杜克飞

（马鞍山钢铁股份公司，安徽马鞍山 243000）

0 引言

鼓型齿联轴器作为机械传动的重要运动构件，由于其结构的复杂性，为此很多学者对它的力学性能进行了研究，而本文在前人研究结果[1-4]的基础上，利用ANSYS有限元分析软件对鼓型齿联轴器的全齿对接触模型进行了静力学分析，在轴线对中的情况下，利用了有限元方法系统地研究了齿位移圆半径和压力角主要参数对GCL13型鼓形齿联轴器的力学性能和承载性能的影响。为GCL13型鼓形齿联轴器的参数优化提供了理论依据。

1 GCL13型鼓形齿联轴器参数

GCL13型鼓形齿联轴器是由内齿圈、外齿轴套和螺栓组成的。其装配如图1所示。

图1 鼓形齿联轴器的装配图

主要技术参数为：齿数z=80；模数m=2 mm；齿形角α=20°；齿顶高系数=0.8；鼓度系数ε=r/R=160÷265=0.604；公称转矩T=63 kN·m；许用转速n=1850 r/min；两周偏转角ωmax=1.5°；螺栓拧紧力矩MA=149 N·m。

2 有限元模型的建立

2.1 鼓形齿模型的简化

齿轮啮合实际是轮齿齿面之间相互接触作用，它是一种高度非线性行为，为了节省计算资源，应对鼓形齿联轴器的整体模型进行简化，由于只需要了解齿轮两接触面之间的受力情况，所以建立内齿圈和外齿轴套的有限元模型既可。但是如果采用单个齿的有限元模型，则计算结果与建立全部齿轮的计算结果相差较大。综合考虑采用建立全齿模型，如图2所示。

图2 装配体简化模型

2.2 离散模型的建立

为了保证计算精度，本文采用8节点的4面体单元solid185对鼓形齿联轴器划分网格，模型全部采用扫略方法划分得到六面体网格[5-6]，且对关键部位（接触的齿）进行网格细化程序处理，离散模型如图3所示；……