沿船体纵向布置齿轮副齿间侧隙的深化研究.pdf

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1、总第230期2013年第8期舰船电子工程ShipElectronicEngineeringV01．33No．8167沿船体纵向布置齿轮副齿间侧隙的深化研究+夏理元马传本(浙江海丰造船有限公司台州317024)摘要论文从大型船舶在大海中航行时由于受到多种因素影响而发生中垂及中拱弯曲变形的角度对在这种状况下的船体以及沿船体纵向布置机构的变形进行分析计算并进一步进行机构设计的优化。通过对沿船体纵向布置齿轮机构的分析和研究，提出齿侧间隙的设计公式和轮齿磨损量计算式。关键词船体；齿轮；设计优化中图分类号U675．9ArrangementofGearToothFlan

2、kClearancealongtheShipLongitudinalXL～LiyuanMAChuanben(HaifengofZhejiangShipbuildingCo．，LTD，Taizhou317024)Abst哺ctT}lisarticlefromthelargeshipssailingintheseaduetoaffectedbyvariousfactorsintermsofsaggingandhoggingbendingdeformationundertheconditionofthehullandalongthehulllongitudina

3、larrangementmechanismofdeformationanalysisandfurtheroptimi—zationofthedesign．Throughalongthehulllongitudinaldecorateagearmechanismanalysisandresearch，putforwardthedesignformulaofbacklashandtoothwearquantitycalculationformula．KeyWordshull，gear，designoptimizationCl擞Num晰U675．91引言船舶在波

4、浪中航行时，船体发生的中垂及中拱纵向弯曲变形会使沿船体纵向布置的齿轮副机架支座铰链中心距产生缩减，铰链中心距缩减必然会导致齿轮副齿间法向侧隙的缩减Ⅲ。本文将船体中垂及中拱纵向弯曲变形的影响直接计入齿间法向侧隙的计算，从而导出可合理控制其齿侧间隙的简单计算式。AI放大y÷cB由d虬图1静水中沿船体纵向布置齿轮副正常侧隙2纵向弯曲对纵向布置齿轮副机架支座两铰链中心距的影响在船舶上，若沿船体纵向布置齿轮副的机架与船体纵向结构之问采用刚性连接，则在船体发生纵向弯曲变形时，齿轮副机架会随同船体纵向桁材一起发生不同程度的拉伸或压缩变形[2]，如图2，3所示。离船体底面

5、XOY距离为z的齿轮副机架支座两铰链B和C之间名义中心距d的最大变化量11一可写成：cFv．1，‰一l￡(z)ld=1．5蚩l吉一o．45d(1)LJ在齿轮副存在齿侧间隙的情况下，铰链B和C之间的缩减量首先由齿侧间隙和轴承径向游隙等来补偿或抵消，如果不能完全补偿或抵消，剩余缩减量就只能由轴承弹性变形、齿轮轴系弯曲变形、齿轮相互倾轧变形来补偿。3齿轮副机架支座铰链中心距变化引起的齿轮副附加齿间法向侧隙图4(a)为静水条件下沿船体纵向布置的一对齿轮在节点处啮合的情况，挖行为其公法线。令在法线方向上度量的齿间法向侧隙为L，在中心距方向上度量的齿间径向侧隙为J，以

6、及在圆周方向上度量的齿间切向侧隙为j。。它们·收稿日期：2013年2月12日，修回日期：2013年3月19日作者简介：夏理元，男，助理工程师，研究方向：船体结构设计。马传本，男，助理工程师，研究方向：船体电器技术。168夏理元等：沿船体纵向布置齿轮副齿间侧隙的深化研究总第230期之间的关系如图4(b)所示，为直观起见将两齿轮置于对称位置。它们的几何关系为[3]iJr一2t90jr2。co也s8(2)式中，口为分度圆压力角。根据如上分析，铰链B和C之中心距变化量11～必然会引起如图4所示的齿轮副齿间径向侧隙的变化量‰。为了避免前述不良后果的出现，在设计或安装

7、沿船体纵向布置齿轮副时，必须在原静水条件下齿问径向侧隙J，的基础上额外增加附加齿间径向侧隙Jr，，并使它等于rm。。AI放大d诼．莩￡§一≤_N一，，×＼一y一卜一齿轮副机架受压缩All放大图2船体发生中拱弯曲变形时纵向布置齿轮副侧隙的变化AJ放大z竺厂孤J●-—订∥”＼杰({唧j沁；卜～、二一L—二齿轮副机架受拉伸AII放大图3船体发生中垂弯曲变形时纵向布置齿轮副侧隙的变化式(4)所示关系同样也适用于附加径向侧隙Jr，、附加法向侧隙J。，和附加切向侧隙J。。三者之间的关系。因此知=2sinoj盯=2si虬(3)可按式(3)设计附加齿间法向侧隙，以补偿齿轮

8、副支架受压缩减引起的齿间法向侧隙变化。齿轮2／／—奄、陲圆田，、，