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
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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)