


有小伙伴私信我,希望了解一些个花键相关的内容,特别是公差配合方面的。花了些时间学习,把学到的内容总结了一下,整个内容相对较长,看完需要一些耐心。其中有大家觉得不妥的地方,可以私信,交流才能进步。主要内容分为以下几个部分:
花键联接的类型、几何形状和主要性能
花键联接的公差配合
渐开线花键参数详细介绍
渐开线花键四个极限尺寸的选用
渐开线花键副齿廓修形介绍
渐开线花键过盈联接拔出力计算
花键联接是多键式的联接方式,其键与轴为一个整体。花键联接较不同的键槽配键联接方式有以下优点:
1.零件在花健轴上的中心教华, 业沿轴移勤待引详性较好;
2.花键键边上的挤压应力比普通的键要小;
3.在动负荷和变动负荷待花键轴的强度更高, 普通健轴的强度差。
最常见的花键联接有:矩形(直边)花键、渐开线花键和三角花键三种。此外,还有梯形花键的形式,这种几乎已经全部被渐开线花键所取代。
(1)矩形花键的联接

道角形花键联接的一般键形,常成如下形状:在轴的剖面上。可用外圆直径或根径作为基准。为了使这种花键轴与花键孔易于制造和检验,其键数常用偶数,即:4、6、8、10、12、16、20。其中最常见的是6个键。矩形花键有相关的国家标准,规定了轻型和中型两个系列,内外花键的主要尺寸如下:

键槽截面形状和尺寸


花键的联接也可以按照定心方式分为三种:
按键的侧面(齿侧定心)
按外圆直径(大径定心)
按根圆直径(小径定心)
定心方式的选择:在使用上对联接的要求和花键在制造特性上有密切的关系。
当轴套定心精度要求不重要,而在使用中须保持联接有足够的强度时,则采用齿侧定心的方式,如汽车的万向接头。
在动力传输系统的机构中精度要求很高时(如机床、汽车、飞机等),常采用按直径中的一种,大径或者小径来确定中心。大径或小径定心选哪一种,视需要的花键孔硬度和联接尺寸来决定。
如果孔不进行热处理,或者孔在热处理后,其硬度可用拉刀修正时,则采用大径定心较为经济。因为花键轴的外圆可以在普通的外圆磨床上磨削。因为轴套在轴上移动时,并无机械磨损,这种方式适用于作用力较小的情形。
如果孔的硬度较高,则选择小径定心的方式。这种可用于经过热处理的长轴,应为按小径定心的情形下,能够同时磨削件侧和轴的齿根直径。
按照大径定心时,须在轴键的齿顶加倒角,按照小径定心时,花键套需要有倒角处理。
(2)渐开线花键联接

渐开线花键联接的主要优点有:
由于可以使用直线刃的滚刀,所以花键轴的制造工艺简单易于控制。使用这种滚刀,即使是不同的直径和不同齿数的轴,一般模数相同,标准一致的都可以用同一把滚刀进行加工。而且通常情况下,滚切出来的花键齿面不再磨削。
加工花键轴时,可以采用范成加工的方法,滚齿、插齿、剃齿或者磨齿。
由于键的齿根逐渐加厚,及渐开线齿形在齿根无尖点,这样就减少了齿根的应力集中,提高了轴的强度。
渐开线花键的联接,其配合时的中心定位较好且渐开线的花键轴套,当轴受负载时,有自动调节的功能。
由于存在上述的优点,因此,在传动很大扭矩时,而且对配合定心要求精度较高时,常采用这种联接方式。
渐开线花键的各个参数的计算与齿轮相同,只不过一般都套用标准,花键的标准也因国家和区域的不同有所差别。
(3)三角花键联接

三角花键的形状如下图所示,主要在当传动扭矩不大,配合轴套细长时,采用这种连接方式,与直边花键一样,也会存在线接触和磨损。这种花键的主要规格为:齿数——从20到70,模数——从0.2到1.5居多,花键的槽型夹角一般为90°、72°和60°。定心方式只能使用齿侧面。
除了圆柱体连接外,还可以采用椎体连接,锥度通常为1/16。
在花键联接时,键的表面受挤压力作用,键的根部受到弯曲和剪切力作用,在实际计算中采用的,是在连接件上起决定作用的挤压力数值。

式中:Mkmax——连接件所传动的最大扭矩
φ——有效键面所承受作用力不均匀计算系数
Z——花键的键数
l——花键的有效长度
F——节圆直径上,1mm单位长度的有效键面投影面积
[δ]——许用的挤压应力
不同类型的花键,F的计算方法不同:

根据工艺原则花键的公差配合是按基轴制的。配合分为动配合与静配合,所谓动配合是指轴套可沿轴的轴心线移动。而静配合,就轴套与轴之间没有相对运动。下面是官方一点的定义:
配合公差(fit tolerance)是指组成配合的孔、轴公差之和。它是允许间隙或过盈的变动量。
公差配合的类型分为三种:间隙配合(原称:动配合)、过渡配合、过盈配合(原称:静配合)。
1、间隙配合——轴与孔之间有明显间隙的配合,轴可以在孔中转动 。
2、过盈配合——轴与孔之间没有间隙,轴与孔紧密的固联在一起,轴将不能单独转动 。
3、过渡配合——介于间隙配合与过盈配合之间的配合,有有可能出现间隙,有可能出现过盈,
配合可按圆表面和键侧面来确定中心,不论是动配合还是静配合,在多数情况下,结合面应存在间隙,带过盈的静配合比较少用,决定间隙的大小应考虑以下几点:
轴套移动的次数和长度;
轴套定心要求的精度;
作用于连接件上力的大小。
在轴心线上移动的次数越多,长度越长,则其间隙应越大,以便移动。间隙的数值应大到能保证接合件表面间有足够的油膜存在。
当定心要求精度非常高时,则力求最小的间隙。为了在重负载和换向传动时轴套对轴有自动的调整,按定心的直径来规定适当可靠的间隙。按直径定心时,常规定相当大的间隙,其大小应仅够使接合面能够吻合。决定这种间隙的大小,应考虑键及键槽凹部上的倒角和圆角大小,以及内外圆直径的偏心度。
选择花键联接的配合公差时,需要考虑花键轴和轴套的加工工艺特性及经济性。
矩形花键的公差配合:



1.基本齿廓
GB/T 3478.1-2008标准给出了三种齿形角和两种齿根规定了四种基本齿廓,即:30°压力角平齿根;30°压力角圆齿根;37.5°压力角圆齿根和45°压力角圆齿根;如下图所示:


下面是基本属于详细介绍

2.渐开线花键的公差
标准规定了4、5、6和7四个公差等级。花键总公差(T+λ)、综合公差λ、齿距累积公差Fp和齿形公差Fα和齿向公差Fβ,他们的数值标准都已给出。
3.齿侧配合
花键齿侧配合的性质取决于最小作用侧隙。本标准规定花键联结有6种齿侧配合类别:
H/k、H/js、H/h、H/f、H/e和H/d。对45°标准压力角的花键联结,应优先选用H/k,H/h,H/f。
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