花键承载能力计算中的系数

① 使用系数K₁。其主要是考虑由于传动系统外部因素引起的动力过载影响的系数。这种过载影响取决于原动机(输入端)和工作机(输出端)的特性、质量比、花键副的配合性质与精度，以及运行状态等因素

该系数可以通过精密测量获得，也可经过对全系统分析后确定。在上述方法不能实现时，可参考表1取值

表1 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　使用系数K₁

原动机(输入端)

工作机(输出端)

均匀、平稳

中等冲击

严重冲击

均匀、平稳

1.00

1.25

1.75或更大

轻微冲击

1.25

1.50

2.00或更大

中等冲击

1.50

1.75

2.25或更大

注：1.均匀、平稳的原动机：电动机、蒸汽机、燃气轮机等。

2.轻微冲击的原动机：多缸内燃机等。

3.中等冲击的原动机：单缸内燃机等。

4.均匀、平稳的工作机：电动机、带式输送机、通风机、透平压缩机、均匀密度材料搅拌机等。

5.中等冲击的工作机：机床主传动、非均匀密度材料搅拌机、多缸柱塞泵、航空或舰船螺旋桨等。

6.严重冲击的工作机：冲床、剪床、轧机、钻机等。

② 齿侧间隙系数K₂。当花键副承受压轴力F、不受转矩T作用时，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F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)，其各键齿的受力状态将失去均匀性。因花键侧隙发生变化，内、外花键的两轴线将出现一个相对位移量e₀(图1和图2)。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(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。这一影响用齿侧间隙系数K₂予以考虑。通常K₂＝1.1～3.0。对小径定心的矩形花键，可取K₂＝1.1～2.0

图1 只承受压轴力F而无转矩T时内、外渐开线花键的相对位置

图2 间隙配合、齿数为46的渐开线花键副在压轴力F和转矩T作用下的偏心状态

当压轴力较小、花键副精度较高时，可取K₂＝1.1～1.5；当压轴力较大、花键副精度较低时，可取K₂＝2.0～3.0；当压轴力为零、只承受转矩时，K₂＝1.0

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，使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(按符合GB/T 1144标准规定的精密级的矩形花键或精度等级按GB/T 3478.1标准为5级或高于5级时)，K₃＝1.1～1.2；当精度较低时(按GB/T 1144标准为一般用的矩形花键或精度等级按GB/T 3478.1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

④ 轴向偏载系数K₄。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K₄予以考虑。其值可从表2中选取

对磨合后的花键副，各键齿沿轴向载荷分布基本相同时，可取K₄＝1.0

当花键精度较高和分度圆直径D或平均圆直径d_m较小时，表2中的轴向偏载系数K₄取较小值，反之取较大值

表2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　轴向偏载系数K₄

系列或模数

/mm

平均圆直径

d_m/mm

l/d_m

≤1.0

＞1.0～1.5

＞1.5～2.0

轻系列或m≤2

≤30

＞30～50

＞50～80

＞80～120

＞120

1.1～1.3

1.2～1.5

1.3～1.7

1.4～1.9

1.5～2.1

1.2～1.6

1.4～2.0

1.6～2.4

1.8～2.8

2.0～3.2

1.3～1.7

1.5～2.3

1.7～2.9

1.9～3.5

2.1～4.1

中系列或2＜m≤5

≤30

＞30～50

＞50～80

＞80～120

＞120

1.2～1.6

1.3～1.8

1.4～2.0

1.5～2.2

1.6～2.4

1.3～2.1

1.5～2.5

1.7～2.9

1.9～3.3

2.1～3.6

1.4～2.4

1.6～3.0

1.8～3.6

2.0～4.2

2.2～4.8

5＜m≤10

≤30

＞30～50

＞50～80

＞80～120

＞120

1.3～2.0

1.4～2.2

1.5～2.4

1.6～2.6

1.7～2.8

1.4～2.8

1.6～3.2

1.8～3.6

2.0～3.9

2.2～4.2

1.5～3.4

1.7～4.0

1.9～4.6

2.1～5.2

2.3～5.6