鼓形齿联轴器设计
计 算 简 明 适 用 方 法
1、本设计方法的适用范围和特点 (1)允许两轴线角位移(交角偏差)△α≤1.5°，也可△α≤3°，△α 增大，侧隙应增大，承 载能力下降。允许两轴线的径向位移△y=Ltanα，见图 1、图 2。 (2)适用于中、低速重载荷传动。在相同的角位移时，比直齿联轴器的承载能力高 15％～ 20(％3)。安装、拆卸时允许角位移△α≤±5°。 (a)二轴线无径向位移图，2角鼓位形移齿△联α轴器工(b作)二状轴态线径向位移 Ay，内、外相对角位移△
5、结束语
本文提出一种鼓形齿联轴器的设计计算方法，其重点是表 5 及公式(10)，即设计的核心问
题，经实际应用验证该方法可靠适用。
参考文献：
[1] [2]
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安,1987.
2、几何参数与几何尺寸计算 (1)鼓形齿的形成。鼓形齿联轴器的内齿套为普通直齿内齿轮,外齿套为鼓形齿,多采用滚齿 加工，见图 3。滚刀中心 Ou 的轨迹为以 OB 为圆心，R 为半径的圆弧。以 R 为半径的圆弧 称位移圆。一般取 ～ ， R=(0.5 1.9)d R 较小，允许△α 较大，运转较灵活；R 较大，接触强度 较好。本文推荐取 ～ 。 R=(0.5 1)d d 为分度圆直径，Ra=0.5da，鼓形齿的顶圆面为球面的一部 分，对存在△α 时的运转有利。德国 SMS 公司的重载鼓形齿设计采用此方法。 滚齿加工的鼓形齿，在任一垂直于位移圆的截面内齿廓曲线为渐开线。因此当△α=0°时， 鼓对形值齿越与大内，齿误圈差的越啮大合，是见一图条4。共轭渐开线啮合。当△α≠0，将出现非共轭啮合，且△α 的绝 (2)鼓形齿啮合平面、工作圆切面齿廓曲率半径。图 5 为齿廓的曲率半径。
半径不相
等。为简化计算，分别用半径为 、 Re Rt 的圆弧代替，其误差很小，对工程计算足够精确。
这样简化以后，Re、Rt 与 R 有以下关系式：
(1)
(2)
式中 、 为曲率系数， 、 Re Rt 分别为啮合平面和工作圆切面齿廓近似曲率半径， 、 可以计算，但几何参量和计算过程较复杂，此处从略。当 a=20°，对应不同齿数
减轻磨损的方法是润滑充分，润滑油合格干净，提高齿面硬度，精心安装，尽可能减小 △α 和△y。 防止点蚀剥落则需控制齿面接触应力不超过许用值，即强度计算主要计算接触应力。
(a)鼓形齿接触图应力6: 接触应力简图 (b)两圆柱体接触应力 生赫(2)兹接接触触强应度力计。算因公此式可。按如赫图兹公6 式所推示导，鼓齿形面齿受联力轴近器似的两接弹触性强圆度柱计体算相公互式挤。压按，赫接兹触公部式位有产： 式中，El、E2、µ1、µ2 为两接触的弹性模量和泊松比，对于两钢制内外齿，,µ1=µ2=0.3；
φe≈将2．以7上(表参1量)，代并入取上R式=O，.5可d，得ρ1=2.7x0.5d=1.35d。
(图 5)。如取
(9)
如取转矩 T 的单位为 N.m，则上式可写成强度条件式
式中，σHP 为许用齿面接触应力(表 。6)
(10)
表 6 许用应力值
图 7 承载能力系数 4、结构设计 鼓形齿联轴器的一般结构见图 1，本文仅提及结构设计应妥善处理的几点。
的 、 值如表 1，由表 1 可知 、 相差不多。 表 1 曲率系数 ,
注：齿数与表中齿数不同时，可用插入法求得。 非啮(3)合鼓侧形必齿须与有内足齿够啮的合侧的隙最，小而法且向应侧考隙虑。△与α齿、轮鼓传形动齿一套样与，轴鼓装形配齿以联及轴齿器部内加外工齿误啮差对合侧时隙， 的轮影。响。最小保证侧隙 Js，补偿加工误差的侧隙 Jz 见表 2。表 2 中 Jz 适用于 ～7 8 级精度齿
(1)外齿轴套外径
；
(2)内齿圈直径
，以便插齿退刀，D4 应按空心轴承受转矩的强度计算通过。
Hale Waihona Puke 齿圈(3)轴两向内窜、动外时齿鼓宽形中齿线宽距中L点在在满内足齿必的要中的部轴，向内活齿动轮量的的齿前宽提两下端尽点可的能距较离大大。于同模时数应。保证内
(4)鼓形齿的齿顶必须倒角，倒角大小根据内齿齿根圆角半径确定，一般不小于 。 0.1m×45°
5X。1，先并选按定X齿l型和参X数2 计，
算齿厚测量数据。此法加工方便，且可使内、外齿趋向等强度。
(5)几何计算。几何计算公式见表 5。
表 5 几何计算公式
3、强度计算 (1)载荷与损伤形式。鼓形齿联轴器工作时传递转矩，内、外齿接触线上承受法向挤压力，
同齿时间由相于对两滑半动。联因轴此器，鼓损形伤齿形轴式线主有要角是位齿移面△点α 蚀或剥径落向和位磨移损△。y，一将般有在轴点向蚀分剥力落，发导展致到内一、定外程 度时，才发生轮齿折断。
表 2 侧隙 、Js Jz mm
补偿角位移△a 的侧隙 Jα 见表 3；补偿鼓形齿轴套与轴组装膨胀的侧隙 Jc 见表 4。 表 3 侧隙 Jα 表 4 侧隙 Jc
设计齿侧法向侧隙 联轴器装配后未装在轴上且△α=0 时的法向侧隙(3)
(4)
联轴器装在轴上对中精确，且△α=0 时的法向侧隙 联轴器工作，且△a 达到允许值时的法(向5)侧隙
E1
；ω 为单位长度上的载荷，对于鼓形齿为每个齿单位齿 高 上 的 载 荷 ／ ， ／ ； ω=Fn Zh N mm h 为 齿 高 ， h=1.5 m ；
Fn=
；K 为承载能力系数，与△a 有关(图 ；7) T 为传
递的转矩；ρ 为综合曲率半径，
，对于鼓形齿与直齿内齿啮合，内
齿的曲率半径 ，
，即 ，而 ρ=ρ1
图 5 中，D—D 视图为垂直鼓形齿套轴线齿中间截面图；A—A 视图为包含啮合线 AA 且
垂直 垂直
D—D D—D
截平面面的截截面面图图;B—，BA—面A称面工称作为圆啮切合面平。面ge；、Bgt—分B别视为图A为—过A啮、合B点—、B 与截分面圆单相侧切齿且厚
减薄量。
滚齿加工的鼓形齿在 、 A—A B—B 截面内的齿廓为双曲线(插齿加工为椭圆)，各点曲率
(6)
(4)设计中给定侧隙的方法。侧隙给定的方法有多种，如按无侧隙啮合计算外齿轮的公法
线 ， Wn 并给以负偏差，计算内齿圈圆棒测量跨距 M，并给以正偏差；对内、外齿轮加工
采用不同的变位系数，改变齿厚，造成侧隙等。本文推荐的方法见表 取内齿的变位系数 Xz=0.5，然后按要求的侧隙计算鼓形齿的变位系数