浅谈渐开线花键设计应用.doc

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1、浅谈渐开线花键设计应用%1.花键联接的类型、特点和应用花键联接是有外花键和内花键组成，花键联接是平键联接在数目上的发展而成。但是由于结构型式和制造工艺的不同，与评键联接相比，花键联接在强度、工艺和使用上具有以下几个优点：a）因为花键是在轴和孔上直接而均匀地制造出较多的齿与槽，因而联接受力较均匀；b）因齿或槽较浅，齿根处应力集中较小，轴与轮毂的强度削弱较少；c）齿数较多，总接触面积增大，故而能能承受较大的载荷；d）花键联接的轴与轮毂的对中性及导向性好。因此花键联接适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的联接。花键联接

2、可用于静联接或动联接。按其齿形不同，可划分为矩形花键和渐开线花键两类。本文就探讨一下渐开线的设计及其应用。渐开线花键的齿廓为渐开线。与渐开线齿轮相比，渐开线花键齿较短，齿根较宽，不发生根切的最少齿数较小。渐开线花键可以用制造齿轮的方法来加工，工艺性较好，制造精度也较高，花键齿的根部强度高，应力集中小，易于定心，当传递的扭矩较大旦轴颈也大是,宜采用渐开线花键联接。%1.渐开线花键的设计1.花键设计的标准花键设计的标准有有4个，分别是DIN5480,ISO4156,ANSIB92.2M和GB/T3478o这四个标准都涉

3、及三种不同的分度圆压力角30。、37.5°和45。，但是最常用的是30。分度圆压力角的渐开线花键。四个标准就花键的基本原则是相同的，只是侧重点不同。DIN5480中对于花键的公差等级划分比较多，且己将每一级的公差详细地列出，设计工程师只需根据应用选取相应的公差即可。DIN5480的实用性较其它标准要高。GB/T3478非等同采用ISO4156,ANSIB92.2M是米制花键的标准。ISO4156,ANSIB92.2M和GB/T3478中，公差等级只给出了4,5,6,7四个等级，最常用的等级为7级。设计中采用的公差等

4、级越高，对于花键的功能性越好，但是相应地增加了生产制造的困难和成本。故而合理地选取花键的公差等级对于设计工程师来说至关重要。2.花键的定心与配合、1）花键有三种定心方式：齿侧定心，大径定心和小径定心。齿侧定心时（见下图），扭矩的传递和内外花键的对中都是由花键的齿面所提供。此时外花键的大径比内花键的大径小0.1M（M为花键的模数），外花键的小径比内花键的小径小O.lMo内外花键的对中精度取决于内花键的齿槽宽和外花键的齿厚的精度等级。内花键的小径公差可取H11,外花键的公差大径可取hll。大径定心时（见下图），扭矩的传

5、递是由齿侧完成的。内外花键的对中是由各自的大径决定的。此肘外花键的大径公差可取h6,内花键的大径公差可取H7,内位花键的大径基本尺寸取自参考尺寸dBo大径公差需在生产制造时严格保证。小径定心时（见下图），扭矩的传递是也是由齿侧完成的。内外花键的对中是由各自的小径决定的。此时外花键的小径公差可取h6,内花键的小径公差可取H7。小径公差需在生产制造时严格保证。对于内花键来说（见下图），因为有加工误差，所以实际最大齿槽宽和实际最小齿槽宽就会正好相差一个T（加工误差）。由于有齿距累积误差、齿形误差和齿向误差，所以最小作用齿

6、槽宽和实际最小齿槽宽正好相差一个X（综合作用误差=齿距累积误差+齿形误差+齿向误差）。同理最大作用齿槽宽和实际最大齿槽宽也相差一个入。即最小作用齿槽宽和实际最大齿槽宽相差一个T+入。对于外花键来说，因为同样有加工误差，所以实际最大齿厚和实际最小齿厚就会正好相差一个T（加工误差）。由于有齿距累积误差、齿形误差和齿向误差，所以最大作用齿厚和实际最大齿厚正好相差一个入（综合作用误差=齿距累积误差+齿形误差+齿向误差）。同理最小作用齿厚和实际最小齿厚也相差一个入。即最大作用齿后和实际最小齿厚相差一个T+入。1.花键的强度设

7、计因为渐开线花键齿较短，齿根较宽，所以花键齿的根部强度高，应力集中小。因此在花键的强度设计时，只需考虑两个方面的强度。一是花键最小横截面上因扭矩而产生的剪应力。另一个是花键齿面上的接触应力即齿面的压应力。o=2*T/（PD*N*A）=4*T/（D*（Do-Di）*N*t）其中。一花键齿而接触应力「…花键传递的扭矩PD---花键节圆N-…花键的齿数A-…一个齿的接触面的投影面积Do---外花键大径的最小值Di—内花键小径的最大值D-…花键作用节圆=（Do+Di）/2t----花键的配合长度为了提高花键齿而的承载能力，

8、花键一般都需要进行热处理。低碳钢一般采用渗碳淬火的热处理方式，中碳钢一般采用感应淬火，将齿面的硬度提高到50HRC左右。1.花键的检验基本方法，用综合通端花键量规（环规或塞规）控制内花键的作用齿槽宽的最小值或外花键的作用齿厚的最大值，从而控制作用侧隙的最小值。同口寸，用非全齿止端量规（环规或塞规）或测量M值（棒间距或跨棒距），对于外花键可测量公法线平均长度W