小松式机械压力机主传动系统中渐开线花键的设计计算

安 华（齐齐哈尔二机床集团有限责任公司 设计院，黑龙江 齐齐哈尔 161005）

小松式机械压力机主传动系统的第1级、第2级齿轮传动，相对来说工作扭矩较小，轴和齿轮之间的周向固定适合使用渐开线花键。这种场合下渐开线花键不但可传递扭矩，而且可使人字齿轮在传动中沿花键自动轴向串动，以达到齿轮对中和消除偏载的目的。本文只就主传动系统中使用的渐开线花键进行参数计算。

1 花键参数计算

主传动系统中使用的渐开线花键一般模数m=5，变位系数 x=0.8，压力角 α=20°，齿数 Z=22～66，齿侧定心，其参数计算公式如表1所示。

表1 主传动系统花键参数计算公式

2 花键强度校核

2.1 花键轴（套）面压

式中：p——花键轴面压，Kg/cm2；

Kp——断面系数，cm-2；

T——花键传递的扭矩，kg/cm2；

L——花键长度，cm；

h——有效齿高，mm；

Dk、dk、Z——见表1。

2.2 花键轴扭转应力

式中：τ——花键轴最大扭转应力，kg/cm2；

表2 跨棒距尺寸M公差表

Kτ——花键轴扭转截面系数，cm-3；

T——花键所传递的扭矩，kg·cm；

dr——见表1。

2.3 花键轴的弯曲应力

式中：σ——花键部分的弯曲应力，kg/cm2；

M——花键截面上的最大弯矩，kg·cm；

Z——花键截面的抗弯截面系数，cm-3；

dr、dk——见表1。

2.4 许用值

当花键轴的材料选用34CrMol并进行调质处理时，考虑应力集中后的许用值如表3所示。但如果弯曲应力和扭转应力同时存在，则σ和τ的许用值如图1。

表3 渐开线花键轴许用应力值

图1 σ和τ的许用值

3 计算实例

以我公司为南昌江铃生产的E4S630-MBC单动压力机离合器轴上小齿轮渐开线花键为例。已知数据为：m=5，Z=40，x=0.8，α=20°，齿轮传递的扭矩T=400×105kg·cm，花键截面最大弯矩 M=2.8×105kg·cm，花键长度L=15.5cm。

计算过程及结果见表4所示。

表4 E4S630-MBC花键参数和强度计算

4 结语

小松式压力机大量采用渐开线花键，不但在主传动中采用，而且在滑块调整机构的工作台行走传动中也采用花键连接与传递扭矩。特别是在高速轴和多级齿轮传动中采用花键来提高传动精度，降低传动噪声。因此，设计时花键的参数计算和强度校核是必不可少的。

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