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花键承载能力计算方法按什么强度

花匠小妙招
2025-09-14 00:53

花键承载能力强度计算相关方法

一、静连接按挤压强度计算

花键连接的主要失效形式对于静连接为工作面被压溃，所以通常需进行挤压强度计算。当进行挤压强度计算时，通常假定载荷沿键的工作长度上均匀分布，各齿上压力的合力作用在平均半径rmr_m处，并用载荷分配不均匀系数ψpsi来考虑各齿间实际载荷分配不均匀的影响。不过搜索结果未给出具体完整的静连接挤压强度计算公式，仅给出了这样的计算思路和需要考虑的因素等相关内容介绍等情况1。

二、动连接按耐磨性条件计算

对于花键的动连接，其主要失效形式是磨损，所以要按照耐磨性计算。在计算耐磨性时，涉及到齿面磨损许用压应力等相关计算要素。例如在一些计算方法中涉及到不同工作循环次数情况下的齿面磨损许用压应力的计算和判定标准等内容。像花键副在N≤106Nleq10^{6}循环数以下工作时耐磨损能力计算，齿面压应力σHsigma_{H}和齿面磨损许用压应力[σH][sigma_{H}] 之间满足σH≤[σH]sigma_{H}leq[sigma_{H}]的条件才是安全的等相关计算判定规则。而与花键磨损相关的计算参数还有像单个键齿单位长度受到的法向载荷等多种要素相关联给定有对应计算公式。此外，花键材料的屈服强度等材料特性参数也会成为影响动连接耐磨性计算的因素34。

三、与强度计算相关的应力分析

（一）齿面接触应力

静连接方面：在研究静连接的挤压强度时，虽然未直接给出具体挤压强度计算公式，但可以推断齿面接触应力是一个重要的因素，如果齿面接触应力过大超过一定极限时，就容易造成工作面被压溃这种静连接的主要失效形式。例如在施加转矩等载荷时，齿面接触部位所受到的力分布情况会影响齿面接触应力大小。像假设载荷沿键的工作长度均匀分布这种理想情况和实际各齿间载荷不均匀（通过载荷分配不均匀系数ψpsi来考虑这种不均匀的影响但是未给出具体如何考虑ψpsi计算等）就跟齿面接触应力直接相关。 动连接方面：在动连接中，齿面接触应力同样影响耐磨性。因为每次齿面的接触过程中，如果齿面接触应力过高，则齿面之间产生过度挤压和摩擦，会加剧磨损的产生和发展，所以需要在许用的齿面磨损许用压应力[σH][sigma_{H}] 范围内才能确保动连接的耐磨性。例如在不同工作循环次数下（如在花键副在N≤106Nleq10^{6}循环数以下工作），齿面压应力σHsigma_{H}和[σH][sigma_{H}] 之间关系是评价动连接时的花键耐磨性承载能力的依据之一。

（二）齿根弯曲应力与齿根最大剪切应力

这部分应力在考虑花键承载能力的弯曲强度方面是重要因素。比如齿根弯曲应力σFsigma_{F}的计算会涉及到如像花键的模数、全齿高、弦齿厚等因素影响，σFsigma_{F}计算为σF=6hWcos⁡α/(SFn×SFn)sigma_{F}=6hWcosalpha/(SFntimes SFn)（hh、WW、αalpha、SFnSFn均为对应的相关参数）的计算形式等相关表述说明在花键连接中齿根弯曲应力的计算内部是有复杂的关系式存在的。许用齿根弯曲应力[σF][sigma_{F}]与花键材料的拉伸强度等材料特性有关。同时对于渐开线花键和矩形花键安全系数选取有所区别等这也是评价花键承载合不合理的弯曲强度方面因素。齿根最大剪切应力与外花键的小径、齿根圆角半径等要素之间存在关联关系（如在计算时通过对应的公式和相关参数之间的函数关系体现这些物理量的内在联系等）。当齿根弯曲应力或者齿根最大剪切应力超过相应的许用应力，则花键连接可能在弯曲强度这一受力承载方面发生破坏35。