拓展花键连接件的互换性介绍

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：花键连接的使用要求为：保证连接强度及传递扭矩可靠；定心精度高；滑动连接还要求导向精度及移动灵活性，固定连接要求可装配性。当内花键小径公差带为H6和H7时，允许与高一级的外花键配合。表6-19矩形花键对称度公差值t2对于较长的花键，国家标准未作规定，可根据产品性能，自行规定键（键槽）侧对小径d轴线的平行度公差。其各自的公差带代号或配合代号标注于公称尺寸之后。

1.概述

花键连接分为固定连接与滑动连接两种。

花键连接的使用要求为：保证连接强度及传递扭矩可靠；定心精度高；滑动连接还要求导向精度及移动灵活性，固定连接要求可装配性。

花键连接按其键齿形状分为矩形花键、渐开线花键和三角形花键三种，其结构如图6-12所示。其中矩形花键应用最广泛。

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图6-12　花键连接的种类

花键常用在下列三种场合：①用于无滑移地传递相对较重负荷的联轴器轴；②用于传递动力的齿轮、滑轮和其他旋转设备，安装方式可以为滑移安装或固定式安装；③对于要求在角度位置上要求有位移以计数或改变的附件。

花键连接有如下优点：

①键与轴或孔为一整体，强度高，负荷分布均匀，可传递较大的转矩。

②连接可靠，导向精度高，定心性好，易达到较高的同轴度要求。

但是，由于花键的加工制造比单键复杂，故其成本较高。

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图6-13　矩形花键的主要尺寸

2.矩形花键的公差与配合

1）矩形花键的主要参数和定心方式

矩形花键有大径D、小径d和键（槽）宽B三个主要尺寸参数，如图6-13所示。

键数规定为偶数，有6、8、10三种。按承载能力不同，矩形花键分为中、轻两个系列。中系列的键高尺寸较大，承载能力强；轻系列的键高尺寸较小，承载能力低。矩形花键的尺寸系列见表6-16。

表6-16　矩形花键尺寸系列（摘自GB/T1144—2001）（单位：mm）

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若要求矩形花键的三个公称尺寸参数同时起配合定心作用，以保证内、外花键同轴度是很困难的，而且也无必要。因此，为了改善其加工工艺性，只需选择其中一个参数作为定心尺寸，将其按较高的精度加工保证定心精度，其他的可按较低的精度加工起配合定心作用。由于扭矩的传递是通过键和键槽两侧面来实现的，因此，键和槽宽不论是否作为定心尺寸，都要求有较高的尺寸精度。

根据定心要素的不同，可分为三种定心方式：①按大径D定心；②按小径d定心；③按键宽B定心，如图6-14所示。

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图6-14　花键的定心方式

（a）大径定心；（b）小径定心；（c）键宽定心

矩形花键国家标准（GB/T1144—2001）规定，矩形花键用小径定心，这是因为如果采用大径定心，内花键定心表面的精度依靠拉刀保证。而当内花键定心表面硬度要求高（40HRC以上）时，热处理后的变形难以用拉刀修正；当内花键定心表面粗糙度要求高（Ra＜0.63μm）时，用拉削工艺也难以保证；在单件、小批生产及大规格花键中，内花键也难以用拉削工艺，因为该种加工方式不经济。采用小径定心时，热处理后的变形可用内圆磨修复，而且内圆磨削可达到更高的尺寸精度和更高的表面粗糙度要求。因而小径定心的定心精度更高，定心稳定性较好，使用寿命长，有利于产品质量的提高。外花键小径精度可用成形磨削保证。

2）矩形花键的公差与配合

国标GB/T1144—2001规定，矩形花键的尺寸公差采用基孔制，目的是为了减少拉刀的数目。

矩形花键配合的精度，按其使用要求分为一般用和精密传动用两种。精密级用于机床变速箱中，其定心精度要求高或传递扭矩较大；一般级适用于汽车、拖拉机的变速箱中。GB/T 1144—2001规定的小径d、大径D及键（槽）宽B的公差带如图6-15所示及表6-17所列。对内花键规定了拉削后热处理和不热处理两种。标准中规定，按装配方式分为滑动、紧滑动和固定三种配合。其区别在于，前两种在工作过程中，可传递转矩，而且花键套还可在轴上移动；后者只用来传递转矩，花键套在轴上无轴向位移。不同的配合性质或装配形式可通过改变外花键的小径和键宽的尺寸公差带获得。

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图6-15　矩形花键的公差带

表6-17　内、外花键尺寸公差带（摘自GB/T1144—2001）（单位：mm）

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对于精密传动用的内花键，当需要控制键侧配合间隙时，槽宽公差带可选用H7，一般情况下可选用H9。

当内花键小径公差带为H6和H7时，允许与高一级的外花键配合。

3.矩形花键的几何公差

由于矩形花键连接表面复杂，键长与键宽比值较大，几何误差对花键连接的装配性能、传递扭矩与运动的性能影响很大，是影响连接质量的重要因素，因此，图标GB/T1144—2001对矩形花键的几何公差作了以下规定：

1）小径d的极限尺寸应遵守包容要求 pagenumber_ebook=150,pagenumber_book=143

小径d是花键连接的定心配合尺寸，为了保证定心表面的配合性质，内、外花键小径（定心直径）的尺寸公差和几何公差的关系必须采用包容要求 pagenumber_ebook=150,pagenumber_book=143 。即当小径d的实际尺寸处于最大实体状态时，它必须具有理想形状，只有当小径d的实际尺寸偏离最大实体状态时，才允许有形状误差。