弧形齿联轴器承载能力的有限元分析

徐力琛，李友荣，张伊波，邓 杨

(1.武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室，湖北 武汉，430081；2.武汉钢铁股份有限公司，湖北 武汉，430083)

目前对于弧形齿联轴器齿轮的有限元分析，大多是对单个啮合齿对的分析[3]，或者是将弧形齿联轴器的复杂空间运动，即在啮合的过程中经历纯摆动—复合运动—纯翻转—复合运动—纯摆动的循环运动过程，简化为展开的平面运动，然后进行分析研究[4]，还未见关于弧形齿联轴器内外齿轮全齿的实际啮合状态及其在不同轴间倾角下的承载能力的有限元分析。因此，本文对弧形齿联轴器承载能力进行有限元分析，以期为实际生产中工艺的安排提供理论依据。

1 弧形齿联轴器齿轮副的技术参数

本文以某钢铁企业热连轧精轧机组主传动系统弧形齿联轴器为例进行分析。该弧形齿联轴器齿轮副的基本参数如表1所示。

表1 弧形齿联轴器齿轮副的参数

由生产现场提供的资料得知，联轴器齿轮副内外齿轮的材料均为17CrNiMo6，齿面硬度HRC为58～62，泊松比μ=0.3，弹性模量E=207 GPa，工作额定扭矩T=997.18 kN·m。

根据文献[5]，失效概率取为1%时，齿轮接触疲劳极限应力σHlim=1497 MPa，弯曲疲劳极限应力σFlim=324 MPa。

2 齿轮副三维模型的建立

图1所示为弧形齿联轴器齿轮副齿形示意图。弧形齿联轴器齿轮副外齿轴套的齿顶和齿根表面是弧面，齿的端面两侧也是弧面，齿厚从中心到两边逐渐减小，而与它相啮合的内齿圈上的齿则为直齿。

利用PRO/E软件建立齿轮副直齿内齿圈和弧形外齿轴套的三维模型，如图2、图3所示。……