液压张拉机结构设计

摘要

液压张拉机主要作用在铁路枕轨，其功能是通过液压拉伸使钢筋产生

均匀的预应力，并通过螺母锁紧，使应力在水泥成型中得以保持在钢筋混

泥土轨枕中，混泥土抗压不抗拉，抗拉强度约为抗压1/17—1/18,延伸率

低；而钢筋抗拉，延伸率高。同样程度上，水泥开裂。为防止水泥开裂，

钢筋受拉强度最大能达200—400kg/cm2o合理使用材料，在工作前先是

水泥受压。钢筋受到一定程度拉伸，大大地提高了材料利用的合理性。于

是产生了预应力混泥土轨枕。这次设计，我主要承担拉伸机原理设计和电

气液压设计。

液压伸伸机主要由两部分组成主体和液压系统，主体包括油缸，锁紧

机构，导轨，电气控制系统；液压系统是机器的源动力，利用液压泵产生

动力带动机器工作。

本次设计采用了国内未见的非自锁夹具，具有锚夹可靠，操作简单，

通过液压电气控制，高程度的自动化，高效率的优点。液压张拉机是预应

力水泥轨生产线中的专用设备，水泥轨已经替代了老式的木枕具有成本

低，性能好，节约木材等优点。

关键词：液压拉伸机；液压缸；锁紧；锚夹；液压控制系统

I

Abstract

Tensionhydraulicmachineamajorroleintherailwaytrackspillow,its

functionsthroughthehydraulictensioningprestressedreinforcedauniform,

andthroughthelocknut,sothatthestressintheformingofcementreinforced

HunNitubemaintainedinthesleeper,mixedSoilcompressionisnottensile,

compressivestrengthofabout1/17-1/18,extendingthelowrateandthetensile

steel,thehighrateofextension.Thesameextent,cementcracking.Toprevent

crackingcement,reinforcedbythestrengthofthelargestto200-400kg/cm2.

Rationaluseofmaterials,intheworkbeforethefirstcementunderpressure.

Tensilesteeltoacertainextent,greatlyincreasedtheuseofmaterialsis

reasonable.ThereforeproducedaprestressedHunNitusleeper.Thedesign,1

Tensionismainlyresponsibleforthedesignprinciplesofhydraulicand

electricaldesign.

Tensionhydraulicmachinemainlybythetwomaincomponentsand

hydraulicsystem,includingthemainfueltank,locking,rails,theelectrical

controlsystem;hydraulicsystemisthesourceformachinery,powergenerated

byhydraulicpumpdrivenmachinework.

Thedesignusesnodomesticnon-self-lockingfixture,withanchorfolder

reliable,simpleoperation,throughhydraulicelectricalcontrol,ahighdegreeof

automation,highefficiencyadvantages.Tensionhydraulicmachineis

prestressedconcreteraillineinthespecialequipment,cementtrackhasbeen

replacedbyold-fashionedwoodenpillowwithlow-cost,goodperformance,the

advantagesofsavingwood.

Keywords：Tensionhydraulicmachine;hydrauliccylinder;locking;anchor

folder;hydrauliccontrolsystem

目录

摘要.............................................................I

Abstract....................................................................................................................II

第1章绪论......................................................1

第2章液压缸结构设计...........................................2

2.1设计参数与设计要求........................................2

2.1.1设计参数...............................................2

2.1.2设计要求...............................................2

2.2液压缸整体设计方案........................................2

2.3液压缸具体结构设计........................................2

2.3.1缸筒计算...............................................2

232缸筒厚度计算...........................................4

2.3.3缸筒厚度验算...........................................6

2.3.4缸筒连接方案选择.......................................8

2.3.5螺纹联结防松...........................................8

2.3.6螺纹联结校核...........................................8

2.3.7活塞结构设计...........................................9

2.3.8端盖..................................................10

2.3.9活塞杆材料选择........................................10

2.3.10导向方案选择.........................................12

2.3.11密封设计..............................................12

2.3.12防尘装置.............................................18

本章小结......................................................19

第3章锁紧机构设计............................................20

3.1锁紧机构方案确定..........................................2()

3.2锁紧机构组成.............................................20

3.3液压马达工作恃况.........................................20

3.4锁紧机构设计.............................................2()

3.4.1锁紧齿轮设计..........................................20

3.4.2锁紧机构弹簧设计......................................23

本章小结......................................................24

第4章锚夹结构设计............................................25

4.1锚夹结构整体设计方案.....................................25

ill

4.2锚夹结具体体设计..........................................25

4.2.1夹片楔形角计算........................................25

4.2.2锚夹原理分析..........................................27

4.2.3止推弹簧设计..........................................31

本章小结......................................................32

第5章导轨设计................................................33

5.1设计参数..................................................33

5.2设计方案分析.............................................33

5.3滚动导轨设计.............................................33

5.3.1滚动导轨结构选择......................................33

5.3.2导轨预紧..............................................34

本章小结......................................................34

第6章液压控制系统设计........................................35

6.1整体方案设计..............................................35

6.2液压泵选择................................................35

6.3具体回路设计..............................................36

6.3.1调压回路..............................................36

6.3.2卸荷回品各..............................................36

6.3.3保压回路..............................................37

6.3.4调速回路..............................................37

6.3.5换向阀的选择..........................................38

本章小结......................................................38

结论............................................................39

致谢............................................................40

参考文献........................................................41

IV

第1章绪论

液压张拉机系统，此次设计是一个预演项目，目的是模拟真实的过

程，为以后真实作提供参考依据。本装置是为了实现必要的生产，通过液

压张拉机使钢筋产生均匀的预应力，主要作用于在铁路路枕轨。本装置要

求具有较高的适应能力和较高的工作效率，正因为其重要性，所以我在设

计的过程中一直以非常认真的态度来对待，计量来满足其性能要求和工作

要求。

在整个设计过程中，要完成的主要工作是：液压缸的结构设计，锁紧

机构的设计，锚夹结构设计，导轨设计，液压控制系统设计，电器控制原

理图的设计，各个构件的选择也设计、总体方案的设计、零件的计算与校

核、动力系统的设计以及外文文献资料的摘要和翻译。

各部分设计内容的简单介绍：

1.明确装置设计要求及工作原理

此装置因其现场条件有限，工作环境恶劣。对装置要求使用简便，

装置受工作地空间影响小，工作可靠性高，工作在野外，温度，洁净度都

要求低。对工作条件要求合理。

2.各构件的选择和设计

此次设计主要设计的构件有：液压缸具体的结构设计，缸体连接方案

的选择，活塞结构设计导向方案选择，密封设计，锁紧机构弹簧设计，止

推弹簧设计滚动导轨设计，液压泵选择等。

3.动力的选择

4.各零件的选用与设计

需要选择及设计的主要构件有：缸筒，活塞，螺栓，活塞杆，液压马

达，导轨，锚夹。套筒等等，部分零件的设计说明过程步骤在说明书后

部，且每个零件的详细说明见图纸。

5.计算部分

主要包括缸筒的设计，厚度的计算，.齿轮强度计算，锚夹结构受力

计算等等，最后还要进行各个零件的校核。

第2章液压缸结构设计

2.1设计参数与设计要求

2.1.1设计参数

1.张拉吨位4x10吨

2.张拉行程50mm

3.定位尺寸100x105mm如图2-1所不。

图2-1设计参数图

2.1.2设计要求

设计要求：油压张拉缸压力P不大于23MP。

2.2液压缸整体设计方案

采用四缸并联同时作业，端侧与后板螺栓联结；考虑工作状况和空间

结构。液压缸设计缓冲装置和导向结构。

2.3液压缸具体结构设计

2.3.1缸筒计算

I.额度压力选择

参照设计任务书要求，考虑压力沿程损失，根据GB2346-80,由表

7.2.1⑴初选Pn(额度压力严

Pn=25MPa(2-1)

2.缸筒内径与活塞杆直径D.d计算

油压张拉机内为活塞杆或双作业缸，工作腔为有杆腔，如图2-2所

2

示。公式2」”

F

P

图2-2活塞缸力图

F=F〃=I乃»一笛)合1()6(2-2)

4

式中d一活塞杠直径m：

D一液压缸内径m；

P-液压缸工作压力(MPa)，考虑沿程损失，估计为2.5MPa,

则：

P=Pn-2.5(2-3)

=25-2.5

=22.5(MPa)

F—液压缸理论拉力；

F—液压缸实际拉力。

F=1()T=10x1000x9.8(2-4)

二98000N

取d=0.35D

则公式2-2⑷

/%p(]_0.352)〃(2-5)

=4x98000/71x22.5x106(i_o,352)x0.98

=77.5(mm)

d=27.1(mm)

对照参考文献1表7.1-3(GB2248-80)表7.1-4(GB2348-80)取圆

整值：

D=8()(mm),d=28(mm)(2-6)

3

2.3.2缸筒厚度计算

1.公式2.3⑴

5=bo+Cl+。2(2-7)

式中b—壁厚(mm)；

80一缸壁材料强度要求的最小值(mm)；

cl—缸筒外径公差余量(mm)；

c2—腐蚀余量(mm)0

2.公式选择

当牛0.08时，可用薄壁筒实用，公式2-45

2周

次之Pmax-D

(2-8)

2⑸

当£普=0.08〜0.3时公式2-5⑴

2口］

抗之Pmax-D

(2-9)

2.3同-3〃max

当与，20.3时，公式2-6⑴

2卜］

max

-1)(2-10)

式中D—缸筒内径；

P—缸筒最高工作压力(MPa)；

当Pmax<16MPa时,Pmax=1.5Pn

当Pmax>16MPa时，Pmax=1.25Pa

Pmax=1.25x25=31.25MPa(2-11)

匕］—缸体材料许用应力(MPa)；

卜一

可一猛筒材料抗拉强度(MPa)；

n—安全系统，通常n=5o

3.缸壁材料选择方案

缸筒内径为D480,四缸空间尺寸105x100mm,他的外径最大尺寸

①100,壁厚最大为10mm,尽可能选用公式2-7⑴壁厚为薄壁结构。那么

材料的许用应力

4

Pmax

(2-12)

0.16

_25xl.25

0.16

=195.3MPa

缸筒材料：要求满足一定的强度和韧性；缸筒要是采用焊接方法，材

料应有可焊性，目前非厚壁缸筒结构采用冷拔或热轧无缝钢管。厚壁毛坯

多采用铸件或筒形。焊接退火。焊缝需用X光或磁力探伤。

常用缸体材料

碳素钢303545

合金结构钢30CrMn35CrMn38CrMnAl

铸钢IG35IG45

不锈钢Crl8Ni9

青铜QA110-3-15

铝合金ZL105LF3LF6

根据《液压工程手册》表7.3-4,缸筒常用无缝钢管机械性能见表2-

1所示

表2-1<可管机械性

材料许用应力

类另U牌号dbMPaosMPa

30500290

碳素

35520310

结构钢

456(X)340

锦钢钢管15Mn420250

15MnV750500

钵钢钢管

30VrMn950800

5

续表2-1

35CiMii1000850

铝铝钢管38CrMnAL1000850

2G25450240

铸钢2G35500280

钢管2G45580320

综上缸体材料选用合金钢35CrMn

其机械性能：8=1000MPa,6=850MPa°

4.壁厚计算公式2-8川

PmaxD(2-13)

oo>「】

2口]

P-1.25P，，(2-14)

=31.5

D=80mm

[y]=—(2-15)

n

=1000/5=200(Mpa)

则：

31.5x80

do>-----------(2-16)

2x200

=6.3mm

参照JB1068-6*标准缸体外径D,液压缸厚度b=10m〃z,D=100mm

外径D=100mm。

2.3.3缸筒厚度验算

1.额定工作Pn应低于一定极限值，公式2・9⑴

..0.35W)(2-17)

D。

式中D—缸体外径；

Do—缸体内径；

8o—材料屈服极限；

6=850MPa(2-18)

Pn—额定压力;

6

p〃=25MPa(2-19)

QCA

Pn<0.35x(1002-802)=107MPa(2-20)

100x100

可知额定压力远小于极限压力。

2.额定工作压力与安全塑性变形压力(MPa)有一定比例范围，防

止产生塑性变形公式2-1()⑴

P<(0.35-0.42)pPL(2-21)

D'

P/>L-2.3x85Oxlog:(2-22)

=189.46

P〃二25Mpa(2-23)

P<(035-0.42)pPL=79.6MPa(2-24)

额定的压力远小于塑性的压力，不会产生完全的塑性变形。

3.验算径向变形△D应在密封圈允许范围内由式2-11⑴

△。=智俗号+rmm(2-25)

式中P/一缸筒耐压试验压力MPa；Pr=1.5Pn=1.5x25=37.5Mpa

E—刚体材料弹性模数；由文献3表1—6查得为206Gpa

r—泊桑系数，对于钢材，合金结构钢r=0.3。

E=206GPa(2-26)

Pr=L5pn(2-27)

80x1.5x2,5x106(1002+802

206x10911002-802+0.3(2-28)

=0.0707mm

△D变量不应超过密封圈要求活塞与缸筒密封使用Yv密封圈Oso聚

氨酯-4其外形尺寸如下。

D=80mm=82.5mm(2-29)

Di-0=2.5①=0,0707(2-30)

故密封可靠。

4.验算缸筒爆裂压力Pe其值应远超于耐压压力:

公式2-12⑴

7

PE=2.3（Tlog—（2-31）

D

=2.3x1OOOxlog—

80

=222（MPa）

由已知用=1.52=37,5坳,所以合理。

2.3.4缸筒连接方案选择

缸体与端盖连接方式只要有：

1.拉杆式2.法兰式3.焊接式4.螺纹式5.卡环式

常见联结方式特点，见表7.3-1

1.拉杆联结：零件通用性强，装拆方便，加工容易，但横向尺寸

大。不可用长行程，高压易泄漏。

2.法兰联结：装拆加工方便，容易，强度大，能承受高压但径向尺

寸大。

3.焊接联结：外形尺寸小，结构简单，但焊易变形。且会出现局部

硬化，焊需要专用设备探伤。

4.螺纹联结：径向尺寸小，重量轻，对缸壁强度削弱，端盖结构复

杂，装拆要专用设备。旋盖是易伤密封圈。

由上可见在条件允许的情况下，尽可能选用法兰式。拉杆式连接方

式。但在本设计中，由于液压缸受到空间尺寸的限制不宜采用。应选用焊

接联结或螺纹联结（内螺纹）。前盖采用内螺纹联结（M85X2-2a）;后盖

联结由于刚体材料未用5CrMn.可焊性差，若采用焊接联结要焊前处理预

热，焊后咬退火消除热应力，焊缝用X光或磁力探伤。因单件小批量生

产，后盖采用内螺纹联结；大批量定型生产时，采用焊联结，采用专用设

备。

2.3.5螺纹联结防松

缸体与端盖螺纹联结时，缸筒螺纹既承受工作载荷F=10T；有由于预

紧作用，在螺旋副间的摩擦阻力矩产生剪应力，但由于摩擦力矩相对工作

力F可以忽略不记，所以螺纹处应力。

2.3.6螺纹联结校核

缸体于端盖螺纹联结时，缸筒螺纹既承受工作载荷F=10T；乂由于预

紧作用，在螺副间的摩擦阻力矩产生剪应力，但由于摩擦力矩相对工作力

F可以忽略不计，所以螺纹处应力。公式2-13川

岛产㈤（2-32）

式中螺纹受最大拉力

8

F=10T=98000(N)(2-33)

D一缸体外径D=80mm；

d—缸体螺纹底径di=85mnio

[cr]=^222=200MPa(2-34)

n

98000r,

。飞(—L】3MPa<[。]⑵35)

所以安全。

缸筒与端部用焊接联结时起强度验算公式2-14川

»=<2-36)

式中F—缸体最大推力；

D—外径缸体；

力一焊缝效率7=0.7;

司一焊条材料抗拉强度；

n-安全系数取n=5o

2.3.7活塞结构设计

活塞采用整体式，Yv型密封圈密封，无导向装置。材料灰口铸铁■活

塞厚度由密封圈密封形式确定，由于液压缸工作高压工作低压回程，因此

将产生机械冲击，需要缓冲设计，活塞轴向定位有杆腔利用活塞杆轴阶定

位，无杆腔定位利用半圆环和弹簧卡圈，初选轴阶①28-①23,半圆环定

位尺寸初选中23-61B,具体结构如下图2-3所示：

图2-3活塞结构

9

缓冲装置是利用缓冲腔缓冲（活塞结构与端盖间腔体缓冲），活塞在

行程终端时，在活塞和缸盖间困封部分油液，强迫其从孔缝中挤出，产生

巨大阻力而制动。本结构简单，生产成本低，效果显著等有点，反缓冲速

度不可调。

2.3.8端盖

端盖材料采用HT25-4端盖具体结构中包括缓冲腔及联结结构，详情

见各部分。

2.3.9活塞杆材料选择

1.活塞杆拉伸强度验算公式2-1511

4/

4)2(2-37)

乃[b]x1()6

式中d—活塞危险截面尺寸m；

F—活塞所受拉力F=980000N；

(2-38)

ns

6一材料拉伸屈服应力；

m—安全系数2〜4取20

由于活塞杆直径d受液压缸内径D。活塞作用下的限制，并且在前面

计算中己经初选d=28mm.在经过一次轴阶定位（①28-①23）和一次半圆环

定位①28g23。则危险处截面直径d=18mm。可见公式2-16⑴

4F

--<0.018(2-39)

乃[cr]xl0

「n2x98(X)0(2-40)

根据表2-2如下:

表2-2活塞杆强度

类别351(X)0850调质镀格20-30

碳素500200淬火

钢45600340调质

50640380调质

铝铝钢351000850调质

不锈钢9500200淬火

由计算和数据可知，活塞杆连接时强度计算如下，①半环a-a断面处

10

剪应力计算公式2-17⑵

PP

(2-41)

A7rdl

式中，［工］—许用剪应力取

H=。可同(2-42)

.500

=0.6X--

2

=15()MPa

见图2-4所示。

图2・4活塞图

d—如图所示，活塞杆直径d=23mm则129.04取1=10mm

半环a—b端面压应力校核、=卷V［0歹］

98000

5(232-182)XI。"

(2-43)

[◎BJ-积压许用应力

取：

瓦]=2同(2-44)

二500MPa

98000

---------------：----------------480MP1

J(232-182)X10-6(。245))

11

2.3.10导向方案选择

液压缸的导向方案，活塞允许导向，也可以活塞杆导向。钢筋液压张

拉机存在径向偏差，要求液压缸活塞可以微量径向摆动；另外如果用活塞

导向将增加活塞尺寸，利用活塞杆导向能将空间综合利用，所以采用活塞

杆导向。活塞导向主要有端压式和插件式。插件式工艺程序多，将增加径

向尺寸，为简化工艺采用端盖式。端盖材料为灰铁HT25-47o耐磨性好。

在端盖导向内径开沟槽加导向环。导向环材料为聚四氟烯，聚四氟烯导向

环能承受一定的侧压力，具有耐磨损，低泄露，低摩擦优点。导向环为开

式环。

2.3.11密封设计

常用密封件有O型密封圈，Y型密封圈，Yv型密封圈（孔和轴用）

和组合密封圈几种形式。

1.在设计中，工作额定压力Pn=25MPa为高压；回路额定压力

Pn=10MPa,为中压液压缸结构密封具体形式如图2-5所示。

图2-5密封具休形式

2.活塞与缸体、密封活塞密封使用Yv型密封圈，对于高压密封要

配用挡圈。

表2-3密封件

DD0HHlRRIDID2D3D4

806814138228379.57065.4

12

图2-6Yv密封圈

(1)密封件选择：见表2-3图2-6所示

Yv型密封件D80聚氨酯-4-Q/2B248-77

(2)孔用Yv型密封圈选择见表2-4所示

材料：聚四氟乙烯

硬度：HS90

13

图2-8孔用Yv型密封圈的深槽

(3)孔用Yv型密封圈的沟槽形式与尺寸见表34-23无挡圈沟槽

表2-4YV密封圈

D(11Bndi公差

806816568h9

(4)活塞与活塞杆密封防尘装置

活塞与活塞杆间密封为静密封，使用0型密封圈即可。由于

Pu-25MP”,采用双密封。为了避免消弱活塞杆的强度，减少应力集中，密

封沟槽在活塞体内径开切。

密封件的选择

图2-9O型密封圈

0型密封圈：28*3.1橡胶1-2GB1235-76见表2-5

表2-50型密封圈

DddO

3.133.1

密封沟槽尺寸见表34-10⑴见图2-10

14

3.前端盖密封前端盖与缸体间密封属于静密封使用0型密封即可

4.后端盖与缸体间密封后端盖与缸体密封为静密封。使用O型密封

圈，由于工作腔为高压25MPa,故采用双密封。第一道密封与前端盖密封

相同。具体见图2-11.第二密封设计如下：

图2-11第二O型密封圈

表2-6第二0型密封

DdD0

90853.5

0型密封圈90x3.5橡胶I-ZGB1235-76见表2-6

密封圈沟槽尺寸与形式见图2-12

图2-12密封圈沟槽尺寸与形式

5.活塞杆与端盖密封

活塞杆与端盖密封属于高压密封，采用双密封并有导向装置，密封导

向结构由导向环和O型轴用密封圈构成。

(1)轴用密封圈Yv型见图2-13

15

图2-13轴用密封圈Yv型

Yx型密封圈d28聚氨酯-3/2B249-77见表2-7所示

表2-74-h用密封圈Yv型

dDOH

2834.28

(2)轴用Yx型密封圈用挡圈见图2-14,表2-8

图2-14轴用密封圈YX型

表2-8轴用密封圈YX型

dDID2

282834

(3)轴用Yx型密封圈沟槽尺寸见图2-15

16

图2-15轴用Yx型密封圈沟槽尺寸

(4)0型密封圈见图216

图2-16第三0型密封圈

O型密封圈40x3.1橡胶I-2GB1235-76见表2-9

表2-90型密封圈

dDDO

35403.1

(5)导向环聚四氟乙烯，图2-17,表2-1()。

17

表2-10导向环

DdT

35284

2.3.12防尘装置

在液压工作过程中，如果灰尘飘入密封结构中，将破坏密封件寿命。

常用防尘圈有;Y型橡胶密封，O型橡胶密封圈。及专用J型密封圈

等。

本结构设计中使用通用无滑架防尘圈28聚氨酯H-3Q/2B336-77见图

2-17,见表2-11

防尘圈28聚氨酯n-3Q/2B336-77

表2-11防尘圈

dDHlH

28362.55

无滑架防尘圈用沟槽形式与尺寸见表2-12,见图2-19

图2-19无滑架防尘圈用沟槽形式与尺寸

表2-12无滑架防尘圈

dDDIB

2836322.2

18

本章小结

在选择设计方案时，既要考虑系统工作要求，又要考虑经济适用原

则，在保证系统能正常工作的前提下，考虑到系统工作环境，在对各部分

进行校核时，要留出一定的满足余量，保证系统对环境的适应能力。

19

第3章锁紧机构设计

3.1锁紧机构方案确定

锁紧机构通过四个低速、大扭矩液压马达-BM型液压马达，用机械

机构将扭矩传送到锁紧螺母，从而实现张拉锁紧。

3.2锁紧机构组成

锁紧机构■前箱，主要有BM型液压马达，锁紧主动齿轮，锁紧从动

齿轮以及锁紧螺母组成。BM型马达是一种小型内啮合摆线齿轮马达，具

有低速，大转矩，结构简单，低速性好，短期超载能力强；通过螺旋与前

箱后板连接，锁紧主动齿轮为齿轮轴，一侧加工成盲孔，通过平键与液压

马达输出轴相连接，锁紧从动齿轮与锁紧块通过双花键连接，锁紧块内弹

簧缓冲张拉机对接时冲击。左近块工作面为等边十二边型增加了对接概

率。锁紧机构图如下页：

3.3液压马达工作情况

工作压力P=1()MP

输出扭矩M=IOkgfm

输出转速n>120rpm

3.4锁紧机构设计

3.4.1锁紧齿轮设计

工作条件:已知BM-80型液压马达在而额定压力输出扭矩M=I()kgfm

齿轮转速nl=n2*20rpm，齿轮比i=l,i=46;张拉机每日工作8小时。工作寿

命15年。工作中锁紧机构受到连续轻微冲击。

设计：

1.选定齿轮的类型，精度等级，齿轮材料

(1)选用直齿圆柱齿轮。

(2)张拉机锁紧机构是一般机械，传递的扭矩小，转速小，所以要

选用8级精度。

(3)齿轮尺寸小，强度要求不高，所以要选用45钢做毛坯，齿轮调

质处理，HBSl=HBS2=240o

2.按齿根弯曲强度疲劳强度设计

齿轮齿面硬度240HBS,软齿半开式传动，故按齿根弯曲疲劳强度设

计。

设计公式3-1⑵为

(3-1)

式中m一齿轮模数mm；

k—齿轮载荷系数。

K=KAKRKaKp(3-2)

（1）确定公式中各计算数值，选载荷系数kt=1.3见图3・1。

图3-1直齿圆柱齿轮

扭矩T=10kgfm=98Nm

齿宽系数①d=0.8

齿数Z=46

齿形系数一YFa

应力系数一YSAYFa=2.35YSA=1.70

21

齿轮材料许用应力

卜=kFolimj

xp(3-3)

式中，5广疲劳齿根弯曲系数；

=1.35(3-4)

kFN—弯曲疲劳极限系数。

°吁=470MPa

贝的

1X47C

(3-5)

=348MPa

3.计算齿轮模数

(1)计算模数公式3-2⑵

(3-6)

=1.20

(2)计算齿轮分度圆直径、dt

dt=mtz=1.20x46=55(3-7)

(3)计算圆周速度Vt

Vt=W.dt/2(3-8)

=0.055m/s

(d)计算工作系数由10-2得4K-KAKVKaKB

式中KA—工作情况系数取KA=1.25

KV—动载系数由图10-8查得KV=1.03

KB—载荷分布不均匀系数，查阅10-14得KB=1.08

则：

K=1.25x1.03x1x1.08(3-9)

=1.39

(5)模数修正

(3-10)

取模数m=2mm,扩大模数增加了齿轮寿命

22

4.由于锁紧机构齿轮传递功率不大且增加了模数几何计算，故

<Dd=0.20

齿轮几何计算

（1）齿轮几何参数

m=2mma=20Z1=Z2=46m=2mm(3-11)

a=20ch；=1c*=0.2S(3-12)

(2)几何尺寸

中心距

a=0.5xms2=0.5x2x92=92mm(3-13)

Z1=Z2节圆直径

d=mz=2x46=92mm(3-14)

齿顶圆直径&=d+2h；m

df=d+27*in(3-15)

ha

=92+2x1x2=96mm

齿根圆直径

df=d-2(3-16)

(h；+c*)m=92-2X125X2=87<3-17)

3.4.2锁紧机构弹簧设计

工作状况：圆柱螺旋压缩弹簧，已知承受间续轻载作用内

Dl>58mm,当作用力有P1=1OON增加到P2=130N时,△X=10mm

根据D-Dl=548-540=8mm故取d=3.5

由表3.4-5暂选6B=150MPa

[T]=03OB=0.3X1500=450(3-18)

根据强度条件计算弹簧直径

中径D2=Dl+d=5()+3.5=53.5mm由c=D2/d知

c=53.5/3.5=15.29(3-19)

得补偿系数

Ac-10.615