖性能，在高速或轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定或經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)時(shí)，有沖擊噪聲。適用于低速、重載、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)的場(chǎng)合。
a.十字滑塊聯(lián)軸器
這類聯(lián)軸器因具有撓性，故可補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移。但因無彈性元件，故不能緩沖減振。常用的有以下幾種：
（1）十字滑塊聯(lián)軸器
如圖2-2 所示，十字滑塊聯(lián)軸器由兩個(gè)在端面上開有凹槽的半聯(lián)軸器1、3和一個(gè)兩面帶。
圖2-2 十字滑塊聯(lián)軸器
這種聯(lián)軸器零件的材料可用45號(hào)鋼，工作表面須進(jìn)行熱處理，以提高其硬度；要求較低時(shí)也可用Q275鋼，不進(jìn)行熱處理。為了減少摩擦及磨損，使用時(shí)應(yīng)從中間盤的油孔中注油進(jìn)行潤(rùn)滑。
因?yàn)榘肼?lián)軸器與中間盤組成移動(dòng)副，不能發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，故主動(dòng)軸與從動(dòng)軸的角速度應(yīng)相等。但在兩軸間有相對(duì)位移的情況下工作時(shí)；中間盤就會(huì)產(chǎn)生很大的離心力，從而增大動(dòng)載荷及磨損。因此選用時(shí)應(yīng)注意其工作轉(zhuǎn)速不得大于規(guī)定值。
這種聯(lián)軸器一般用于轉(zhuǎn)速 n＜250 r／min，軸的剛度較大，且無劇烈沖擊處。效率η=1-（3~5）fy/d，這里f為摩擦系數(shù)，一般取為0.12~0.25；y 為聯(lián)軸間徑向位移量0.5mm；d為軸徑0.125mm。
b.?滑塊聯(lián)軸器
滑塊聯(lián)軸器（圖2-3）與十字滑塊聯(lián)軸器相似，只是兩邊半聯(lián)軸器上的溝槽很寬，并把原來的中間盤改為兩面不帶凸牙的方形滑塊，且通常用夫布膠水制成。由于中間滑塊的質(zhì)量減小，又具有彈性，故允許較高的極限轉(zhuǎn)速。中間滑塊也可用尼龍6制成，并在配制時(shí)加入少量的石墨或二硫化鋁，以便在使用時(shí)可以自行潤(rùn)滑。這種聯(lián)油器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；尺寸緊湊，適用于小功率、高轉(zhuǎn)速而無劇烈沖擊處。
圖2-3 滑塊聯(lián)軸器
c.十字軸式萬向聯(lián)軸器
如圖2-4（a）所示，它由兩個(gè)叉形接頭1、3，一個(gè)中間聯(lián)接件2和軸銷4（包括銷套及鉚釘）、5所組成；軸銷4與5互相垂直配置并分別把兩個(gè)叉形接頭與中間件2聯(lián)接起來。這樣，就構(gòu)成了一個(gè)可動(dòng)的聯(lián)接。這種聯(lián)軸器可以允許兩軸間有較大的夾角（夾角a最大可達(dá)35°～45°），而且在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，夾角發(fā)生改變?nèi)钥烧鲃?dòng)；但當(dāng)a過大時(shí)，傳動(dòng)效率會(huì)顯著降低。
2-4? 十字軸式萬向聯(lián)軸器
這種聯(lián)軸器的缺點(diǎn)是：當(dāng)主動(dòng)軸角速度。l為常數(shù)時(shí)，從動(dòng)軸的角速度。。并不是常數(shù)，而是在一定范圍內(nèi)（ω1cosα≤ω3≤ω1cosα）變化，因而在傳動(dòng)中將產(chǎn)生附加動(dòng)載荷。為了改善這種情況，常將十字軸式萬向聯(lián)軸器成對(duì)使用（圖2-4b），但應(yīng)注意多裝時(shí)必須保證O1軸、O3軸與中間軸之間的夾角相等，并且中間軸的兩端的叉形接頭應(yīng)在同一平面內(nèi)（圖2-5)。只有這種雙萬向聯(lián)軸器才可以得到ω3=ω1。
圖2-5 雙萬向聯(lián)軸器
這種聯(lián)軸器各元件的材料，除鉚釘用20號(hào)鋼外，其余多用合金鋼，以獲得較高的耐磨性及較小的尺寸。小型十字軸式萬向聯(lián)軸器已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)可按標(biāo)準(zhǔn)選用。
d.齒式聯(lián)軸器
如圖2-6（a）所示，這種聯(lián)軸器由兩個(gè)帶有內(nèi)齒及凸緣的外套筒3和兩個(gè)帶有外齒的內(nèi)套簡(jiǎn)工所組成。兩個(gè)內(nèi)套商1分別用鍵與兩輪聯(lián)接，兩個(gè)外套筒3用螺栓5聯(lián)成一體，依靠?jī)?nèi)外齒相嚙合以傳遞轉(zhuǎn)矩。由于外項(xiàng)的齒頂制成橢球面，且保證與內(nèi)齒咽合后具有適當(dāng)?shù)捻斚逗蛡?cè)隙，放在傳動(dòng)時(shí)，套筒1可有軸向和徑向位移以及用位移（圖2-6b）。又為了減少磨損，可由油孔4注入潤(rùn)滑油，并在套簡(jiǎn)工和3之間裝有密封圈點(diǎn)以防止?jié)櫥托孤?
齒式聯(lián)軸器中，所用齒輪的齒廓曲線為漸開線，嚙合用為ZOo，齒數(shù)一般為30～80，材料一般用45號(hào)鋼或ZG310－570。這類聯(lián)軸器能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩，并允許有較大的偏移量，安裝精度要求不高；但質(zhì)量較大，成本較高，在重型機(jī)械中廣泛應(yīng)用。
圖2-6 齒式聯(lián)軸器
??? e. 滾子鏈聯(lián)軸器
如圖2-7所示這種聯(lián)軸器是利用一條公用的雙排鏈條2同時(shí)與兩個(gè)齒數(shù)相同的并列鏈輪嚙合來實(shí)現(xiàn)兩半鏈軸器1與4的聯(lián)接。為了改善潤(rùn)滑并防止污染，一般都將聯(lián)軸器密封在罩殼內(nèi)。
圖2-7 ? 滾子鏈聯(lián)軸器
滾子鏈聯(lián)軸器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，質(zhì)量小，裝拆方便，維修容易、價(jià)廉并具有一定的補(bǔ)償性能和緩沖性能，但因鏈條的套簡(jiǎn)與其相配件間存在間隙，不宜用于逆向傳動(dòng)和起動(dòng)頻繁或立軸傳動(dòng)。同時(shí)由于受離心力影響也不宜用于高速傳動(dòng)。
2 有彈性元件的撓性聯(lián)軸器
這類聯(lián)軸器因裝有彈性元件，不僅可以補(bǔ)償兩袖間的相對(duì)位移，而且具有緩沖減振的能力。彈性元件所能儲(chǔ)蓄的能量取多，則聯(lián)軸器的緩沖能力愈強(qiáng)；彈性元件的彈性滯后性能與彈性變形時(shí)零件間的摩擦功愈大、則聯(lián)軸器的減振能力愈好。這類聯(lián)軸器目前應(yīng)用很廣，品種亦愈來愈多。
?制造彈性元件的材料有非金屬和金屬兩種。非金屬有橡膠、塑料等．其特點(diǎn)為質(zhì)量小，價(jià)格便宜，有良好的彈性滯后性能，因而減振能力強(qiáng)。金屬材料制成的彈性元件（主要為各種彈簧惻強(qiáng)度高、尺寸小而壽命較長(zhǎng)。
?聯(lián)軸器在受到工作轉(zhuǎn)矩T以后，被聯(lián)接兩軸將因彈性元件的變形而產(chǎn)生相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)角φ；φ與T成正比關(guān)系的彈性元件為定剛度，不成正比的為變剛度。非金屬材料的彈性元件都是變剛度的，金屬材料的則由其結(jié)構(gòu)不同可有變剛度的與寶剛度的兩種。常用非金屬材料的剛度多隨載荷的增大而增大，故緩沖性好，特別適用于工作載荷有較大變化的機(jī)器。
a.改彈性套柱銷聯(lián)軸器（圖2-8）
圖2-8 改彈性套柱銷聯(lián)軸器
這種聯(lián)軸器的構(gòu)造與凸緣聯(lián)軸器相似，只是用套有彈性套的柱銷代替了聯(lián)接螺栓。因?yàn)橥ㄟ^蛹狀的彈性套傳遞轉(zhuǎn)矩，故可緩沖減振。彈性套的材料常用耐油橡膠，并作成截面形狀如圖中網(wǎng)紋部分所示，以提高其彈性。半聯(lián)軸器與軸的配合孔可作成圓柱形或圓錐形（圖2-8）。
半聯(lián)軸器的材料常用 HT 20O，有時(shí)也采用 35號(hào)鋼或 ZG 270－500；柱銷材料多用 35號(hào)鋼。這種聯(lián)軸器可按標(biāo)準(zhǔn)（GB 4323－84）選用。 這種聯(lián)軸器制造容易，裝拆方便，成本較低，但彈性套易磨損，壽命較短。它適用于聯(lián)接載荷平穩(wěn)、許正反轉(zhuǎn)或啟動(dòng)頻繁的傳遞中、小傳距的軸
b.彈性柱銷聯(lián)軸器
這種聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)如圖（2-9）所示，工作時(shí)轉(zhuǎn)矩是個(gè)聯(lián)軸器、件銷而傳到從動(dòng)軸上去的。為了防止林蔭脫落，在半聯(lián)軸器的外側(cè)，用螺釘固定了擋板。這種聯(lián)軸器與彈性套柱銷聯(lián)軸器很相似，但傳遞轉(zhuǎn)題的能力很大，結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，安裝、制造方便，耐久性好，也有一定的緩沖和吸振能力，允許被聯(lián)接兩輪有一定的軸向位移以及少量的徑向位移和角位移，適用于軸向竄動(dòng)較大、正反轉(zhuǎn)變化較多和起動(dòng)頻繁的場(chǎng)合，由于尼龍柱銷對(duì)溫度較敏感，故使用溫度限制在-20～+70℃的范圍內(nèi)。
圖2-9? 彈性柱銷聯(lián)軸器
C.星形彈性聯(lián)軸器
如圖2-10所示，兩半聯(lián)軸器1、3上均制有凸牙，用橡膠等類材料制成的星形彈性件2，放置在兩半聯(lián)軸器的凸牙之間C工作時(shí)，星形彈性件受壓縮并傳遞轉(zhuǎn)矩C這種聯(lián)軸器允許軸徑位移為0.2mm，偏角位移為1”30’。因?yàn)閺椥约皇軌翰皇芾?，工作情況有所改善，故壽命較長(zhǎng)。
圖2-10 星形彈性聯(lián)軸器
d.梅花性彈性聯(lián)軸器
如圖2-11所示這種聯(lián)軸器圖，其結(jié)構(gòu)形式及工作原理與星形彈性聯(lián)軸器相似，但半聯(lián)軸器與軸配合的孔可作成圓柱形或圓錐形．并以梅花形彈性件取代星形彈性件。彈性鍵可根據(jù)使用要求選用不同硬度的聚氨酯橡隊(duì)鑄型尼龍等材料制造。工作溫度范圍為 －35～80℃，短時(shí)工作溫度可達(dá)100℃，傳遞的公稱轉(zhuǎn)矩為 16～25000 N·m。
圖2-11? 梅花性彈性聯(lián)軸器
? e.膜片聯(lián)軸器
膜片聯(lián)軸器其彈性元件為一定數(shù)量的很薄的多邊環(huán)形（或圓環(huán)形）金屬膜片汪會(huì)而成的膜片組，在膜片的圓周上有若干個(gè)螺栓孔，用校制孔用螺栓交錯(cuò)間閉與半聯(lián)軸器相聯(lián)接這樣將彈性元件上的弧段分為交錯(cuò)至壓縮和受拉伸的兩部尤拉伸部分傳速轉(zhuǎn)矩，醫(yī)縮部分趨向皺折。當(dāng)?shù)\組存在輪向、徑向和角位移時(shí)，金屬膜片區(qū)產(chǎn)生技狀變形。
2.1.3安全聯(lián)軸器
在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是，存在一個(gè)保險(xiǎn)環(huán)節(jié)（如銷釘可動(dòng)聯(lián)接等），其只能承受限定載荷。當(dāng)實(shí)際載荷超過事前限定的載荷時(shí)，保險(xiǎn)環(huán)節(jié)就發(fā)生變化，截?cái)噙\(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞，從而保護(hù)機(jī)器的其余部分不致?lián)p壞，即起安全保護(hù)作用。
2.1.4起動(dòng)安全聯(lián)軸器
除了具有過載保護(hù)作用外，還有將機(jī)器電動(dòng)機(jī)的帶載起動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榻瓶蛰d起動(dòng)的作用。
2.2選擇聯(lián)軸器應(yīng)考慮的因素
2.2.1 動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性
動(dòng)力機(jī)到工作機(jī)之間，通過一個(gè)或數(shù)個(gè)不同品種型式、規(guī)格的聯(lián)軸器將主、從動(dòng)端聯(lián)接起來，形成軸系傳動(dòng)系統(tǒng)。在機(jī)械傳動(dòng)中，動(dòng)力機(jī)不外乎電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)和氣輪機(jī)。由于動(dòng)力機(jī)工作原理和機(jī)構(gòu)不同，其機(jī)械特性差別較大，有的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，有的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有沖擊，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)形成不等的影響。根據(jù)動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性，將動(dòng)力機(jī)分為四類。見表2- 1 。
表2- 1 動(dòng)力機(jī)系數(shù) Kw
動(dòng)力機(jī)類別代號(hào)
動(dòng)力機(jī)名稱
動(dòng)力機(jī)系數(shù) Kw
動(dòng)力機(jī)類別代號(hào)
動(dòng)力機(jī)名稱
動(dòng)力機(jī)系數(shù) Kw
Ⅰ
電動(dòng)機(jī)、透平
1.0
Ⅲ
二缸內(nèi)燃機(jī)
1.4
Ⅱ
四缸及四缸以上內(nèi)燃機(jī)
1.2
Ⅳ
單缸內(nèi)燃機(jī)
1.6
動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性對(duì)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)有一定的影響，不同類別的動(dòng)力機(jī)，由于其機(jī)械特性不同，應(yīng)選取相應(yīng)的動(dòng)力機(jī)系數(shù) Kw ，選擇適合于該系統(tǒng)的最佳聯(lián)軸器。動(dòng)力機(jī)的類別是選擇聯(lián)軸器品種的基本因素，動(dòng)力機(jī)的功率是確定聯(lián)軸器的規(guī)格大小的主要依據(jù)之一，與聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩成正比。
固定的機(jī)械產(chǎn)品傳動(dòng)系統(tǒng)中的動(dòng)力機(jī)大都是電動(dòng)機(jī)，運(yùn)行的機(jī)械產(chǎn)品傳動(dòng)系統(tǒng)（例如船舶、各種車輛等）中的動(dòng)力機(jī)多為內(nèi)燃機(jī)，當(dāng)動(dòng)力機(jī)為缸數(shù)不同的內(nèi)燃機(jī)時(shí)，必須考慮扭振對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的影響，這種影響因素與內(nèi)燃機(jī)的缸數(shù)、各缸是否正常工作有關(guān)。此時(shí)一般應(yīng)選用彈性聯(lián)軸器，以調(diào)整軸系固有頻率，降低扭振振幅，從而減振、緩沖、保護(hù)傳動(dòng)裝置部件，改善對(duì)中性能，提高輸出功率的穩(wěn)定性。
2.2.2 載荷類別
由于結(jié)構(gòu)和材料不同，用于各個(gè)機(jī)械產(chǎn)品傳動(dòng)系統(tǒng)的聯(lián)軸器，其載荷能力差異很大。載荷類別主要是針對(duì)工作機(jī)的工作載荷的沖擊、振動(dòng)、正反轉(zhuǎn)、制動(dòng)、頻繁啟動(dòng)等原因而形成不同類別的載荷。為便于選用計(jì)算，將傳動(dòng)系統(tǒng)的載荷分為四類，見表 2-2 。
表 2-2 載荷類別
載荷類別
載荷狀況
工況系數(shù) K
載荷類別
載荷狀況
工況系數(shù) K
Ⅰ
載荷均勻，工作平穩(wěn)
1~1.5
Ⅲ
重沖擊載荷，頻繁正反轉(zhuǎn)
2.5~2.75
Ⅱ
中等沖擊載荷
1.5~2.5
Ⅳ
特重沖擊載荷，頻繁正反轉(zhuǎn)
>2.75
傳動(dòng)系統(tǒng)的載荷類別是選擇聯(lián)軸器品種的基本依據(jù)。沖擊、振動(dòng)和轉(zhuǎn)矩變化較大的工作載荷，應(yīng)選擇具有彈性元件的撓性聯(lián)軸器即彈性聯(lián)軸器，以緩沖、減振、補(bǔ)償軸線偏移，改善傳動(dòng)系統(tǒng)工作性能。起動(dòng)頻繁、正反轉(zhuǎn)、制動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩是正常平穩(wěn)工作時(shí)轉(zhuǎn)矩的數(shù)倍，是超載工作，必然縮短聯(lián)軸器彈性元件使用壽命，聯(lián)軸器只允許短時(shí)超載，一般短時(shí)超載不得超過公稱轉(zhuǎn)矩的 2～3 倍。
低速工況應(yīng)避免選用只適用于中小功率的聯(lián)軸器，例如：彈性套柱銷聯(lián)軸器、芯型彈性聯(lián)軸器、多角形橡膠聯(lián)軸器、輪胎式聯(lián)軸器等；需要控制過載安全保護(hù)的軸系，宜選用安全聯(lián)軸器；載荷變化較大的并有沖擊、振動(dòng)的軸系，宜選擇具有彈性元件且緩沖和減振效果較好的彈性聯(lián)軸器。金屬彈性元件彈性聯(lián)軸器承載能力高于非金屬彈性元件彈性聯(lián)軸器；彈性元件受擠壓的彈性聯(lián)軸器可靠性高于彈性元件受剪切的彈性聯(lián)軸器。
2.2.3 聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)速
聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)速范圍是根據(jù)聯(lián)軸器不同材料允許的線速度和最大外緣尺寸，經(jīng)過計(jì)算而確定。不同材料和品種、規(guī)格的聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)速的范圍不相同，改變聯(lián)軸器的材料可提高聯(lián)軸器許用轉(zhuǎn)速范圍，材料為鋼的許用轉(zhuǎn)速大于材料為鑄鐵的許用轉(zhuǎn)速。
用于 n>5000r/min 工況條件的聯(lián)軸器，應(yīng)考慮聯(lián)軸器外緣離心力和彈性元件變形等影響因素，并應(yīng)作動(dòng)平衡。高速時(shí)不應(yīng)選用非金屬彈性元件彈性聯(lián)軸器，高速時(shí)形成彈性元件變形，宜選用高精度的撓性聯(lián)軸器，目前國外用于高速的聯(lián)軸器不外乎膜片聯(lián)軸器和高精度鼓形齒式聯(lián)軸器。
2.2.4 聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸相對(duì)位移
聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸由于制造誤差、裝配誤差、安裝誤差、軸受載而產(chǎn)生變形、基座變形、軸承受損、溫度變化（熱脹、冷縮）、部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)等多種因素而產(chǎn)生相對(duì)位移。一般情況下，兩軸相對(duì)位移是難以避免的，但不同工況條件下的軸系傳動(dòng)所產(chǎn)生的位移方向，即軸向（ x ）、徑向（ y ）、角向（α）以及位移量的大小有所不同。只有撓性聯(lián)軸器才具有補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移的性能，因此在實(shí)際應(yīng)用中大量選擇撓性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器不具備補(bǔ)償性能，應(yīng)用范圍受到限制，因此用量很少。角向（α）唯一較大的軸系傳動(dòng)宜選用萬向聯(lián)軸器，有軸向竄動(dòng)，并需控制軸向位移的軸系傳動(dòng)，應(yīng)選用膜片聯(lián)軸器；只有對(duì)中精度很高的情況下選用剛性聯(lián)軸器。
2.2.5 聯(lián)軸器的傳動(dòng)精度
小轉(zhuǎn)矩和以傳遞運(yùn)動(dòng)為主的軸系傳動(dòng)，要求聯(lián)軸器具有較高的傳動(dòng)精度，宜選用金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器。大轉(zhuǎn)矩傳遞動(dòng)力的軸系傳動(dòng)，對(duì)傳動(dòng)精度亦有要求，高轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)避免選用非金屬彈性元件彈性聯(lián)軸器和可動(dòng)元件之間有間隙的撓性；聯(lián)軸器，宜選用傳動(dòng)精度高的膜片聯(lián)軸器。
2.2.6 聯(lián)軸器尺寸、安裝和維護(hù)
聯(lián)軸器外形尺寸，即最大徑向和軸向尺寸，必須在機(jī)器設(shè)備允許的安裝空間以內(nèi)。應(yīng)選擇裝拆方便、不用維護(hù)、維護(hù)周期長(zhǎng)或者維護(hù)方便、更換易損件不用移動(dòng)兩軸、對(duì)中間調(diào)整容易的聯(lián)軸器。
大型機(jī)器設(shè)備調(diào)整兩軸對(duì)中較困難，應(yīng)選擇使用耐久和更換易損件方便的聯(lián)軸器。金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器一般比非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器使用壽命長(zhǎng)。需密封潤(rùn)滑和使用不耐久的聯(lián)軸器，必然增加維護(hù)工作量。對(duì)于長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)和經(jīng)濟(jì)效益較高的場(chǎng)合，例如我國冶金企業(yè)的軋機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的高速端，目前普遍采用的是齒式聯(lián)軸器，齒式聯(lián)軸器雖然理論上傳遞轉(zhuǎn)矩大，但必須在潤(rùn)滑和密封良好的條件下才能耐久工作，且需經(jīng)常檢查密封狀況，注潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂，維護(hù)工作量大，增加了輔助工時(shí)，減少了有效工作時(shí)間，影響生產(chǎn)效益。國際上工業(yè)發(fā)達(dá)國家，已普遍選用使用壽命長(zhǎng)、不用潤(rùn)滑和維護(hù)的膜片聯(lián)軸器取代鼓形齒式聯(lián)軸器，不僅提高了經(jīng)濟(jì)效益，還可以凈化工作環(huán)境。在軋機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)選用我國研制的彈性活銷聯(lián)軸器和扇形塊彈性聯(lián)軸器，不僅具有膜片聯(lián)軸器的優(yōu)點(diǎn)，而且緩沖減振效果好，價(jià)格便宜。
2.2.7 工作環(huán)境
聯(lián)軸器與各種不同主機(jī)產(chǎn)品配套使用，周圍的工作環(huán)境比較復(fù)雜，如溫度、濕度、水、蒸汽、粉塵、砂子、油、酸、堿、腐蝕介質(zhì)、鹽水、輻射等狀況，是選擇聯(lián)軸器時(shí)必須考慮的重要因素之一。對(duì)于高溫、低溫、有油、酸、堿介質(zhì)的工作環(huán)境，不宜選用以一般橡膠為彈性元件材料的撓性聯(lián)軸器，應(yīng)選擇金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器，例如膜片聯(lián)軸器、蛇形彈簧聯(lián)軸器等。
彈性柱銷式聯(lián)軸器由于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)柱銷的竄動(dòng)，自身噪聲大，對(duì)于噪聲有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合就不應(yīng)選用。
2.2.8 經(jīng)濟(jì)性
由于各品種、型式、規(guī)格的聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)、材料、大小和精度不同，其成本和造價(jià)相差很大。一般精度要求的聯(lián)軸器成本低于高精度要求的聯(lián)軸器；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好的聯(lián)軸器成本低于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝性差的聯(lián)軸器；采用一般材料作原料的聯(lián)軸器成本低于采用特殊材料作原料的聯(lián)軸器；非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器的成本低于金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器。在選擇聯(lián)軸器時(shí)，價(jià)格是不可忽視的重要因素，有時(shí)甚至是決定因素。對(duì)于一般工況條件，就無必要選擇價(jià)格較貴的高精度聯(lián)軸器，選用者往往因?yàn)榻?jīng)濟(jì)的原因不能選用某些性能雖好但價(jià)格較高的撓性聯(lián)軸器。
在選擇聯(lián)軸器時(shí)應(yīng)根據(jù)選用各自實(shí)際情況和要求，綜合考慮上述各種因素，從現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器中選取最適合于自己需要的聯(lián)軸器品種、型式和規(guī)格。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書本設(shè)計(jì)選用無彈性元件撓性聯(lián)軸器中的鼓形齒式聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，彈性元件的聯(lián)接沒有間隙，不需潤(rùn)滑，維護(hù)方匣，平衡容易，質(zhì)量小，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，但扭轉(zhuǎn)彈性較低，緩沖減振性能差，主要用f載荷比較平穩(wěn)的高速傳動(dòng)。
2.3 鼓形齒式聯(lián)軸器的特點(diǎn)(與直齒式聯(lián)軸器相比有以下特點(diǎn))
2.3.1承載能力強(qiáng).
在相同的內(nèi)齒套外徑和聯(lián)軸器最大外徑下，鼓形齒式聯(lián)軸器的承載能力平均比直齒式聯(lián)軸器提高15～20％，見下表2-3對(duì)比例證：
表2-3 對(duì)比表
2.3.2角位移補(bǔ)償量大.
當(dāng)徑向位移等于零時(shí)，直齒式聯(lián)軸器的許用角位移為1o，而鼓形齒式聯(lián)軸器的許用角位移為1o30'，提高50％。見下圖2-12，在相同的模數(shù)、齒數(shù)、齒寬下，鼓形齒比直齒允許的角位移大。
圖2-12 角位移補(bǔ)償量
1、鼓形齒面使內(nèi)、外齒的接觸條件得到改善，避免了在角位移條件下直齒齒端
棱邊擠壓，應(yīng)力集中的弊端，同時(shí)改善了齒面摩擦、磨損狀況，降低了噪聲，維修周期長(zhǎng)。
2、外齒套齒端呈喇叭形狀，使內(nèi)、外齒裝拆十分方便。
3、傳動(dòng)效率高達(dá)99.7%。
兼顧以上所述類型的比較，選用無彈性元件撓性聯(lián)軸器中的齒式聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，彈性元件的聯(lián)接沒有間隙，不需潤(rùn)滑，維護(hù)方匣，平衡容易，質(zhì)量小，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，但扭轉(zhuǎn)彈性較低，緩沖減振性能差，主要用f載荷比較平穩(wěn)的高速傳動(dòng)。
作為一種傳動(dòng)裝置的鼓形齒聯(lián)軸器是由普通直齒聯(lián)軸器發(fā)展演變而來的，鼓形齒聯(lián)軸器在國外許多先進(jìn)的工業(yè)國家已有種種標(biāo)準(zhǔn)及系列產(chǎn)品，由兩個(gè)鼓形外齒套與一對(duì)直齒內(nèi)齒齒圈等零件組成?？?jī)?nèi)，外齒的嚙合傳遞轉(zhuǎn)矩，并通鼓形外齒套的直齒的內(nèi)齒圈的軸線擺動(dòng)（稱角向位移）來補(bǔ)償倆傳動(dòng)軸線的相對(duì)偏移。齒長(zhǎng)方向的鼓度越大，其角向位移越大，最大達(dá)6°,一般使用推薦1°～1.5°，而舊的齒輪聯(lián)軸器只允許0.5°；從彎曲強(qiáng)度和承載能力來看，在相同的工作條件下鼓形齒聯(lián)軸器傳遞扭矩可提高15～20%。齒長(zhǎng)方向的鼓度，使齒對(duì)接觸情況較好，因此鼓形齒式聯(lián)軸器有傳動(dòng)能力大、角位移大、傳動(dòng)平穩(wěn)、效率高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。因此逐步取代直齒聯(lián)軸器，并廣泛用于冶金機(jī)械，重型、礦山機(jī)械，起重、運(yùn)輸機(jī)械等傳動(dòng)。
本系列鼓形齒聯(lián)軸器，具有結(jié)構(gòu)緊湊、回轉(zhuǎn)半徑小、傳遞轉(zhuǎn)矩大和較大的角向補(bǔ)償量等特點(diǎn)。其中傳遞轉(zhuǎn)矩與CL系列直齒聯(lián)軸器相比提高50%以上，是一種先進(jìn)的鼓形齒式聯(lián)軸器。
2.4 ZWG型鼓形齒聯(lián)軸器
2.4.1構(gòu)成
ZWG型鼓形齒聯(lián)軸器是由內(nèi)齒圈、外齒軸套、端蓋、密封圈、螺塞及緊固件（螺栓、螺母、墊圈）組成，其中螺栓符合GB5782-86，GB27-88。
在整個(gè)ZWG型鼓形齒聯(lián)軸器系列中，內(nèi)齒圈、端蓋外型結(jié)構(gòu)不變，不同檔的內(nèi)齒圈、端蓋對(duì)應(yīng)的尺寸參數(shù)不同，外齒軸套的外型結(jié)構(gòu)則因孔的長(zhǎng)度不同而變化。
2.4.2適用范圍
本系列聯(lián)軸器適用于起重運(yùn)輸、冶金機(jī)械、礦山機(jī)械及其它機(jī)械，傳遞公稱轉(zhuǎn)矩710～1000000N·m，單對(duì)齒角向補(bǔ)償量為△α≤1°
2.4.3聯(lián)軸器根據(jù)負(fù)荷情況、計(jì)算轉(zhuǎn)矩、軸端直徑和工作轉(zhuǎn)速進(jìn)行選擇。
計(jì)算轉(zhuǎn)矩由下式求出：
n
Pw
Tc = kT = k·9550 ≤Tn N·m
= 2.5× 27370
=41055 N·m
式中：Tc — 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 N·m
T — 理論轉(zhuǎn)矩 N·m
Tn — 公稱轉(zhuǎn)矩 N·m
Pw — 驅(qū)動(dòng)功率 kw
n — 工作轉(zhuǎn)速 r/min
k — 工作狀況系數(shù) （見表2-4）
表2-4 工作狀況系數(shù)
工作載荷狀況
工況系數(shù)k
載荷較均勻
1～1.5
載荷變化和沖擊載荷中等
1.5～ 2.5
載荷變化和沖擊載荷大
＞2.5
計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc也可根據(jù)各專業(yè)的計(jì)算方法得到。
根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc值，及設(shè)計(jì)任務(wù)書中給定的許用轉(zhuǎn)速值，查閱鼓形表，初定型
號(hào)為12規(guī)格的基本型鼓形齒聯(lián)軸器
2.4.4代號(hào)表示方法
ZWG 。 。00（ — ）
軸孔型式代號(hào)
聯(lián)軸器規(guī)格序號(hào)（01～21）
產(chǎn)品編號(hào)（由產(chǎn)品分類號(hào)和產(chǎn)品
設(shè)計(jì)順序號(hào)確定）
聯(lián)軸器型式代號(hào)（基本型無代號(hào)）
D—單面法蘭型
Z—帶制動(dòng)輪型
P—帶制動(dòng)盤型
鼓形齒式聯(lián)軸器
2.4.5標(biāo)記示例
根據(jù)任務(wù)書中給定的許用轉(zhuǎn)速和公稱扭矩要求，選擇12規(guī)格的基本型鼓形齒聯(lián)軸器：
例： 產(chǎn)品編號(hào)A7352選用12規(guī)格基本型鼓形齒式聯(lián)軸器
主動(dòng)端：Y型軸孔，A型鍵槽 d=150 Ly=252
Y
Y
從動(dòng)端：Y型軸孔，A型鍵槽 d=150 Ly=252
（ — ）
鼓形齒聯(lián)軸器 150 ×252 ZWG7352.12.00（ — ）
第三章 ZWG基本型鼓形齒式聯(lián)軸器尺寸給定
3.1 型式、基本參數(shù)和主要尺寸
ZWG型——基本型鼓形齒式聯(lián)軸器 (如圖3-1)所示
3.2 其型式、基本參數(shù)和主要尺寸應(yīng)符合規(guī)定
3.2.1主要尺寸
經(jīng)過查閱鼓形表，得出12規(guī)格鼓形齒式尺寸如下：
B=406 Ly=252 Cy=8
D=448 D1=370 D2=286 d=150
3.2.2主要參數(shù)
產(chǎn)品編號(hào)A7352選用12規(guī)格的基本型鼓形齒式聯(lián)軸器
主動(dòng)端：Y型軸孔，A型鍵槽 d=150 Ly=252
Y
Y
（ — ）
從動(dòng)端：Y型軸孔，A型鍵槽 d=150 Ly=252
鼓形齒聯(lián)軸器 150 ×252 ZWG7352.12.00（ — ）
根據(jù)計(jì)算及查表，確定主要鼓形的基本參數(shù)(見表3-1)
表３-１ 參數(shù)規(guī)格
參 數(shù) 名 稱
代號(hào)
數(shù)值
模 數(shù)
m
6 mm
齒 數(shù)
z
52
分 度 圓 壓 力 角
α
20°
外 齒 軸 套 寬 度
b
50
作 用 力 至 根 圓 距 離
h
1.5 m
刀 具 位 移 圓 半 徑
R
121
圖3-1 ZWG型鼓形齒式聯(lián)軸器外型
步驟
說明與理由
結(jié)果
鼓形齒聯(lián)軸器是近二十多年來發(fā)展迅速并得到廣泛應(yīng)用的一種聯(lián)軸器，是由普通直齒聯(lián)軸器發(fā)展演變而來的，其主要區(qū)別在于外齒軸套齒面是呈鼓形的，從角度補(bǔ)償方面最大可達(dá)6°,一般使用推薦1°～1.5°，而舊的齒輪聯(lián)軸器只允許0.5°；從承載能力方面來講，承載能力在相同條件下可提高15~20%。
鼓形齒聯(lián)軸器的薄弱環(huán)節(jié)在齒部，主要是齒的接觸應(yīng)力σH，輪齒的彎曲強(qiáng)度一般都足夠。另外連接內(nèi)齒圈的鉸孔螺栓的規(guī)格及數(shù)量都由設(shè)計(jì)給定，其剪切強(qiáng)度應(yīng)足夠。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書符合設(shè)計(jì)要求，但為了設(shè)備安全運(yùn)行，下面對(duì)所做系列的聯(lián)軸器的齒接觸應(yīng)力、彎曲強(qiáng)度及鉸孔螺栓的剪切強(qiáng)度作一校核計(jì)算。
一．鼓形齒的接觸應(yīng)力
接觸應(yīng)力σH = 0.418
式中：E — 材料彈性模量
E = 2.1×106 kgf / cm2 = 21×104 N / mm2
ρ1— 外齒齒面曲率半徑 mm
ρ1 = (R為刀具位移圓半徑)
ρ1 = =332
Fn — 一個(gè)齒承受的平均法向力
Fn=
根據(jù)計(jì)算得出：外齒齒面曲率半徑為332mm
第四章 鼓形齒聯(lián)軸器強(qiáng)度計(jì)算
步驟
說明與理由
結(jié)果
式中：Tn — 聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩 N·mm
（根據(jù)查鼓形表得Tn=80000000N·mm）
m — 齒輪模數(shù) mm ( 6 )
1
z — 齒輪齒數(shù) ( 52 )
α — 壓力角（為20°）
k — 承載系數(shù)（承載齒數(shù)/總齒數(shù)
取k = 0.75.
Fn =
=
= 13993 N
由此可得出：
σH = 0.418
=0.418
=255 N·mm2
鼓形齒聯(lián)軸器內(nèi)齒圈和外齒軸套材料都為42CrMo,當(dāng)調(diào)質(zhì)硬度為HB246～286時(shí)，許用接觸強(qiáng)度為 [σH]=350N/mm2，當(dāng)調(diào)質(zhì)硬度為HB302～341時(shí)，許用接觸強(qiáng)度為[σH]=400N/mm2 ，上述計(jì)算σH均小于[σH]，接觸強(qiáng)度滿足要求。
根據(jù)查表得k = 0.75計(jì)算出一個(gè)齒承受的平均法向力
為13993 N
由公式計(jì)算出：
σH =255 N·mm2
步驟
說明與理由
結(jié)果
二.彎曲強(qiáng)度
一般齒輪傳動(dòng)中，齒輪同時(shí)工作的齒對(duì)只有一對(duì)或兩對(duì)。而鼓形齒聯(lián)軸器與一般齒輪傳動(dòng)不同，若由于制造誤差等影響，而使載荷集中在一對(duì)齒上，這對(duì)齒受力發(fā)生變形后，另一些齒對(duì)就很快接觸，很快就幾乎使全部齒對(duì)接觸。所以，分擔(dān)在每一個(gè)齒上的作用力相對(duì)減少。彎曲應(yīng)力不會(huì)造成齒的折斷，一般是由于接觸疲勞致使輪齒失效，所以一般設(shè)計(jì)按接觸應(yīng)力計(jì)算，按彎曲應(yīng)力驗(yàn)算。（所以按接觸疲勞應(yīng)力計(jì)算，而驗(yàn)算彎曲應(yīng)力）
彎曲應(yīng)力：σw =
Mt — 彎矩
Mt = Ft·h = Fn·h·cosα= 0.94 Fn·h
=0.94×13993×1.5
=118382 N·mm
W — 抗彎模量 mm3 W =
式中：b — 齒寬 mm （外齒軸套的齒寬）
h — 作用力至跟圓距離 mm ( h = 1.5 m)
Fn — 一個(gè)齒承受的平均法向力
3
s — 根圓處齒厚 mm
= 6×52×
=8.855mm
計(jì)算出彎矩為118382
N·mm
查表得出
h = 1.5 m
所以計(jì)算出
根圓處齒厚
為8.855mm
步驟
說明與理由
結(jié)果
三．鉸孔螺栓剪切強(qiáng)度
鼓形齒聯(lián)軸器內(nèi)齒圈和外齒軸套材料都為42CrMo, 當(dāng)調(diào)質(zhì)硬度為HB302～341時(shí)，許用強(qiáng)度[σb]不小于340N/mm2，此值大于σw計(jì)算值。故彎曲強(qiáng)度滿足要求。
所選規(guī)格鼓形齒聯(lián)軸器螺栓剪切強(qiáng)度計(jì)算：
螺栓 GB27—88
螺栓強(qiáng)度級(jí)別： 8.8
螺栓最小屈服強(qiáng)度： σs=640 N/mm2
螺栓抗拉強(qiáng)度： σb=800 N/mm2
螺栓孔分布圖形如下：
根據(jù)彎曲應(yīng)力公式得出抗彎模量W
為653.4 mm3
步驟
說明與理由
結(jié)果
螺栓工作時(shí)承受純剪， 其剪切應(yīng)力τ應(yīng)滿足：
5
其中
上式中
F——所有螺栓承受的圓周力 N
T——聯(lián)軸器傳遞的轉(zhuǎn)矩 N·m ;
D——螺栓孔分布圓直徑 mm ;
[τ] ——許用剪應(yīng)力；
σs——螺栓的屈服強(qiáng)度 ；
d——螺栓受剪直徑 mm ；
n——螺栓數(shù)量。
==392500 N
=
=40
F=392500 N
40
步驟
說明與理由
結(jié)果
計(jì)算剪切應(yīng)力τ全部小于許用剪切應(yīng)力[τ] ，且安全系數(shù)為3~4，故安全。
四. 結(jié)論：
通過對(duì)聯(lián)軸器的：（1）齒接觸應(yīng)力
（2）彎曲強(qiáng)度
（3）鉸孔螺栓的剪切強(qiáng)度
三種計(jì)算結(jié)果分析，強(qiáng)度方面都滿足要求。驗(yàn)證了12規(guī)格的基本型鼓形齒聯(lián)軸器是符合要求的，可以進(jìn)行大批量生產(chǎn)。
通過對(duì)初選方案（12規(guī)格的基本型鼓形齒聯(lián)軸器）的強(qiáng)度校核計(jì)算分析，驗(yàn)證了12規(guī)格的基本型鼓形齒聯(lián)軸器是符合設(shè)計(jì)要求的。
第五章 CAD/CAM建模及數(shù)控編程
完成上述的機(jī)械設(shè)計(jì)工作后，下一步就是根據(jù)圖紙進(jìn)行CAD-CAM 工作了。CAD/CAM技術(shù)對(duì)工業(yè)界的影響有目共睹，它極大促進(jìn)了產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效益的提高和設(shè)計(jì)制造成本的降低，從一定角度來說，它甚至使生產(chǎn)和設(shè)計(jì)變得生動(dòng)，大大減少了人們的重復(fù)和煩瑣的簡(jiǎn)單勞動(dòng)，使人能最大限度地運(yùn)用自己的頭腦來 完成設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工作，設(shè)計(jì)的生產(chǎn)為了一種創(chuàng)造藝術(shù)品的過程。
當(dāng)前能進(jìn)行 CAD/CAM 工作的軟件有很多，這里選用Unigraphics NX。Unigraphics NX是當(dāng)今世界上先進(jìn)的、高度集成的、面向制造業(yè)的CAD/CAE/CAM 高端軟件。這里選用UG建模后，生成刀具軌跡及程序。
5.1建模、走刀軌跡及程序
1.內(nèi)齒圈加工程序
O0000
（PROGRAM NAME - 01）
( DATE=DO-MM-YY -25-03-06 TIME=HH:MM-13:43 )
N100G21
N102G0G17G40G49G80G90
（UNDEFINED TOOL -1DIA. OFF.-LEN.-1DIA.-6.）
N104T1M6
N106 G0G90X-55.218Y-57.948A0.S3000.M3
N108G43H1Z50.
N110Z0.
N112G1Z-1.F0.
N114X-53.563Y-59.603F1200.
N116X-53.361Y-59.805
N118X-52.298Y-60.819
N120X-50.687Y-62.241
……
……
……
N768X48.459Y-78.977R89.113
N770 X63.331Y-66.857R89.113
N772 X75.26Y-51.832R89.113
……
N778 X88.677Y3.219R89.113
N780 X84.999Y22.048R89.113
N782 X77.371Y39.651R89.113
N784 X66.148Y55.211R89.113
N786 X51.851Y68.004R89.113
N788 X35.145Y77.435R89.113
N790X16.0805Y83.067R89.113
N792X.04Y84.67R89.321
N794G0Z50.
N796M5
N798G91G28Z0.
N800G28X0.Y0.A0.
N802M30
%
2.外齒軸套加工程序
O0000
（PROGRAM NAME - 02）
( DATE=DO-MM-YY -25-03-06 TIME=HH:MM-15:05 )
N100G21
N102G0G17G40G49G80G90
（UNDEFINED TOOL -1DIA.OFF.LEN.-1DIA.-12）
N104T1M6
N106G0G90X-0.052Y75.001A0.S1909M3
N108G43H1Z50.
N110Z1
N112G1Z-1.F0.
N114X-3.991Y74.896F1500
N116X-8.006Y74.572
N118X-12.016Y74.032
N120X-15.991Y73.276
N122X-19.737Y72.357
N124X-20.423Y72.166
N126X-24.042Y71.041
N128X-27.807Y69.647
……
……
N3700 X-26.542Y-12.875
N3702 X-29.678Y-17.589
N3704 X-62.524Y-22.375
N3706X-59.375Y-27.419
N3708X-56.641Y-32.726
N3710X-53.292Y-37.982
N3712X-49.466Y-42.886
N3714X-48.052Y-44.373
N3716G0Z1
N3718Z50
N3720M5
N3722G91G28Z0
N3724G28X0.Y0.Z0.
M30
%
3. 端蓋加工程序
O0000
（PROGRAM NAME - 01）
( DATE=DO-MM-YY -25-03-06 TIME=HH:MM-16.37 )
N100G21
N102G0G17G40G49G80G90
(TOOL-1DIA.OFF.-1LEN.-1DIA.-20)
N104T1M6
N106G0G90G54X-147.5Y-20.A0.S500M3
N108G43H1Z50.M8
N110Z10.
N112G1Z0.F100.
N114X-127.5
N116G3X-107.5Y0.R20.
N118G2X-107.5R107.5
N120X-107.5R107.5
N122G3X-127.5Y20.R20.
N124G1X-147.5
N126Z10
N128G0Z50.
N130M5
N132G91G28Z0.M9
N134G28X0.Y0.A0
N136M01
(TOOL-2DIA.OFF.-2LEN.-2DIA.-10.)
N138T2M6
N140G0G90G54X0.Y87.5.A0.S1200M3
N144G99G81Z0.R10.F100.
N150X-83.217Y27.039
……
……
……
N152Y-27.039
N162Y-27.03
N164X51.431Y70.789
N166X27.039Y-83.217
N168G80
N170M5
N172G91G28Z0.
N174G28X0.Y0.A0.
N176M30
%
第六章 結(jié)論與展望
回首大學(xué)生活，在師友的嚴(yán)格教益和個(gè)人努力下，我已走過了幼稚，邁向了成熟。這一成長(zhǎng)過程，是我人生旅途中的一個(gè)重要階段，它將永遠(yuǎn)銘記在我的心中。
在葛老師的精心指導(dǎo)和個(gè)人的努力下，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)已接近了尾聲，伴隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，大學(xué)的生活也即將結(jié)束了，但不管怎么樣，只要沒有留下什么遺憾那才是最重要的。畢業(yè)設(shè)計(jì)就是我們最后沒有留下遺憾的，也是我們向老師和學(xué)校交的最后一份答卷。由于時(shí)間緊促，還存在一些不足之處，敬請(qǐng)各位老師給予指點(diǎn)。
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我基本了解了聯(lián)軸器從設(shè)計(jì)到加工的整個(gè)過程。
在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我碰到了很多難題，但我最后還是堅(jiān)持了下來。因?yàn)槲抑溃鹤鋈魏我患?，它都存在不同程度的困難。更何況這些只是小的困難，畢竟將來會(huì)有更大的挑戰(zhàn)需要我來面對(duì)。難度，考驗(yàn)，思考，這等等的一切對(duì)于我來說是個(gè)很好的鍛煉，畢業(yè)設(shè)計(jì)它是積累了這三年來所學(xué)的各方面知識(shí)的應(yīng)用，能夠充分調(diào)動(dòng)一個(gè)人的積極性與主動(dòng)性，使理論知識(shí)與實(shí)踐綜合起來，然后去思考問題，解決問題，從而來達(dá)到自己的目標(biāo)。
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致 謝
歷時(shí)三個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在景魏老師的悉心指導(dǎo)下，現(xiàn)已劃上了圓滿的句號(hào)。
在設(shè)計(jì)過程中，景老師及時(shí)的了解我設(shè)計(jì)中遇到的難題，幫助我解決了不少問題。由于本人對(duì)起重機(jī)了解不多，實(shí)踐知識(shí)更是不足，錢老師耐心地給我們講解有關(guān)方面的知識(shí)，使我得以按時(shí)內(nèi)完成設(shè)計(jì)工作。同時(shí)，教導(dǎo)我們不管是在以后的工作還是學(xué)習(xí)中，都要保持治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，景魏老師和其他老師也給我提供了很多幫助，我向他們表示衷心的感謝。
此次設(shè)計(jì)的圓滿和同組其他人員的通力合作也是分不開的，他們給了我許多幫助和指點(diǎn)，在此一并表示感謝！
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