【文章內容簡介】 直齒圓柱齒輪傳動的受力分析依據作用力與反作用力的關系，作用在主動輪和從動輪上各對應的力大小相等、方向相反。從動輪上的圓周力是驅動力，其方向與回轉方向一樣；主動輪上的圓周力是阻力，其方向與回轉方向相反；徑向力各自指向各輪輪心（內齒輪為遠離輪心方向）。 校核齒面接觸疲勞強度（1） （2）由文獻表85查得材料的彈性影響系數（均采用鑄鋼制造）。（3）由文獻圖815查得節(jié)點區(qū)域系數=。（4）由文獻式（89）得 （5）同前，,。（6）由文獻圖819查得接觸疲勞壽命系數,。（7）由文獻圖821e按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強度極限=1200Mpa。（8）計算接觸疲勞許用應力。取失效概率為，安全系數,由文獻式（815）得： （9）由文獻式（810），代入中的小者，則 所以強度足夠。6 連接軸和鍵的選擇 連接軸的類型和用途連接軸是與刀盤軸連接的傳動部件，其作用是將由齒輪機座或減速器或者直接由電動機傳來的運動和力矩傳遞給刀盤軸。由于分條圓盤剪的上刀盤軸是需要垂直運動的，所以連接軸需要以一定的傾角范圍工作。通常用的連接軸有萬向接軸、梅花接軸和齒式接軸。 連接軸的類型和用途連接軸類型允許傾角/（）主要特點十字鉸鏈萬向接軸滑塊式8~10傳遞扭矩大，耐沖擊負荷，有色金屬材料消耗多，維修量大十字軸式8~12傳遞扭矩大，易于標準化，維修方便梅花接軸1~價格便宜，沖擊振動大，易于更換聯合接軸1~兩種不同萬向節(jié)的組合，使用兩端不同形式的軸頭齒式接軸弧面齒形接軸約6一般1~3傳動平穩(wěn)，傳遞扭矩大，使用壽命長，易于標準化，維修方便 萬向連接軸的設計萬向連接軸應具有下列工作性能:（1）能補償兩軸線的偏移或相對位移。（2）當傳遞沖擊載荷和周期性振動載荷時，具有緩沖和吸振的能力。（3）能保護機器不致因過載而損壞。依據連接軸的工作情況，選用滑塊式萬向接軸的結構，滑塊式萬向接軸的材料一般多選用45鍛鋼。鉸鏈中的滑塊材料，一般選用耐磨青銅ZQAL94制造，但容易磨損，壽命較低，青銅的消耗量大。為了節(jié)省有色金屬，可以采用MC尼龍6等工程塑料滑塊，此外，采用復合結構的滑塊也具有一定的實用價值。，主要由扁頭叉頭銷軸（方軸）3和滑塊4等4個零件組成。在接軸叉頭2的徑向鏜孔中，裝有定位凸肩（在鏜孔中心線方向固定滑塊的位置）的半月牙形青銅或工程塑料滑塊4，在兩個滑塊之間裝有上下具有軸頸的銷軸3，銷軸的軸身斷面為方形或圓形。將帶有切口的扁頭1插入兩個滑塊之間，銷軸3剛好位于扁頭的切口之中，這樣叉頭和扁頭即形成一個虎克鉸鏈，叉頭徑向鏜孔的中心線II和銷軸的中心線IIII分別為虎克鉸鏈的兩個中心線。 滑塊式萬向接軸的鉸鏈結構1扁頭；2叉頭；3銷軸；4滑塊接軸鉸鏈的主要構造尺寸是叉頭直徑D、徑向鏜孔直徑d和扁頭厚度c。這些構造尺寸一般按照與刀盤軸最小直徑的比例關系而定。刀盤軸端的叉頭直徑為： 叉頭的鏜孔直徑為： 扁頭厚度為： 扁頭長度為： 接軸體直徑為： 滑塊式萬向接軸的強度計算 帶有切口的扁頭強度計算由滑塊方面?zhèn)鱽淼妮d荷傳遞給帶有切口的扁頭，可近似地認為其表面的單位壓力呈三角形分布，所以，其合力P的作用點位于三角形的重心，也就是距離外表面b3的位置。合力P可按下式計算： 式中 ——接軸傳遞的扭矩； ——扁頭的總寬度； ——扁頭一個交叉的寬度。 帶切口的扁頭受力簡圖合力P對于危險斷面II將產生彎曲力矩和扭轉力矩，其大小分別等于： 式中 ——合力P對于斷面II的彎力臂，它等于： 式中 ——萬向接軸的傾角；——接軸鉸鏈中心至斷面II的距離。 斷面II中的彎曲應力和扭轉應力分別為： 式中 ——扁頭厚度/； ——計算矩形斷面的抗扭斷面系數所使用的系數，與比值有關，當抗扭斷面系數寫成形式時。 與的關系12346合成應力為： 叉頭強度計算叉頭的每個叉股承受滑塊傳來的壓力,在垂直于扁頭的斷面AA上,壓力近似地認為按三角形分布（）。力P的作用點位于距鉸中心線的地方,其中是一個叉股的寬度。合力P的大小等于： 式中 ——接軸傳遞的扭矩。 叉頭強度計算簡圖如果在AA斷面中心線上加上兩個大小等于P，而方向相反的力和,就可以看出將有力偶(由于P和形成)作用在叉股上，此外，還有力在叉股上引起的彎曲應力、拉應力和剪切應力。在叉頭的叉股上取任意一個斷面II，其上將作用有下列力矩和力：（1）對該面中性線xx的彎曲力矩： 式中 ——力P的彎曲力臂，其大小等于： 式中 、——II斷面中性線的坐標。（2）拉力: 式中 ——斷面II相對于斷面AA的傾角；——斷面II的傾角。（3）對于該斷面yy軸的彎曲力矩： （4）對該斷面的扭轉力矩： 在上述力和力矩的綜合作用下，斷面II中的最大應力將發(fā)生在EF線上的B點或是E和F點。（1）在EF線上，由彎曲力矩產生的彎曲應力為： 式中 ——對軸線xx的截面系數。（2）由力N產生的拉應力為： 式中 F——斷面II的斷面面積。（3）由力距在E點或F點所產生的彎曲應力為： 式中 ——斷面II對于yy軸的斷面系數。（4）在B點將發(fā)生最大扭轉應力，其值為： 式中 ——斷面II的B點處抗扭斷面系數。 叉股斷面分析B點處的合成應力。將弓形叉股簡化成面積相等的梯形（），則II斷面的抗彎斷面系數可近似地按下式計算： 斷面B點的抗扭斷面系數可按下式計算： 式中 r——弓形弧的半徑； h——弓形面的高度。所以，B點處的合成應力為： E及F點的合成應力為： 軸體強度計算因為傾角的存在，接軸體在工作過程中，承受扭轉作用的同時還承受彎曲作用。當傾角較小時，彎矩值也較小，可忽略不計。軸體中的剪力按下式計算：時： 時： 式中 ——接軸體的最小直徑。 萬向接軸的許用應力和安全系數萬向接軸是分條圓盤剪的重要部件,而其徑向的結構尺寸受到刀軸直徑的限制,因此,其安全系數通常只能達到5。確定安全系數后，萬向接軸的許用應力為： 式中 ——材料的抗拉強度/Mpa； n——安全系數，最小安全系數不應小于5。 鍵的選擇 鍵的尺寸選擇這里針對刀盤軸上鍵的選取，綜合以上因素，選用平鍵聯接，查普通平鍵聯接（摘自GB/10952003，GB/10962003）。根據刀盤軸的公稱直徑d=260mm,選擇鍵。 鍵聯接強度計算平鍵聯接，其主要失效方式是鍵、刀盤軸、刀盤三者中最弱的作業(yè)面被壓潰。因而，對于平鍵聯接一般只按作業(yè)面上的擠壓強度和磨損強度核算。假定載荷在鍵的作業(yè)面上均勻分布，一般平鍵聯接的強度條件為： 式中 T——傳遞的轉矩/； k——鍵與刀盤鍵槽的接觸高度，k=，此處h為鍵的高度； l——鍵的工作長度/mm； d——軸的直徑/mm； ——鍵、軸、刀盤三者中最弱材料的許用擠壓應力/Mpa； ——鍵、軸、刀盤三者中最弱材料的許用壓力/Mpa； 鍵聯接的許用擠壓應力、許用壓力 （單位：Mpa）許用值聯接工作方式鍵或刀盤、軸的材料載荷性質靜載荷輕微沖擊沖擊靜聯接鋼120~150100~12060~905040307 聯軸器與齒輪機座 聯軸器的分類按照聯軸器的性能可分為剛性聯軸器和撓性聯軸器。剛性聯軸器對所聯兩軸間的相對位移缺乏補償能力，但有結構簡單，制造容易，不需維護，成本低等特點，而仍有其應用范圍；撓性聯軸器中又分為無彈性元件的撓性聯軸器和帶彈性元件的撓性聯軸器。前一類只具有補償兩軸間相對位移的能力，后一類因裝有彈性元件，不僅可以補償兩軸間的相對位移，而且具有緩沖減振的能力。 聯軸器的選擇根據傳遞載荷的大小，刀盤軸轉速的高低，被聯接兩部件的安裝精度，參考各類聯軸器特性，選擇一種合適的聯軸器類型。具體選擇時可考慮以下幾點:所聯接兩個軸的軸徑；傳遞的轉矩大小和性質以及對緩沖減振功能的要求；聯軸器的工作轉速高低和引起的離心力大小；兩軸相對位移的大小和方向；聯軸器的可靠性和工作環(huán)境，以及成本。根據以上幾點選取聯軸器如下：在電機軸與減速機軸之間選取聯軸器型號為HL8，減速機軸和齒輪機座之間，以及傳動軸和剪切機輸入軸之間的聯軸器型號為HL10查閱文獻[17]。 彈性柱銷聯軸器主要尺寸和特性參數型號公稱轉矩許用轉速軸孔直徑軸孔長度D質量轉動慣量Y型型鐵鋼LLHL8100001600212080，85，90，95，100，110，(120),(125)212167212360119HL102500011201560110，120，125212167212480322130，140，150252202252160，(170),(180)302242302 聯軸器的強度計算以減速器輸出軸與齒輪機座的軸之間的聯軸器為例進行強度校核。聯軸器的承載能力與材料屬性和熱處理有關，也與兩軸相對位移的方向和位移量大小有關，而且還與嚙合齒面間的滑動速度和潤滑狀態(tài)有關，對于標準聯軸器，可按標準規(guī)定的方法驗算： 式中 ——聯軸器的許用轉矩/； T——聯軸器長期承受的理論轉矩/； ——聯軸器工作條件系數。所以： 齒輪機座的作用及類型為了將電動機或減速器的扭矩分配給每個刀盤軸，除電動機單獨傳動每個刀盤軸的情況外，大多數分條圓盤剪的主傳動系統中都設有齒輪機座。因為齒輪機座傳遞的扭矩較大，而中心距又受到刀盤軸中心距的限制，為了滿足強度要求，齒輪的模數較大（8~45），齒寬較寬（~），而齒數較少，通常為22~44。齒輪機座的箱體有高立柱式、矮立柱式和水平剖分式三種形式。齒輪機座通常直接安裝在基礎上，安裝方式有兩種，一種是將整個底座都安放在基礎上，另一種是由地腳安裝在基礎上。 齒輪機座的結構齒輪機座由齒輪軸、軸承及軸承座和機蓋等主要部件組成。由于傳遞的扭矩大，因此傳動軸的直徑很大，相比之下，齒輪的直徑很小，所以一般與傳動軸作成一體，即齒輪軸。齒輪多做成具有漸開線齒形的人字齒，這樣，只能將一根軸的一端在軸向予以固定，而另外一根齒輪必須設計成軸向游動的，在運轉過程中依靠人字齒的嚙合自動定位，從而避免載荷在兩側斜齒上的不均勻分布。另外，在溫度發(fā)生變化時，相嚙合的齒輪軸均可自由伸縮，保證正常嚙合。在齒輪機座中采用雙圓弧齒輪軸，可提高齒輪軸的使用壽命和承載能力，使齒輪軸的外形尺寸減小。齒輪軸的材料為440Cr、32Cr2MnMo、35SiMn2MoV、40CrMn2MoV等。由于分條圓盤剪齒輪箱齒輪軸的齒面接觸應力很高,應采用硬齒面,齒面淬火硬度為HB480~570。齒輪機座的軸承主要采用滾動軸承，齒輪機座箱體應保證齒輪傳動具有良好的密封性，并具有足夠的剛性，以使軸承具有堅固的支撐，為此，應盡可能加強箱體軸承處的強度和剛度。由于齒輪箱大多是單件或少量生產，為了降低成本，機座的箱體采用鍛焊結構或鑄焊結構。8 系統的潤滑 潤滑劑的作用機械零件的表面在接觸的時候產生相對運動，在此過程中，避免不了會產生摩擦。假如潤滑不當，效率會下降，并且引起發(fā)熱、振動、噪聲等。由于零件磨損，機械精度下降，壽命降低，影響了正常工作而發(fā)生早期報廢。因此，在機械設計中，潤滑是一個很重要的問題。在機械的摩擦副中加潤滑劑的主要作用是：（1） 減小摩擦因數，提高機械效率。（2） 減輕磨損，延長機械使用壽命。（3） 液體潤滑劑能帶走摩擦所產生的熱量，使零件的表面工作溫度下降。（4） 循環(huán)潤滑能起排污作用。（5） 點、線接觸的摩擦表面，油膜能起到緩沖吸振的作用，能夠將載荷分布到較大的面積上，使最大應力下降。（6） 緩蝕、密封。 潤滑方式的選擇 軸承的潤滑滾動軸承潤滑的作用是降低摩擦阻力、減少磨損、防止銹蝕，同時還可以起到散熱、減小接觸應力、吸收振動等作用?？紤]軸承潤滑時，選用脂潤滑方式，潤滑膜強度高，能承受較大的載荷，不易流失，容易密封，能防止灰塵等雜物侵入軸承內部，對密封要求不高，一次加脂可以維持相當長的一段時間。其缺點是：摩擦損失大，散熱效果差。對于那些不便經常添加潤滑劑的部位，或不允許潤滑油流失而導致污染產品的工業(yè)機械來說，這種潤滑方式十分適宜。潤滑脂的填充量要適中，一般為軸承內部空間容積的。 齒輪傳動的潤滑齒輪在傳動時，相嚙合的齒面間有相對滑動，因此就要發(fā)生沖突和磨損，添加動力消耗，降低傳動效率。特別是高速傳動，就更要做好齒輪的潤滑。齒輪嚙合面之間需要加入潤滑劑，能夠防止金屬直接碰觸，減小摩擦損耗，還能夠散熱及防銹蝕。因而，對齒輪傳動系統進行必要的潤滑，能夠大大改善輪齒的工況，確保運轉正常及預期的壽命。通用閉式齒輪傳動，其潤滑方法依據齒輪圓周速度大小決定。當齒輪的圓周速度時，通常是將大齒輪輪齒浸入油池中進行浸油潤滑。這樣，齒輪傳動時，就把潤滑油帶到嚙合的齒面上，也能將油甩到箱壁上，借以散熱。齒輪浸入油中的