| 标准编号 | GB/T 17855-2017 (GB/T17855-2017) | | 中文名称 | 花键承载能力计算方法 | | 英文名称 | Calculation of load capacity of spline | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | J18 | | 国际标准分类 | 21.120.30 | | 字数估计 | 18,182 | | 发布日期 | 2017-09-07 | | 实施日期 | 2018-04-01 | | 旧标准 (被替代) | GB/T 17855-1999 | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 17855-2017: 花键承载能力计算方法
GB/T 17855-2017 英文名称: Calculation of load capacity of spline
ICS 21.120.30
J18
中华人民共和国国家标准
代替GB/T 17855-1999
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
1 范围
本标准规定了圆柱直齿渐开线花键和圆柱矩形齿花键(以下简称花键)的承载能力计算方法。
本标准适用于按GB/T 1144和GB/T 3478.1制造的花键。其他类型的花键也可参照使用。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 1144 矩形花键尺寸、公差和检验
GB/T 3478.1-2008 圆柱直齿渐开线花键 (米制模数 齿侧配合) 第1部分:总论
4 受载分析与计算
4.1 受载分析
4.1.1 无载荷
由于花键副是相互联结的同轴偶件,所以对于无误差的花键联结,在其无载荷状态时(不计自重,下
同),内花键各齿槽的中心线(或对称面)与外花键各键齿的中心线(或对称面)是重合的。此时,键齿两
侧的间隙(或过盈)相等,均为侧隙之半(见图1)。
图1 无载荷、有间隙的渐开线花键联结(左边)和矩形花键联结(右边)的理论位置
4.1.2 受纯转矩载荷
对无误差的花键联结,在其只传递转矩T 而无压轴力F 时,一侧的各齿面在转矩的作用下,彼此接
触、侧隙相等,内花键与外花键的两轴线仍是同轴的(见图2)。所有键齿传递转矩,承受同样大小的载
荷(见图3)。
图2 有载荷、有间隙的渐开线花键联结(左)和矩形花键联结(右)的理论位置
图3 只传递转矩T而无压轴力F 时的载荷分配
4.1.3 受纯压轴力载荷
对无误差的花键联结,在其只承受压轴力F、不受转矩T 时,内花键与外花键的两轴线不同轴,出
现一个相对位移量e0(见图4)。这个相对位移量是由花键副的部分侧隙消失和部分键齿弹性变形造成
的。键齿的弹性变形主要与它们的受力大小和位置、侧隙(间隙或过盈)、弹性模量和花键齿数等因素
有关。
当花键副回转时,各键齿两侧面所受载荷的大小按图5周期性变化。在这种情况下,花键副容易
磨损。
4.1.4 受转矩和压轴力两种载荷
对无误差的花键联结,在其承受转矩T 和压轴力F 两种载荷时,内花键与外花键的相对位置和各
键齿所受载荷的大小和方向,决定于所受转矩T 和压轴力F 的大小及两者的比例。
当花键副所受的载荷主要是转矩T,压轴力F 是次要的或很小时,该花键副回转后,各键齿的位置
近似图2,各键齿两侧面的受力状态发生周期性变化,见图6。
当花键副所受的载荷主要是压轴力F,转矩T 是次要的或很小时,该花键副回转后,各键齿的位置
近似图4,各键齿两侧面的受力状态发生周期性变化,见图7。在这种情况下,花键副也容易磨损。
5.1 使用系数K1
使用系数K1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
5.2 齿侧间隙系数K2
当花键副的受力状态如图4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e0,参见图4和图9。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(见图2),K2=1.0。
5.3 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/T 3478.1-2008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 3478.1-2008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......
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