渐开线花键强度校核(完整计算)
渐开线花键的计算
日产汽车类渐开线花键的计算1985年以来我港从日本引进了多种类型的高效流动机械，在进口机械的维修和配件制造工作中，经常遇到渐开线花键的测绘工作。
由于缺乏这方面的技术标准和资料，给测绘工作造成很大困难。
为了解决这一难题，下面扼要介绍JISD2001日本汽车工业用渐开线标准的内容，供从事这一领域工作的技术人员参考。
一、基本参数和计算方法1.基本参数(1)模数m:采用以下三个系列共15种模数(单位:毫米)(2)齿数Z:从6到40个(3)位移量x和压力角α:位移量X一般为0.8m，极少采用0.6m，0.633m，0.9m，0.967m。
分度圆上的压力角α通常为20°。
(4)基本齿形:图1所示为花键轴的基本齿形2.基本计算公式(1)公称直径:当x=0.8时，d=(Z+2)m当x≠0.8时，d=(Z +2x+0.4)m(2)孔的外径:①齿形定心和插孔时，D1=d+0.3m②齿形定心拉孔和外径定心时D2=d(3)轴的外径:①齿形定心时，d1=d-0.2m②外径定心时，d2=d(4)孔的内径:Dk=d-2m，(5)轴的内径:dr=d-2.4m，(6)分度圆直径: do=zm，(7)分度圆上的压力角:αo=20°(8)基圆直径:dj=docosα。
(9)周节:to=πm.(10)基节:tj=tocosα。
式中:α′1——轴用量棒中心压力角。
U——测轴跨棒距用量棒直径。
见图2②孔的跨棒距尺寸a1——孔用量棒中心压力角。
式中:V——测孔跨棒距用量棒直径，见图2，u和V数值从表1可查得。
图2中:V1——量棒削去后的尺寸，V1可从表1中查出。
当m=1时的跨棒距可从表1中直接查得，将该数值乘以模数即是量值的公称尺寸。
(16)当x≠0.8时的跨棒距及有关数值从表2中查得。
表2代号M′2，M′1，dP2，dV2和dP1见图3注:带*者量棒直径用1.8667mm。
n，K1与K2与模数无关。
3.定心方式、公差与配合(1)定心方式有齿形定心和外径定心两种。
渐开线花键通用计算公式
渐开线花键通用计算公式渐开线花键是一种常见的机械连接元件，通常用于传递旋转运动和承受轴向载荷。
它的设计需要考虑到多种因素，包括花键的尺寸、形状和材料等。
在设计渐开线花键时，我们需要使用一些通用的计算公式来帮助我们确定最佳的设计参数。
本文将介绍渐开线花键的通用计算公式，以帮助工程师和设计师更好地进行设计和分析。
1. 渐开线花键的基本参数。
在开始计算之前，我们首先需要确定一些基本的参数，包括轴的直径、花键的宽度和厚度等。
这些参数将直接影响到花键的设计和计算。
2. 渐开线花键的弯曲强度。
渐开线花键在工作时会受到一定的弯曲力，因此需要考虑其弯曲强度。
弯曲强度可以通过以下公式来计算：\[ M_b = \frac{W \times L}{2} \]其中，\( M_b \) 为弯曲强度，\( W \) 为花键的宽度，\( L \) 为花键的长度。
3. 渐开线花键的剪切强度。
除了弯曲强度外，渐开线花键还需要考虑其剪切强度。
剪切强度可以通过以下公式来计算：\[ T = \frac{W \times t \times S}{2} \]其中，\( T \) 为剪切强度，\( W \) 为花键的宽度，\( t \) 为花键的厚度，\( S \) 为剪切应力。
4. 渐开线花键的扭转强度。
在设计渐开线花键时，还需要考虑其扭转强度。
扭转强度可以通过以下公式来计算：\[ T_t = \frac{W \times t^3 \times S_t}{6 \times r} \]其中，\( T_t \) 为扭转强度，\( W \) 为花键的宽度，\( t \) 为花键的厚度，\( S_t \) 为扭转应力，\( r \) 为花键的半径。
5. 渐开线花键的接触应力。
最后，我们还需要考虑渐开线花键的接触应力。
接触应力可以通过以下公式来计算：\[ \sigma_c = \frac{2 \times W \times F}{\pi \times d \times t} \]其中，\( \sigma_c \) 为接触应力，\( W \) 为花键的宽度，\( F \) 为轴向载荷，\( d \) 为轴的直径，\( t \) 为花键的厚度。
KISSsoft 渐开线花键强度计算【可用于车桥的制动凸轮轴、半轴、贯通轴花键的校核计算】
KISSsoft 渐开线花键强度计算
渐开线花键的计算，《机械设计》书中有简化的算法，有兴趣可以翻看下。
本例使用KISSsoft软件进行计算。
1.打开KISSsoft软件。
2.软件有语言选择项，根据需要选择。
（本例选择中文。
建议按英文版进行学习。
）
3.选择进入花键强度计算模块。
【也可以在下面箭头所指的地方选择“自行输入”，自己根据需要定义花键参数】
4.进入“负荷”标签栏，选择计算方法（默认是仅计算几何，需要根据需要选择强度计算的方法。
），填写载荷信息。
5.点击计算按钮，完成计算。
此时下边栏会出现计算结果概要。
6.点击“创建报告”按钮获得计算报告。
可以参考详细的计算结果。
【包含有应力信息和安全系数信息】
至此，简单的渐开线花键的强度校核流程就完成了。
【过程仅供参考，请自行购买专业的软件教程进行学习。
】。
渐开线花键计算公式及参数标注方法
渐开线花键计算公式及参数标注方法一、渐开线花键的几何参数1. 花键尺寸（Keyway Size）：指的是渐开线花键的宽度，通常用顶孔（Recess）和底孔（Sockets）直径来表示。
2. 螺纹角（Helix Angle）：指的是渐开线花键的螺纹线的倾斜角度。
3. 螺纹高度（Helix Height）：指的是渐开线花键的螺纹线的高度，通常用顶孔和底孔之间的距离来表示。
二、渐开线花键的计算公式1.花键尺寸计算公式-花键尺寸公式由ISO2790标准规定，根据轴的直径（d）可以计算出花键尺寸。
- 花键顶孔直径（D）= 轴的直径（d）+ 0.15mm- 花键底孔直径（d1）= 轴的直径（d）+ 0.25mm2.螺纹角计算公式-螺纹角一般由图纸给出，也可以通过以下公式计算：- 螺纹角（α）= arctan（H / (π * d)）其中，H为螺纹高度。
在制作渐开线花键图纸时，需要对相关参数进行标注，以便于加工和使用。
1.标注花键尺寸-在图纸上标注花键尺寸时，可以使用简化的标注方法，如在顶孔和底孔的直径符号上加上对应的数值。
2.标注螺纹角和螺纹高度-在图纸上标注螺纹角和螺纹高度时，可以使用直线段和字母表示，如在花键尺寸标注旁边加上α和H的符号，并注明对应的数值。
3.标注公差要求-在图纸上标注公差要求时，可以使用ISO系统的标准符号，如使用T字号来表示公差要求，并在标注下方注明对应的公差范围。
四、常见问题与解决方法在渐开线花键的设计和标注过程中，可能会遇到一些常见问题，下面列举几个常见问题并给出解决方法：1.如何选择合适的渐开线花键尺寸？-渐开线花键尺寸的选择需要考虑轴的直径和应力情况，一般建议按照ISO标准进行选择。
2.如何计算渐开线花键的扭矩传递能力？-渐开线花键的扭矩传递能力可以通过以下公式计算：T=(π/16)*τ*h*d，其中T为扭矩传递能力，τ为材料的抗扭转应力，h为花键的高度，d为轴的直径。
3.如何在CAD软件中绘制渐开线花键图纸？-在CAD软件中，可以使用线段和圆弧工具来绘制渐开线花键的轮廓，然后使用文字工具来标注相关参数。
渐开线花键计算公式及参数标注
渐开线花键计算公式及参数标注渐开线花键是一种常见的齿轮系统，它由两个或多个齿轮通过花键（也称为花齿）连接在一起，以实现动力传递和齿轮调整。
渐开线花键的设计要求非常严格，需要根据实际应用和需求，计算出合理的公式和参数。
本文将详细介绍渐开线花键的计算公式和参数标注。
一、渐开线花键的计算公式：1.花键几何参数计算：花键的几何参数包括高度、基圆直径等，下面是常用的计算公式：-花键高度（h）的计算公式：h=(2×p×Z)/(m×F)-d1其中，p为齿间距，Z为花键齿数，m为模数，F为面宽，d1为齿圈外径。
- 花键齿数（Z）的计算公式：Z = ceil(2π × d1 / p)其中，ceil(x)表示不小于x的最小整数。
-花键基圆直径（d2）的计算公式：d2=d1-2h-花键齿高（s）的计算公式：s=(π×m)/22.载荷参数计算：载荷参数是为了保证花键在工作时能够承受所需的力矩和负荷，常用的计算公式有：-载荷承受能力（T）的计算公式：T=(F×A×σ)/n其中，A为花键有效长度，σ为耐用极限，n为加载因数。
-花键有效长度（A）的计算公式：A=Z×s以上是渐开线花键的基本计算公式，不同的应用和需求可能还需要根据具体情况进行调整和优化。
二、渐开线花键的参数标注：-花键高度（h）：通常在花键的一侧标注，表示花键的高度。
-齿数（Z）：在花键的一侧标注，表示花键所连接的齿轮的齿数。
-花键基圆直径（d2）：在花键的一侧标注，表示花键的基圆直径。
-花键齿高（s）：通常在花键的一侧标注，表示花键的齿高。
-花键有效长度（A）：通常在花键的一侧标注，表示花键的有效长度。
-载荷承受能力（T）：通常在花键的一侧标注，表示花键的载荷承受能力。
-加载因数（n）：在花键的一侧标注，表示花键的加载因数。
以上是渐开线花键的常见参数标注，以便人们在设计、制造和检验时能够准确地了解花键的几何特征和载荷能力。
渐开线花键设计计算公式
渐开线花键设计计算公式
一、基本齿形
一、尺寸计算
D F e mx=2√（0.5Db）²+（0.5DsinαD-）²-(hs/sinα) ²
三、公差和公差值
1、配合公差指齿槽宽和齿厚的公差
基本偏差对内花键的齿槽宽取基孔制H 它是作用齿槽宽的下偏差对外花键的齿厚取K=0js=(T+λ)/2 h、f、e和d它们是作用齿厚的上偏差
配合尺寸的公差
注：1、＊以分度圆直径D为基础的公差，其公差单位I为：
当D≤500mm时，I=0.45 ³√D+0.001D.
当D＞500mm时，I=0.004D+2.1.
＊＊一基本齿槽宽E或基本齿厚S为基础的公差，其公差单位I为：I=0.45 ³√E+0.001E或
I=0.45 ³√S+0.001S.
式中D、E和S为mm。
2、L为分度圆周长之半，即L=πmZ/2 mm.
3、公差因素φ=m+0.0125D mm.
4、G为花键长度mm.
非配合尺寸的公差
齿向公差Fβ
内花键M值和W值计算
一、内花键量棒测量尺寸的计算公式
D’R i=D b[tanαci-tan(αci-Emax/D+invαci-inva D)]
式中：
D’R i---量棒的计算直径；
a ci---内花键与量棒接触点上的压力角，以弧度表示，αci=cos-¹。
渐开线花键设计计算公式
渐开线花键设计计算公式一、渐开线花键设计原理渐开线是一种特殊的曲线，它具有以下特点：1.渐开线是由一个固定点引出的直线上的动点所形成的曲线。
2.渐开线上的任意两个点之间的切线都相交于一个固定点，称为渐开线的顶点。
基于渐开线的特点，我们可以设计出具有以下特征的渐开线花键：1.花键剖面上的任意两点之间的切线都相交于花键顶点。
2.花键剖面的切线与轴向的夹角保持不变。
二、渐开线花键的计算公式1.总体尺寸设计花键长度：渐开线花键的长度可以根据应用需求和装配要求进行确定，一般来说，花键长度应大于或等于啮合长度以确保良好的啮合性能。
花键厚度：花键厚度决定了花键的强度和刚性，一般根据传动功率、工作条件等因素进行确定。
常见的花键厚度计算公式为：h=k*（P/D/f）^(1/3)其中，h为花键厚度，k为系数（根据材料和工作条件确定），P为传动功率，D为轴的直径，f为材料的抗弯弹性模量。
花键宽度：花键宽度的确定要考虑到花键与啮合装置的配合要求和工作条件，一般根据装配间隙、制造公差等因素进行确定。
2.渐开线参数的计算y = a * tan(θ) - bθ其中，y为花键上点的纵坐标，a为渐开线参数，θ为花键上点对应的角度，b为渐开线参数。
渐开线参数的计算方法如下：a=t*D/(2π)b=r*(r+b)/(D-r)其中，t为花键厚度，D为轴的直径，r为花键的根圆半径。
三、渐开线花键的应用总之，渐开线花键设计是一项综合性的工程设计任务，需要考虑到多个因素的综合影响。
通过合理的设计和计算，可以实现高效的传动和准确的定位。
渐开线花键计算(最全的花键计算公式)
外花键大径上偏差
外花键大径公差
30°平齿根－外花键小径基本尺寸（Die）
外花键小径上偏差
外花键小径公差（从IT12、IT13和IT14中选取）
invαM=invα+dp/(m×Z×COSα)+Smin/(m×Z)-π/Z
用迭代法求αM
外花键跨棒距的最小值（Mmin） 外花键跨棒距的公差（T）
invαM'=invα+dp/(m×Z×COSα)-π/2Z+2xntgα/Z 用迭代法求αM' 外花键跨棒距M'（名义值） 跨齿数（k=az/180°+0.5）四舍五入整数 公法线长度名义值（Wk） 公法线长度最小值（Wmin）
6
h
27.5 0 0.091239434 0.036665412 0.054574022 0.051129736 查表 0.0309 0.012855055 38 2.032676542 2.032676542 1.941437108 1.99601113 1.978102521 0.1 37.65864892 39.8
公法线长度最大值（Wmax）
520e-3461 36 2.5 30 0 4.9
6 e 5.3 -0.072 0.124054273 0.049554588 0.074499685 0.071949909 查表 0.0395 0.009177716 90 3.926990817 3.854990817 3.730936544 3.805436229 3.780491132 0.25 87.04371208 92.5
-0.044
15.5745
-0.044
0.044501289
28.29702416 18.11177333 0.15482979 0.053262002 29.91557579 18.37749785 6 12.72287754 12.5932176 12.66661349
渐开线花键强度和几何尺寸计算程序
渐开线花键强度和几何尺寸计算程序渐开线花键是一种特殊的花键结构，用于传递扭矩和轴向力，常用于机械传动中。
花键强度与几何尺寸有关，需要根据几何尺寸计算花键的扭矩强度和轴向强度。
下面是一个用Python编写的渐开线花键强度和几何尺寸计算程序。
```pythonimport mathdef involute_gear_key_strength(D, d, b, F):P = math.pi * D / 2Fd=F/PWt = Fd * b / (d * math.cos(math.atan(D / (2 * d))))Ft=Wt*d/2return Ftdef involute_gear_key_geometry(D, b, Ft, k=0.15):P = math.pi * D / 2phi = 2 * math.cos(math.radians(20))Ft_max = (P * b) / (2 * D * math.cos(math.radians(20)))if Ft > Ft_max:print("Warning: Applied Load exceeds Maximum Allowable Load.")d = math.sqrt(4 * Ft / (math.pi * phi * D * k))return d#示例输入D=40#轴直径d=20#花键高度b=10#花键宽度F=1000#扭矩力Ft = involute_gear_key_strength(D, d, b, F)print("花键扭矩强度:", Ft)d_new = involute_gear_key_geometry(D, b, Ft)print("修正的花键几何尺寸:", d_new)```在这个程序中，我们首先定义了两个函数：1. `involute_gear_key_strength`函数用于计算渐开线花键的扭矩强度。
渐开线花键完整计算
渐开线花键完整计算
首先，确定花键的尺寸是计算的起点。
花键有两个关键尺寸，即花键
的高度和花键的宽度。
花键的高度根据机械的需求和工作条件来确定，而
花键的宽度可以根据花键的高度和其他几何关系来计算。
通常，花键的宽
度取花键高度的1.5倍。
接下来，我们需要找出花键的中心和边长。
花键的中心是通过机械设
计中的公式计算得出的，公式中包含了花键的高度和半径等关键参数。
花
键的中心找到后，我们可以计算出花键的边长。
花键的边长是花键工作中
的重要参数，它决定了花键的传动效果和稳定性。
边长通常取花键高度的
3倍。
然后，我们需要画出渐开线花键的图形，并计算出各个尺寸的数值。
渐开线花键的图形是由花键的中心点、母线和花键构成的。
要绘制图形，
我们需要根据花键的高度和宽度，以及花键的中心和边长来确定绘图的起
点和终点，然后通过描绘对应的曲线和弧线，最后便可以获得完整的渐开
线花键图形。
在计算过程中，还需要注意一些细节和技巧。
比如，在花键的计算中，我们需要根据花键的宽度、角度和圆弧的半径来确定花键的形状，并保证
花键的平滑过渡。
此外，在绘制图形的过程中，我们可以使用计算机辅助
设计软件或者数学绘图仪器来帮助绘制出准确的渐开线花键图形。
总结起来，渐开线花键的完整计算包括确定花键尺寸、找出花键的中
心和边长、绘制图形和计算尺寸数值等几个步骤。
在实际应用中，根据机
械设备的需要，我们可以通过以上的计算方法来设计出合适的渐开线花键，并应用于机械传动中。
渐开线花键计算公式及参数标注
渐开线花键计算公式及参数标注一.渐开线花键图形圆柱直齿渐开线花键30°平齿根、30°圆齿根、37.5°圆齿根和45°圆齿根，见下图:选用二、渐开线花键的计算①37.5°和45°圆齿根内花键允许选用平齿根，此时，内花键大径基本尺寸Dei应大于内花键渐开线终I匕圆直径最小值D FTO三、渐开线花键的标注1.一般规立在零件图样上，应给出制造花键时所需的全部尺寸、公差和参数，列出参数表，表中应给岀齿数、模数、压力角、公差等级和配合类别、渐开线终止圆直径最小值或渐开线起始圆直径最大值、齿跟圆弧最小径曲率半径及英偏差、以及按GB./T3478. 5与选用的检验方法有关的相应项目。
也可列出其他项目，例如：大径、小径及英偏差、M值和W 值等项目，必要时画出齿形放大图。
2.标注示例在有关图样和技术文件中，需要标记时，应符合如下规左：内花键：INT外花键:EXT花键副:INT/EXT齿数:z（前面加齿数值）模数:m（前而加模数值）30°平齿根:30P30°圆齿根:30R37.5°圆齿根:37. 545°圆齿根:4545°直线齿形圆齿根:45ST公差等级：4、5、6或7配合类别:H（内花键）;k、js、h、f、e或d（外花键）标准号:GB/T3478. 1-2008示例1：花键副，齿数24,模数2. 5、30°圆齿根，公差等级为5级，配合类别为H/h。
花键副:INT/EXT 24zX2. 5mX30RX5H/5h GB/T3478. 1-2008内花键：INT 24zX2. 5mX30RX5H GB/T3478. 1-2008外花键:EXT 24zX2. 5mX30RX5h GB/T3478. 1-2008示例2：花键副，齿数24、模数2. 5、内花键为30°平齿根、公差等级为6级：外花键为30°圆齿根、公差等级为5级、配合类别为H/h。
渐开线花键计算公式
其中 Ki = cosαD × cos(90/z)/sinαi T = (T+λ)-λ
外花键量棒中心圆上的压力角 invαe = DRe/Db + invαD + Smin/D - π/z
= 5.04/38.9711 + inv(αD) + 4.533/45 - π/15
其中分度圆周长之半 L = πmz/2 = 70.6858347057703
齿形公差 ff = 6.3ψf + 40 = .062
其中公差因数 ψf = m + 0.0125D = 3.48412291827593
齿向公差 Fβ = 2.0×(g)^0.5 + 10 = .023
其中花键长度 g = 40
30°平齿根花键计算书 第1页
模数 m = 3
齿数 z = 15
标准压力角 αD = 30°
配合代号：H7/h7
分度圆直径 D = m×z = 45
基圆直径 Db = m×z×cos(αD) = 38.9711
周节 p = π×m = 9.42477796076937
内花键大径 Dei = m×(z+1.5) = 49.5
i** = 0.45(E)^(1/3) + 0.001E (E = (3×6)^0.5 = 4.24264068711928)
周节累积公差 Fp = 7.1(L)^0.5 + 18 = .078
其中分度圆周长之半 L = πmz/2 = 70.6858347057703
齿形公差 ff = 6.3ψf + 40 = .062
渐开线花键强度校核(完整计算)
≤1.0
l/dm >1.0-1.5
1.1-1.3
1.2-1.6
1.2-1.5
1.4-2.0
1.3-1.7
1.6-2.4
1.4-1.9
1.8-2.8
1.5-2.1
2.0-3.2
1.2-1.6
1.3-2.1
1.3-1.8
1.5-2.5
1.4-2.0
1.7-2.9
1.5-2.2
1.9-3.3
1.6-2.4
/
1
K1
/
1.25
K2
/
1.1
K3
/
1.1
K4
/
1.5
K
/
0.15
σH1
Mpa
110
σH2
Mpa
9.4
Mb
N.m
0
dh
mm 22.8375
αtn
/
2.181987
Ft
N
37500
W
N/mm 51.54913
τtn
Mpa 192.4141
[σH]
Mpa 294.4353
σH
Mpa 52.60115
满足要求
牌号 20CrMnTi
40Cr 45
材料力学性能
抗拉强度[σ b]
1080 980 600
屈服强度[σ s]
835 785 355
原动机(输入端)
均匀、平衡 轻微冲击 中等冲击
使用系数K1
均匀、平衡 1.00 1.25 1.50
工作机(输出端) 中等冲击 1.25 1.50 1.75
严重冲击 1.75或更大 2.00或更大 2.25或更大
渐开线花键计算说明
基于GB/T17855-1999方法的端面花键齿承载能力计算1.术语、代号及说明2.计算(渐开线花键)2.1名义切向力FtFt=2000×T/D本例：Ft=2000×T÷19.098=104.72T N2.2单位载荷WW=Ft/z×l×cosαD本例：W=104.72T/24×25×cos34°=0.2105T N/mm2.3系数（1）使用系数K1（2）齿侧间隙系数K2当花键副的受力状态如图1所示时，渐开线花键或矩形花键的各键齿上所受的载荷大小，除取决于键齿弹性变形大小外，还取决于花键副的侧隙大小。
在压轴力的作用下，随着侧隙的变化(一半圆周间隙增大，另一半圆周间隙减小)，内花键与外花键的两轴线将出现一个相对位移量e0。
其位移量e0的大小与花键的作用侧隙(间隙)大小和制造精度高低等因素有关。
产生位移后，使载荷分布在较少的键齿上(对渐开线花键失去了自动定心的作用)，因而影响花键的承载能力。
此影响用齿侧间隙系数K2予以考虑.通常K2=1.1～3.0。
当压轴力较小、花键副的精度较高时，可取K2=1.1～1.5;当压轴力较大、花键副的精度较低时，可取K2=2.0～3.0;当压轴力为零、只承受转矩时，K2=1.0。
图1 只承受压轴力F、无转矩T，内外花键的位置（3）分配系数K3花键副的内花键和外花键的两轴线在同轴状态下，由于其齿距累积误差(分度误差)的影响，使花键副的理论侧隙(单齿侧隙)不同，各键齿所受载荷也不同。
这种影响用分配系数K3予以考虑。
对于磨合前的花键副，当精度较高时(按GB/T 1144标准为精密级的矩形花键或精度等级按GB/T3478.1标准为5级或高于5级时)，K3=1.1～1.2;当精度较低时(按GB/Tll44标准为一般用的矩形花键或精度等级按GB/T3478.1标准低于5级时)，K3=1.3～1.6。
对于磨合后的花键副，各键齿均参与工作，且受载荷基本相同时，取K3=1.0。
渐开线花键完整计算
齿数Z / 44模数M / 2压力角ao30花键组合长度lmm32外花键外径deemm90外花键短径模具mm84.4内花键短径diimm86根圆角半径ρmm0.8渐开线起始圆直径dfemm85.7工作齿高度h wmm2全齿高度hmm2.8弦齿厚度sfnmm4.297319输入扭矩tn.m11458.8材料抗拉强度σbmpa980材料屈服强度σsma835安全系数SH / 1.25齿根弯曲强度安全系数SF / 1服务系数K1 / 1.25齿隙系数K2 / 1.1分配系数K3 / 1.1轴向偏心载荷系数K4 / 1.5应力转换系数K / 0.15齿磨损允许的压应力σh1mpa10齿磨损允许的压应力σh2mpa9.4弯矩mbn.m0作用直径dhmm85 .18773应力集中系数αTN / 2.238703公称切向力ftn260427.3单位载荷wn / mm213.5764剪应力τ渐开线花键如下：tnmpa94.401321，齿面的允许接触强度[σH] mpa294.4353σhmpa106.78822，齿根的允许弯曲强度[σF] mpa431.9559计算渐开线花键的承载力1.花键对的基本参数，齿表面压应力（计算值），2。
工作条件参数3，检查结果σfmpa168.26663，齿根的容许剪切强度[τF] mpa215.978，τfmaxmpa211.33654外部花键的抗扭强度（允许值）[σv] mpa368.0441σvmpa163.5079齿表面摩擦的允许压应力[σH1] mpa110σhmpa106.7882齿表面摩擦的允许压应力[σH2] mpa9 .4σhmpa106.7882b，花键对的耐磨性很长，并且齿表面的压应力（计算值）不符合要求。
5当花键对工作108个周期时，齿面的压应力（计算值）满足要求。
齿根的最大剪切应力（计算值）满足要求。
等效应力（计算值）满足要求。
弯曲应力（计算值）满足淬火和回火淬火淬火95110135170185185205碳钢化碳碳化碳化碳化碳化碳化碳钢化碳镍铁合金的三重淬火0.36363636364≤1.0> 1.0-1.5> 1.5-2.2.1.1-1.31.2-1.1.3-1.1.2-1.1.2-1.1.2-1.1.2-1.3-1.71.6-2.41.7-2.91.4-2.91.8-2.81.9-3.51.5-2.12.0-3-3.22.1-4.11.11.2-1.61.3-2.11 .11.4.4.4-2.11.4-2.4-2.1.2-1.1.1.1.1.1.- 2.41.3-1.81.5-2.51.6-3.01.4-2.01.7-2.91.8-3.61.5-2.21.9-3.32.0-4.21.6-2.42.1-3.62.2-4.81.3-2.01.4-2.81.5-3.41.4-2.21.6-3.21.7-屈服强度[σS] 83578535545抗拉强度[σb] 1080980600，材料的机械性能等级机械性能等级20ccrmnti40cr> 30-50> 50-80> 80-120> 120机械性能等级20ccrmnti40cr> 30-50> 50-80> 80-120> 120系列或模数/ mm平均圆直径DM灯系列或m≤2≤30> 30> 30> 50> 50> 50> 50> 50-120> 120> 120或模量/ mm平均圆直径DM灯系列或m ≤2≤30> 30> 30> 50> 50> 50>50> 50> 80> 80> 120> 120> 120> 120> 120> K4系列或2 <m≤55 <55 <55 <55 <55 <55 <55 <55 <55 <55 <55 <55 <55 <55 <55 <55 <55 <55 <55 <55 <m≤10≤30> 30-50> 50-80> 80-120> 120≤30L / DM渐开线花键少0.3渐开线花键多0.15应力转换系数K值牙齿表面磨损允许的压应力σH1，σH2值（摘自GB / t17855-1999）σH1值σH2值σH2值未经热处理20hrc 淬火和回火28hrc淬火40hrc45hrc50hrc渗碳和氮化淬火20hrc中等冲击1.25严重冲击1.75或更大1.502.00或更大1.752.25或更大均匀平衡轻微冲击中等冲击1.001.251.50服务系数K1原动机（输入端）工作机械（输出端）均匀，平衡0.028×布氏硬度值0.032×布氏硬度值0.3×洛氏硬度值0.4×洛氏硬度值。
渐开线花键完整计算
渐开线花键：键齿在圆柱（或圆锥）面上且齿形为渐开线的花键称为渐开线花键。
渐开线花键连接采用齿形定心花键与渐开线花键：渐开线花键是花键的一种，而传递转矩的部件一般通过键和花键联接。
普遍采用的是矩形花键和渐开线花键。
渐开线花键的优点：渐开线花键应用日趋广泛。
这是由于渐开线花键较矩形花键有许多优点，如齿数多、齿端，齿根部厚，承载能力强，易自动定心，安装精度高。
相同外形尺寸下花键小径大，有利于增加轴的刚度。
渐开线花键便于采用冷搓、冷打、冷挤等无切屑加工工艺方法，生产效率高，精度高，并且节约材料。
渐开线花键参数：基本参数渐开线花键的基本参数包括规格、模数、齿数、压力角、变位系数（公称值）。
定心花键孔与花键轴之间的定心方法，指的是在直径方向上间隙设定得最小的部位。
包括齿面定位、大径定位、小径定位。
配合量配合量是指定心部位过盈或间隙状态，包括间隙、中间配合、过盈。
基本参数的确定方法：从已有的规格中选择合适的参数可节省时间、防止遗漏探讨。
合适的参数值可避免表面压溃（静连接）及过度磨损（动连接）等强度校核计算（简单计算法），或花键承载能力校核计算（精确计算法）。
一般情况可以直接采用规格值的各参数数值。
已有规格参数的特征1）GB规格（ISO）：压力角符号为M，压力角系列有30°、37.5°（模数0.5～10）、45°（模数0.25～2.5），变为系数0。
2）旧JIS规格：压力角符号M，压力角20°（模数0.8）。
3）NES规格（参考）：压力角符号M，压力角30°（模数0.5左右）。
4）SAE规格：压力角符号DP，压力角30°（模数0）。
参数的补充特征1）花键的压力角大，则键齿强度大，在传递圆周力相同时，大压力角的正压力也大，故摩擦力大。
选择压力角时主要从构件的工作特点去考虑，如有无滑动、浮动以及配合性质和工艺方法等方面考虑。
2）加工精密刀具、检具工装时，即使是使用规格参数，也全部需要制作专用件，从这个意义出发是没有必要保证规格参数的。
花键强度校核
花键强度校核一、已知条件1、花键副基本参数齿数：z =21模数：m= 2压力角：a =30º花键结合长度：l=64mm外花键大径：mm D ee 2.45=外花键小径：mm D ie 41=钩身内径D=270mmh 为截面高度δ为截面宽=75mm2、钩身强度计算钩身主弯曲截面(水平截面)A-A 是最危险的截面，其次是与铅垂线成45°的截面B-B 和垂直面C-C 。
(1)截面A-A 内侧最大拉应力：5.2S A A A t D K F Qh σσ≤= A F =4107675.2⨯mm2A K =1)21ln(2-++Dh h h D A A =0.141 MPa MPa S t 1375.292.92270141.0107675.236910715.245=<=⨯⨯⨯⨯⨯=σσ 所以A-A 截面通过(2)截面B-B 内侧合成应力：5.2322st στσσ≤+=∑2)5.0(6707.0707.0δδσB B B B t h e Q D K F Qh -⨯+=M P a 88.7775378)5.12755.0(10715.26707.0270144.010835.237810715.2707.02545=⨯-⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯= B F Q 707.05.1⨯=τ=4510835.210715.2707.05.1⨯⨯⨯⨯=10.156 其中：B F =410835.2⨯mm2B K =0.144 代入5.2322s t στσσ≤+=∑得∑σ=79.85MPa ＜137MPa所以B-B 截面通过(3)截面C-C 内侧合成应力：5.221sττττ≤+=∑ 其中：纯剪切应力c F Q 5.11=τ=15.34MPa C F =410655.2⨯mm2 扭转应力：τδτW e Q )5.0(2-= 62210735.235475291.0⨯=⨯⨯==c h K W δτ 代入得τδτW e Q )5.0(2-==2.34MPa 代入5.221s ττττ≤+=∑得MPa MPa s 21.795.233435.2075.18=⨯=<=∑ττ s τ为材料的剪切许用应力所以C-C 截面通过二、吊钩头部耳孔计算1、已知条件板钩直柄部分宽度b=280mm耳孔曲率系数α，查表得α=3.5耳顶到耳孔中心的距离0h =220mm2、头部耳孔计算耳孔水平截面E-E 和垂直截面D-D 为危险截面截面E-E 中直径d1的耳孔内侧拉应力最大,5.2b S t Q σδασ≤= 代入数据得MPa MPa Q t 13725.4575108.25.310715.2b 25<=⨯⨯⨯⨯==δασ 所以E-E 截面通过在耳孔垂直面D-D 中，切向拉应力最大5.2)25.0()25.0(220220S t d h d d h Q σδσ≤-+= 代入数据得t σ=30.58MPa<137MPa所以D-D 截面通过三、钩身挠度计算：1、已知条件：钩身截面的垂直惯性矩3101039.4mm I ⨯=起升质量m=Kg 4103.5⨯小车运行加速度2/078.0s m =α吊耳中心到钩头中心距离L= 31002.2⨯mm弹性模量E= Pa 111010.2⨯动载系数5.15=φ2、挠度计算主要计算小车行驶方向钩身的最大挠度y ≤L/1000钩身垂直力P= N m 34510201.6078.0103.55.1⨯=⨯⨯⨯=αφ钩头的最大弯矩Nmm PL M 7331025.11002.210201.6⨯=⨯⨯⨯== 钩身的最大挠度EIPL y 33=代入数据得y=0.002mm<L/1000=2.02mm 所以钩身挠度符合使用要求。
渐开线花键计算说明
基于GB/T17855-1999方法的端面花键齿承载能力计算1.术语、代号及说明2.计算(渐开线花键)2.1名义切向力本例： N2.2单位载荷本例：°=0.2105T N/mm2.3系数（1）使用系数（2）齿侧间隙系数当花键副的受力状态如图1所示时，渐开线花键或矩形花键的各键齿上所受的载荷大小，除取决于键齿弹性变形大小外，还取决于花键副的侧隙大小。
在压轴力的作用下，随着侧隙的变化(一半圆周间隙增大，另一半圆周间隙减小)，内花键与外花键的两轴线将出现一个相对位移量。
其位移量的大小与花键的作用侧隙(间隙)大小和制造精度高低等因素有关。
产生位移后，使载荷分布在较少的键齿上(对渐开线花键失去了自动定心的作用)，因而影响花键的承载能力。
此影响用齿侧间隙系数予以考虑.通常=1.1～3.0。
当压轴力较小、花键副的精度较高时，可取=1.1～1.5;当压轴力较大、花键副的精度较低时，可取=2.0～3.0;当压轴力为零、只承受转矩时，=1.0。
图1 只承受压轴力F、无转矩T，内外花键的位置（3）分配系数花键副的内花键和外花键的两轴线在同轴状态下，由于其齿距累积误差(分度误差)的影响，使花键副的理论侧隙(单齿侧隙)不同，各键齿所受载荷也不同。
这种影响用分配系数予以考虑。
对于磨合前的花键副，当精度较高时(按GB/T 1144标准为精密级的矩形花键或精度等级按GB/T3478.1标准为5级或高于5级时)，=1.1～1.2;当精度较低时(按GB/Tll44标准为一般用的矩形花键或精度等级按GB/T3478.1标准低于5级时)， 1.3～1.6。
对于磨合后的花键副，各键齿均参与工作，且受载荷基本相同时，取=1.0。
（4）轴向偏载系数由于花键副在制造时产生的齿向误差和安装后的同轴度误差，以及受载后的扭转变形，使各键齿沿轴向所受载荷不均匀。
用轴向偏载系数予以考虑。
其值可从表3中选取。
对于磨合后的花键副，各键齿沿轴向载荷分布基本相同时，可取=1.0。
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z m a l Dee Die Dii ρ DFe hw h SFn T σb σs SH SF K1 K2 K3 K4 K σ H1 σ H2 Mb dh α tn Ft W τ tn
/ /
o
44 2 30 32 90 84.4 86 0.8 85.7 2 2.8 4.297 11458.8 980 835 1.25 1 1.25 1.1 1.1 1.5 0.15 110 9.4 0 85.188 2.239 260427.27 213.576 94.401
0.363636364 >1.5-2.0 1.3-1.7 1.5-2.3 1.7-2.9 1.9-3.5 2.1-4.1 1.4-2.4 1.6-3.0 1.8-3.6 2.0-4.2 2.2-4.8 1.5-3.4 1.7-4.0 1.9-4.6 2.1-5.2 2.3-5.6
材料力学性能
牌号 20CrMnTi 40Cr 45 抗拉强度[σ b] 1080 980 600 屈服强度[σ s] 835 785 355
使用系数K1
原动机(输入端) 均匀、平衡 轻微冲击 中等冲击 工作机(输出端) 均匀、平衡 1.00 1.25 1.50 中等冲击 1.25 1.50 1.75 严重冲击 1.75或更大 2.00或更大 2.25或更大
-ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ999)
σ
H2值
0.028×布氏硬度值 0.032×布氏硬度值 0.3×洛氏硬度值 0.4×洛氏硬度值
l/dm
≤1.0 1.1-1.3 1.2-1.5 1.3-1.7 1.4-1.9 1.5-2.1 1.2-1.6 1.3-1.8 1.4-2.0 1.5-2.2 1.6-2.4 1.3-2.0 1.4-2.2 1.5-2.4 1.6-2.6 1.7-2.8 >1.0-1.5 1.2-1.6 1.4-2.0 1.6-2.4 1.8-2.8 2.0-3.2 1.3-2.1 1.5-2.5 1.7-2.9 1.9-3.3 2.1-3.6 1.4-2.8 1.6-3.2 1.8-3.6 2.0-3.9 2.2-4.2
8
[σ H1] Mpa σ H Mpa
OK
110 106.788
b、花键副长期无磨损时耐磨损能力 齿面摩损许用压应力 齿面压应力(计算值)
[σ H2] Mpa σ H Mpa
NO
9.4 106.788
齿面磨损许用压应力σ H1、σ H2值(摘自GB/T17855-1999)
σ
未经热 处理 20HRC 95 调质 处理 28HRC 110
σ
F
Mpa OK
168.267 215.978 211.337
OK
[τ F] Mpa τ Fmax Mpa
Mpa Mpa OK
4、外花键扭转与弯曲强度(许用值) [σ v]
368.044 163.508
当量应力(计算值) 5、齿面耐磨损能力计算
σ
v
a、花键副在10 循环数以下工作时耐磨损能力 齿面摩损许用压应力 齿面压应力(计算值)
渐开线花键承载能力计算
一、花键副基本参数 齿数 模数 压力角 花键结合长度 外花键大径 外花键小径 内花键小径 齿根圆角半径 渐开线起始圆直径 工作齿高 全齿高 弦齿厚 二、工况参数 输入转矩 材料抗拉强度 材料屈服强度 齿面接触强度安全系数 齿根弯曲强度安全系数 使用系数 齿侧间隙系数 分配系数 轴向偏载系数 应力转换系数 齿面磨损许用压应力 齿面磨损许用压应力 弯矩 作用直径 应力集中系数 名义切向力 单位载荷 剪切应力 三、校核结果 1、齿面许用接触强度 齿面压应力(计算值) 2、齿根许用弯曲强度
H1值
σ
淬火 45HRC 170 50HRC 185 渗碳渗氮 淬火 20HRC 205
H2值
未经热处理 调质处理 淬火 渗碳渗氮淬火
40HRC 135
应力转换系数K值
较少齿渐开线花键 较多齿渐开线花键 0.3 0.15
轴向偏载系数K4
系列或模数/mm 平均圆直径dm ≤30 >30-50 轻系列或m≤2 >50-80 >80-120 >120 ≤30 >30-50 中系列或2<m≤5 >50-80 >80-120 >120 ≤30 >30-50 5<m≤10 >50-80 >80-120 >120
mm mm mm mm mm mm mm mm mm
N.m Mpa Mpa / / / / / / / Mpa Mpa N.m mm / N N/mm Mpa
[σ H] Mpa σ H Mpa
OK
294.435 106.788 431.956
[σ F] Mpa
齿根弯曲应力(计算值) 3、齿根许用剪切强度 齿根最大剪切应力(计算值)