渐开线花键计算说明书

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： N

2.2单位载荷

本例：=0.2105T N/mm 2.3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)，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，外花键的位置（3）分配系数

花键副的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。

当花键的精度较高和分度圆直径D或平均圆直径较小时，表3中的轴向偏载系数取较小值，反之取较大值。

本例：假设、、=1.3、=1.2。

2.4承载能力计算

（1）齿面接触强度计算

①齿面正应力

其中

本例： mm

②齿面许用应力

本例：查阅资料得20CrMnTi抗拉强度为1080MPa,屈服强度为850MPa，未查得20CrMoTi的材料性能，假设取屈服强度 MPa（参考）

取，、、=1.3、=1.4。

MPa

③条件

即得1374 N·m

（2）齿根弯曲强度计算

①齿根弯曲应力

本例;全齿高未知，假设h=1.5,=19.5

经计算得

=0.185T MPa

②齿根弯曲许用应力

本例：材料抗拉强度未查阅到，假设取抗拉强度 MPa,取=1.5

MPa

③条件

本例即0.185T得 N·m

（3）齿根剪切强度计算

①齿根最大剪切应力

K值

本例： mm

MPa

齿根圆角半径未知，假设?网上查一下计算方法

计算得

MPa

②许用剪切应力

本例： MPa

③条件

本例：即得 N·m

（4）齿面耐磨损能力计算

1.花键副在循环次数以下工作时耐磨损能力计算

①齿面压应力

其中

本例：

mm

②齿面磨损许用应力见表4

表4 值

热处理及齿面平均硬度

未经热处理20HRC 调质处理28HRC

淬火

渗碳（氮）淬火

50HRC

40 HRC 45 HRC 50 HRC

95 110 135 170 185 205

本例：

③条件

本例：即得 N·m

（5）外花键的扭转与弯曲强度计算：

①当量应力计算

本例：=0.1309T MPa

②许用应力值

本例： MPa ③条件

本例：即 0.1309T即T N·m

总结：若要求花键满足各项承载能力要求即需：

（1）

本例即得1374 N·m

（2）

本例即0.185T得 N·m

（3）

本例：即得 N·m

（4）

本例：即得 N·m

（5）

本例：即 0.1309T即T N·m

综合得 N·m ，即若要花键满足各项承载能力要求，所传递转矩最大值为574.7 N·m