AGMA 04FTM12-2004
有限要素解析に基づいてリード補正されたインボリュート スプライン接続における歯車の歯の荷重分布が改善されました

規格番号
AGMA 04FTM12-2004
制定年
2004
出版団体
American Gear Manufacturers Association
範囲
インボリュート スプラインは、あるシャフトから別のシャフトへ、またはシャフトとハブの間でトルクを伝達するコンパクトで重量効率の高い手段を提供します。 インボリュート スプラインの歯の寸法と公差は、自動車技術者協会、米国機械学会などによって標準化されており、参考文献 [1] で公開されています。 インボリュート スプライン歯の応力計算の基本方程式は、スプライン歯の荷重がスプライン歯の長さに沿って均一に分布していることを前提としています。 不均一な歯の荷重は、[2] および [3] のような「荷重分布」係数を適用することによって、一部のスプライン定格荷重計算で対処されます。 荷重分散係数は、内部スプライン部材と外部スプライン部材の間の位置ずれ (傾斜) を考慮するために使用されます。 荷重分配係数は、部材間の位置ずれ (傾斜) の大きさと、スプライン歯の端部荷重を軽減して位置ずれに対応するスプライン歯のクラウニングによって影響されます。 スプライン歯の不均一な接触荷重を引き起こす可能性のある別のメカニズムがあります。 [4] では、スプラインの長さがその直径に比べて増加するにつれて、ジョイント内の部材のねじり剛性が長さ方向の接触荷重分布に大きな影響を与えることが報告されています。 この不均一な接触荷重分布は、完全に位置合わせされたスプライン ジョイントで発生する可能性があります。 この機構は、部材の軸の角度のずれには依存せず、むしろ内部部材と外部部材の相対的なねじり剛性とたわみ (ワインドアップ) に依存します。 長いスプラインでは、歯接触荷重はジョイントの開始点付近でピークに達し、その後ジョイントの終点に向かって減少します [4]。 ジョイントの開始点は、シャフトからハブへの場合のように、内側部材から外側部材へ最初にトルクが伝達され始める場所であると考えられます。 内側部材と外側部材が (単純な円筒形状ではなく) 複雑な形状を持つスプライン継手では、ねじれ剛性が継手の長さに沿って不均一に変化する可能性があり、歯接触荷重の分布がさらに不均一になる可能性があります。 実際、複雑な形状を有する一部のスプライン部材には、ねじりたわみに抵抗し、比較的短い歯長にわたって高い接触荷重が生じる非常に硬い「ハードポイント」が存在する場合があります。 このような状況における歯接触荷重の分布を予測することは、非常に困難な場合があります。 図 1 LMR ローター ハブとシャフト (わかりやすくするためにハブの一部を除去) 複雑な形状をもつシャフトとハブの間の比較的長いスプライン ジョイントを使用するアプリケーションの 1 つが CH-47 ヘリコプターで使用されています。 問題のスプラインジョイントは、トルクと回転運動をローターシャフトからローターハブに伝達します。 ローター ハブは、ヘリコプターのローター ブレードに (ラグを介して) 取り付けられ、荷重を伝達します。 相手シャフトを備えたロータハブの断面図を図 1 に示します。 ハブと嵌合するシャフトのスプライン歯は、図に示すように、上部スプラインと下部スプラインの 2 つの長さに分割されており、それらの間にはスプラインのない円筒形セクションがあります。 図2。

AGMA 04FTM12-2004 規範的参照



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