小松式機械壓力機主傳動系統中漸開線花鍵的設計計算

安 華（齊齊哈爾二機床集團有限責任公司 設計院，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

小松式機械壓力機主傳動系統的第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，以達到齒輪對中和消除偏載的目的。本文只就主傳動系統中使用的漸開線花鍵進行參數計算。

1 花鍵參數計算

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

表1 主傳動系統花鍵參數計算公式

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，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 花鍵軸扭轉應力

式中：τ——花鍵軸最大扭轉應力，kg/cm2；

表2 跨棒距尺寸M公差表

Kτ——花鍵軸扭轉截面系數，cm-3；

T——花鍵所傳遞的扭矩，kg·cm；

dr——見表1。

2.3 花鍵軸的彎曲應力

式中：σ——花鍵部分的彎曲應力，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，cm-3；

dr、dk——見表1。

2.4 許用值

當花鍵軸的材料選用34CrMol并進行調質處理時，考慮應力集中后的許用值如表3所示。但如果彎曲應力和扭轉應力同時存在，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。已知數據為：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。

計算過程及結果見表4所示。

表4 E4S630-MBC花鍵參數和強度計算

4 結語

小松式壓力機大量采用漸開線花鍵，不但在主傳動中采用，而且在滑塊調整機構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，設計時花鍵的參數計算和強度校核是必不可少的。

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