小松式機械壓力機主傳動系統(tǒng)中漸開線花鍵的設(shè)計計算

安 華（齊齊哈爾二機床集團(tuán)有限責(zé)任公司 設(shè)計院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

小松式機械壓力機主傳動系統(tǒng)的第1級、第2級齒輪傳動，相對來說工作扭矩較小，軸和齒輪之間的周向固定適合使用漸開線花鍵。這種場合下漸開線花鍵不但可傳遞扭矩，而且可使人字齒輪在傳動中沿花鍵自動軸向串動，以達(dá)到齒輪對中和消除偏載的目的。本文只就主傳動系統(tǒng)中使用的漸開線花鍵進(jìn)行參數(shù)計算。

1 花鍵參數(shù)計算

主傳動系統(tǒng)中使用的漸開線花鍵一般模數(shù)m=5，變位系數(shù) x=0.8，壓力角 α=20°，齒數(shù) Z=22～66，齒側(cè)定心，其參數(shù)計算公式如表1所示。

表1 主傳動系統(tǒng)花鍵參數(shù)計算公式

2 花鍵強度校核

2.1 花鍵軸（套）面壓

式中：p——花鍵軸面壓，Kg/cm2；

Kp——斷面系數(shù)，cm-2；

T——花鍵傳遞的扭矩，kg/cm2；

L——花鍵長度，cm；

h——有效齒高，mm；

Dk、dk、Z——見表1。

2.2 花鍵軸扭轉(zhuǎn)應(yīng)力

式中：τ——花鍵軸最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，kg/cm2；

表2 跨棒距尺寸M公差表

Kτ——花鍵軸扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)，cm-3；

T——花鍵所傳遞的扭矩，kg·cm；

dr——見表1。

2.3 花鍵軸的彎曲應(yīng)力

式中：σ——花鍵部分的彎曲應(yīng)力，kg/cm2；

M——花鍵截面上的最大彎矩，kg·cm；

Z——花鍵截面的抗彎截面系數(shù)，cm-3；

dr、dk——見表1。

2.4 許用值

當(dāng)花鍵軸的材料選用34CrMol并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理時，考慮應(yīng)力集中后的許用值如表3所示。但如果彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力同時存在，則σ和τ的許用值如圖1。

表3 漸開線花鍵軸許用應(yīng)力值

圖1 σ和τ的許用值

3 計算實例

以我公司為南昌江鈴生產(chǎn)的E4S630-MBC單動壓力機離合器軸上小齒輪漸開線花鍵為例。已知數(shù)據(jù)為：m=5，Z=40，x=0.8，α=20°，齒輪傳遞的扭矩T=400×105kg·cm，花鍵截面最大彎矩 M=2.8×105kg·cm，花鍵長度L=15.5cm。

計算過程及結(jié)果見表4所示。

表4 E4S630-MBC花鍵參數(shù)和強度計算

4 結(jié)語

小松式壓力機大量采用漸開線花鍵，不但在主傳動中采用，而且在滑塊調(diào)整機構(gòu)的工作臺行走傳動中也采用花鍵連接與傳遞扭矩。特別是在高速軸和多級齒輪傳動中采用花鍵來提高傳動精度，降低傳動噪聲。因此，設(shè)計時花鍵的參數(shù)計算和強度校核是必不可少的。

[1]何德譽，主編.曲柄壓力機.北京：機械工業(yè)出版社，1983.

[2]中日?？?壓力機理論與實踐（日文版）.1973.

[3]小松式壓力機設(shè)計資料.齊齊哈爾二機床（集團(tuán)）有限公司內(nèi)部資料.1987.

[4]師后龍，何光軍，鹿新建，等.曲柄壓力機的傳動系統(tǒng)及發(fā)展趨勢[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2010，45（4）.

[5]沈陽礦山機器廠工人大學(xué)曲柄壓力機設(shè)計小組.曲柄壓力機電機功率的簡化計算方法.鍛壓裝備與制造技術(shù)，1976，11（3）.