陈建国，包家汉，潘紫微

(1．马钢股份公司设备部，安徽 马鞍山 243003;2．安徽工业大学机械工程学院，安徽 马鞍山 243002)

1 前言

飞剪是冶金工业的重要生产设备之一，是指横向剪切运动轧件，并满足用户定尺要求的设备［1］。曲柄飞剪机由刀架、曲柄轴、摆杆及箱体等组成。其中箱体是齿轮系统的主要组成部分，是传动零件的基座，在齿轮传动过程中，箱体承受较大的载荷并产生较大的变形和应力［2］，因此箱体要具有足够的强度和刚度。

某钢轧棒材厂曲柄摇杆式飞剪机在使用2年后停机检修时发现飞剪齿轮箱焊接处存在开裂现象。裂纹给设备和生产带来了严重的事故隐患，为确保安全生产，减少损失，有必要对箱体的机械性能进行评估，并对裂纹产生原因进行分析。

箱体整体和受力状况十分复杂，考虑真实的三维空间结构和受力情况，进行合理的应力和变形分析，需要进行三维非线性有限元分析。目前已有许多学者对齿轮箱进行静强度研究，分析了齿轮箱的强度和刚度，并提出了结构优化方法［3］。梁醒培等人对大型齿轮箱进行了有限元强度分析，并以重量为目标函数进行了优化设计，优化结果为齿轮箱的结构设计提供了良好的参考依据［4］;张丽娟等人忽略上下箱体之间的滑动，将上下箱体看成一个整体模型，运用ANSYS对箱体的机构进行有限元分析，找出了箱体最薄弱区域［5］。在众多文献中，对箱体力学性能有限元分析时，没有综合考虑箱体与箱体之间、箱体与联接螺栓之间实际存在的接触问题，为较真实地模拟各零件之间的联接关系，需对箱体进行非线性有限元分析。……