花键连接

花键连接的特点：

花键连接是由周向均布的多个键齿的花键轴（外花键）和带有相应键齿槽的轮毂（内花键）相配合而成，花键齿的侧面是工作面。花键可视为由多个平键组成，依靠内、外花键齿侧面的相互挤压传递转矩，所以花键连接比平键连接具有承载能力高、对轴削弱程度小（齿浅、应力集中小）、键齿对称布置，受力均匀、定心好和导向性能好等优点。花键连接适合于载荷较大、对定心要求高的连接，可用于静连接，也可用于动连接。

外花键可以用铣床或齿轮加工机床进行加工，需要专用的加工设备、刀具和量具，所以花键连接成本较高。

花键连接的分类：

按齿形的不同花键可分为矩形花键连接和渐开线花键连接两类。

1）矩形花键：矩形花键形状简单，加工方便。按齿高的不同分为轻、中两个系列，已经标准化。轻系列的承载能力较低，多用于静连接，而中系列多用于中等载荷的连接。

国家标准规定，矩形花键连接定心方式为小径定心或内径定心，即外花键和内花键的小径作为配合表面，由于外花键和内花键的小径易于磨削，故矩形花键连接的定心精度较高。制造时，轴和毂上的接合面都要经过磨削，定心精度高，定心稳定性好，能用磨削的方法消除热处理变形，定心直径尺寸公差和位置公差都能获得较高精度。。花键通常要进行热处理，表面硬度一般应高于40HRC。

矩形花键的基本参数有小径d、大径D、键宽B和键数N，GB/T1144-2001 对其基本尺寸系列和键槽截面尺寸作了相关规定。

国家标准规定矩形花键的表示方法为NxdxDxB，含义：键齿数x小径x大径x键齿宽。

矩形花键的标记示例：   矩形花键的标记依次由键数N、小径d、大径D、键宽B及花键公差代号组成。

花键 N=6，d=23H7/f7，D=26H10/a11，B=6H11/d10,其标记如下：

花键副：6x23 H7/f7x26H10/a11x6H11/d10  GB/T1144-2001

内花键：6x23 H7 x26H10 x6H11  GB/T1144-2001

外花键：6x23 f7x26a11x6d10  GB/T1144-2001

在实际生产中，矩形花键也有用外径定心和侧面定心的矩形花键连接。

采用外径定心时，内外花键的加工比较简单，孔可以用拉削，但硬度较高时拉刀拉不动，一般只用于硬度小于40HRC的情况。当内花键定心表面质量要求高（Ra＜0.63μm）时，用拉削工艺也难以保证；在单件、小批量生产以及大规格的花键中，内花键也难以用拉削工艺，因为该加工方法不经济。

侧面定心因载荷分布均匀，承载能力高，因此适用于定心要求不高的重载连接。

2）渐开线花键：渐开线花键的齿廓为渐开线，受载时，齿上有径向力，能起自动定心作用，使各齿受力均匀，因此定心性优于矩形花键。渐开线花键还具有强度高、寿命长的特点。渐开线花键的标准压力角有30°、37.5°和45°三种。

基本齿廓主要有：30°平齿根、30°圆齿根、37.5°圆齿根和45°圆齿根。不同齿廓的渐开线花键应用的场合不同（基本齿廓的选择主要取决于花键的用途）。

渐开线花键主要应用于结构紧凑、传递较大转矩的轴毂连接。压力角为30°的渐开线花键连接适用于较宽转矩范围，较常用。压力角为45°渐开线花键模数较小，多用于转矩不大，尺寸较小的场合，特别适用于薄壁零件。45°渐开线花键也称为细齿渐开线花键或三角形花键。压力角为37.5°的渐开线花键主要是为了满足冷成形的要求，应用范围在30°和45°花键之间。

渐开线花键的加工工艺与齿轮相同，工艺性较好，齿根圆角大，应力集中小，易于对心，易于获得较高精度和互换性。但加工内花键需要用渐开线拉刀，制造复杂，成本高，适用于传递大转矩、大直径的轴。

渐开线花键的定心方式为齿形定心，受载时能自动心定，因此其定心性优于矩形花键。

渐开线花键最基本的参数为模数m、压力角α和齿数z，GB/T3478.1-1995规定了模数和压力角的标准值。

渐开线花键的标注：

在有内或外花键的零件图上，应该给出制造花键时所需的全部参数、尺寸和公差，列出参数表。公差值在GB/T 3478.1-1995给出。

内花键参数表
参数名称	符号	计算或说明
齿数	z	选取
模数	m	选取
压力角	α	选取
公差等级和配合类别		选取
大径	Dei	计算
渐开线终止圆直径最小值	Dfimin	计算
小径	Dii	计算
齿根圆弧最小曲率半径	Rimin	计算
实际齿槽宽最大值	Emax	计算
作用齿槽宽最小值	Evmin	计算

外花键参数表
参数名称	符号	计算或说明
齿数	z	选取
模数	m	选取
压力角	α	选取
公差等级和配合类别		选取
大径	Dee	计算
渐开线起始圆直径最大值	Dfemax	导出
小径	Die	计算
齿根圆弧最小曲率半径	Remin	计算
作用齿厚最大值	Svmax	计算
实际齿厚最小值	Smin	计算

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