齿轮联轴器的结构与特点

在行星齿轮传动中，广泛使用齿轮联轴器来保证浮动机构中的浮动构件在受力不平衡时产生位移，以使各行星轮之间载荷分布均匀。齿轮联轴器有单联和双联两种结构，其结构简图及特点见下表

齿轮联轴器的类型

名  称

简  图

特  点

单联齿轮

联轴器

内齿套固定不动，浮动齿轮只能偏转一个角度，因而会引起载荷沿齿宽方向分布不均匀，为改善这种状况，需有较大的轴向尺寸，推荐L/b＞4

为了减小轴向尺寸常用于无多余约束浮动机构中

双联齿轮

联轴器

内齿套浮动，因此浮动齿轮可以平行位移，保证了啮合齿轮的载荷沿齿宽均匀分布。如果太阳轮直径较大，可以制成如图b所示的结构，这样既可减小轴向尺寸，又可减小浮动件的质量

注：为便于外齿轮在内齿套中转动，通常外齿轮齿顶沿齿向做成圆弧形，或采用鼓形齿轮。

齿轮联轴器采用渐开线齿形，按其外齿轴套轮齿沿齿宽方向的截面形状区分有直齿和鼓形齿两种(见图1)。直齿联轴器用于与内齿轮(或行星架)制成一体的浮动用齿轮联轴器，其许用倾斜角小，一般不大于0.5°，且承载能力较低，易磨损，寿命较短。直齿联轴器的齿宽很窄，常取齿宽与齿轮节圆之比b_w/d'＝0.01~0.03。鼓形齿联轴器许用倾斜角大(可达3°以上)，承载能力和寿命都比直齿的高，因而使用越来越广泛。但其外齿通常要用数控滚齿机或数控插齿机才能加工(鼓形齿的几个几何特性参数见图2)。鼓形齿多用于外啮合中心轮(太阳轮)或行星架端部直径较小、承受转矩较大的齿轮联轴器。鼓形齿的齿宽较大，常取b_w/d'＝0.2~0.3。齿轮联轴器通常设计成内齿圈的齿宽b_n稍大于外齿轮的齿宽b_w，常取b_n/b_w＝1.15~1.25

图1  联轴器轮齿截面形状

图2  鼓形齿的几何特性参数图示

R—鼓形齿的位移圆半径；b_w—鼓形齿齿宽；R_t—鼓形齿工作圆切向截面齿廓曲线的曲率半径；

S_da1—齿顶圆球面直径；R_e—鼓形齿法向截面齿廓曲线的曲率半径；g_t和g_e—鼓形齿单侧减薄量；α—压力角

齿轮联轴器内齿套外壳的壁厚δ按浮动构件确定。太阳轮浮动的联轴器，取δ＝(0.05~0.10)d'。当节圆直径较小时，其系数取大值，反之取小值。内齿套浮动的联轴器，为降低外壳变形引起的载荷不均，应设计成薄壁外壳。其壁厚δ与其中性层半径ρ之间的关系为δ≤(0.02~0.04)ρ

为限制联轴器的浮动构件轴向自由窜动，常采用矩形截面的弹性挡圈或球面顶块作轴向定位，但均须留有合理的轴向间隙。球面顶快间隙取为j_o＝0.5~1.5mm，而挡圈的间隙按式j_o＝d'E_xx/L_g确定，式中，d'—联轴器的节圆直径，mm；E_xx—浮动构件的浮动量，mm；L_g—联轴器两端齿宽中线之间的距离，mm

联轴器所需倾斜角Δα根据被浮动构件所需浮动量E_xx确定，其计算式为：Δα(弧度)＝E_xx/L_g。当给定Δα时，也可按此式确定联轴器长度L_g(见图3)。联轴器许用倾斜角推荐采用Δα≤1°，最大不超过1.5°

图3  倾斜角Δα的确定

齿轮联轴器大多数采用内齿齿根圆和外齿齿顶圆定心的方式定心；配合一般采用F8/h8或F8/h7。某些加工精度高，侧隙小的齿轮联轴器，也采用齿侧定心，径向则无配合要求。由于要满足轴线倾斜角的要求，齿轮联轴器的侧隙比一般齿轮传动要大；所需侧隙取决于浮动构件的浮动量、轴线的偏斜度和制造、安装精度等。从强度考虑，可以将所需总侧隙大部或全部分配在内齿轮上