一． 花鍵聯(lián)接的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用
花鍵聯(lián)接是有外花鍵和內(nèi)花鍵組成，花鍵聯(lián)接是平鍵聯(lián)接在數(shù)目上的發(fā)展而成。但是由于結(jié)構(gòu)型式和制造工藝的不同，與評(píng)鍵聯(lián)接相比，花鍵聯(lián)接在強(qiáng)度、工藝和使用上具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：a）因?yàn)榛ㄦI是在軸和孔上直接而均勻地制造出較多的齒與槽，因而聯(lián)接受力較均勻；b）因齒或槽較淺，齒根處應(yīng)力集中較小，軸與輪轂的強(qiáng)度削弱較少；c）齒數(shù)較多，總接觸面積增大，故而能能承受較大的載荷；d）花鍵聯(lián)接的軸與輪轂的對(duì)中性及導(dǎo)向性好。因此花鍵聯(lián)接適用于定心精度要求高、載荷大或經(jīng)常滑移的聯(lián)接�；ㄦI聯(lián)接可用于靜聯(lián)接或動(dòng)聯(lián)接。按其齒形不同，可劃分為矩形花鍵和漸開線花鍵兩類。本文就探討一下漸開線的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用。
行星減速機(jī)/行星齒輪減速器的漸開線花鍵的齒廓為漸開線。與漸開線齒輪相比，漸開線花鍵齒較短，齒根較寬，不發(fā)生根切的最少齒數(shù)較小。漸開線花鍵可以用制造齒輪的方法來(lái)加工，工藝性較好，制造精度也較高，花鍵齒的根部強(qiáng)度高，應(yīng)力集中小，易于定心，當(dāng)傳遞的扭矩較大且軸頸也大是，宜采用漸開線花鍵聯(lián)接。
二．漸開線花鍵的設(shè)計(jì)
1. 花鍵設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)
花鍵設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)有有4個(gè)，分別是DIN 5480，ISO 4156，ANSI B92.2M和GB/T 3478。這四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都涉及三種不同的分度圓壓力角30°、37.5°和45°，但是最常用的是30°分度圓壓力角的漸開線花鍵。四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就花鍵的基本原則是相同的，只是側(cè)重點(diǎn)不同。DIN 5480中對(duì)于花鍵的公差等級(jí)劃分比較多，且已將每一級(jí)的公差詳細(xì)地列出，設(shè)計(jì)工程師只需根據(jù)應(yīng)用選取相應(yīng)的公差即可。DIN 5480的實(shí)用性較其它標(biāo)準(zhǔn)要高。GB/T 3478非等同采用ISO 4156，ANSI B92.2M是米制花鍵的標(biāo)準(zhǔn)。ISO 4156，ANSI B92.2M和GB/T 3478中，公差等級(jí)只給出了4，5，6，7四個(gè)等級(jí)，最常用的等級(jí)為7級(jí)。設(shè)計(jì)中采用的公差等級(jí)越高，對(duì)于花鍵的功能性越好，但是相應(yīng)地增加了生產(chǎn)制造的困難和成本。故而合理地選取花鍵的公差等級(jí)對(duì)于設(shè)計(jì)工程師來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。我公司生產(chǎn)的行星減速機(jī)/行星齒輪減速器花鍵標(biāo)準(zhǔn)采用了DIN5480，也可以根據(jù)客戶需要選用GB/T3478的公差等級(jí)。
2. 花鍵的定心與配合、
1）花鍵有三種定心方式：齒側(cè)定心，大徑定心和小徑定心。
齒側(cè)定心時(shí)（見下圖），扭矩的傳遞和內(nèi)外花鍵的對(duì)中都是由花鍵的齒面所提供。此時(shí)外花鍵的大徑比內(nèi)花鍵的大徑小 0.1M（M為花鍵的模數(shù)），外花鍵的小徑比內(nèi)花鍵的小徑小0.1M。內(nèi)外花鍵的對(duì)中精度取決于內(nèi)花鍵的齒槽寬和外花鍵的齒厚的精度等級(jí)。內(nèi)花鍵的小徑公差可取H11，外花鍵的公差大徑可取h11。
大徑定心時(shí)（見下圖），扭矩的傳遞是由齒側(cè)完成的。內(nèi)外花鍵的對(duì)中是由各自的大徑?jīng)Q定的。此時(shí)外花鍵的大徑公差可取h6，內(nèi)花鍵的大徑公差可取H7，內(nèi)位花鍵的大徑基本尺寸取自參考尺寸dB。大徑公差需在生產(chǎn)制造時(shí)嚴(yán)格保證。
小徑定心時(shí)（見下圖），扭矩的傳遞是也是由齒側(cè)完成的。內(nèi)外花鍵的對(duì)中是由各自的小徑?jīng)Q定的。此時(shí)外花鍵的小徑公差可取h6，內(nèi)花鍵的小徑公差可取H7。小徑公差需在生產(chǎn)制造時(shí)嚴(yán)格保證。
當(dāng)花鍵聯(lián)接中對(duì)于內(nèi)外花鍵對(duì)中性要求較高時(shí)，可優(yōu)先考慮采用大徑定心，外花鍵的大徑可以很好的保證h6的公差，而內(nèi)花鍵一般采用拉花鍵的工藝制造（對(duì)于內(nèi)花鍵是通花鍵來(lái)說(shuō)的）也可以較好的保證其大徑公差H7。
2） 花鍵的配合實(shí)質(zhì)是齒側(cè)配合�；ㄦI聯(lián)接中，所有外花鍵的齒同時(shí)與所有的內(nèi)花鍵的齒槽相嚙合�；ㄦI齒的齒形偏差對(duì)于側(cè)隙的影響要比齒輪的齒形偏差對(duì)齒輪嚙合側(cè)隙影響要大�；ㄦI的配合分為三大類：間隙配合、過(guò)渡配合與過(guò)盈配合�；ㄦI的配合性質(zhì)取決與最小作用側(cè)隙和最大實(shí)際側(cè)隙。（見下圖）最小作用側(cè)隙=內(nèi)花鍵最小作用齒槽寬-外花鍵最大作用齒厚，最大實(shí)際側(cè)隙=內(nèi)花鍵最大實(shí)際齒槽寬-外花鍵最小實(shí)際齒厚。
花鍵聯(lián)接的配合是采用了基孔制，即保持內(nèi)花鍵的最小作用齒槽寬不變，通過(guò)改變外花鍵的作用齒厚來(lái)獲得不同的配合。實(shí)際尺寸和作用尺寸的概念是有一個(gè)演變過(guò)程。以內(nèi)花鍵為例來(lái)加以說(shuō)明（見下圖）。圖中所表示的各齒槽均為基本齒槽寬，由于在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中因機(jī)床的精度、刀具的磨損以及各種熱處理的變形導(dǎo)致內(nèi)花鍵的齒槽寬具有齒距累積誤差、齒形誤差和齒向誤差。因此即使實(shí)際齒槽寬合格，也有可能導(dǎo)致一個(gè)理想的外花鍵無(wú)法與之相配合。這是我們根據(jù)最大實(shí)體效應(yīng)而引入一個(gè)作用尺寸的概念。即作用齒槽寬是一個(gè)理想外花鍵在零側(cè)隙下的齒厚。
對(duì)于內(nèi)花鍵來(lái)說(shuō)（見下圖），因?yàn)橛屑庸ふ`差，所以實(shí)際最大齒槽寬和實(shí)際最小齒槽寬就會(huì)正好相差一個(gè)T（加工誤差）。由于有齒距累積誤差、齒形誤差和齒向誤差，所以最小作用齒槽寬和實(shí)際最小齒槽寬正好相差一個(gè)λ（綜合作用誤差=齒距累積誤差+齒形誤差+齒向誤差）。同理最大作用齒槽寬和實(shí)際最大齒槽寬也相差一個(gè)λ。即最小作用齒槽寬和實(shí)際最大齒槽寬相差一個(gè)T+λ。
對(duì)于外花鍵來(lái)說(shuō)，因?yàn)橥瑯佑屑庸ふ`差，所以實(shí)際最大齒厚和實(shí)際最小齒厚就會(huì)正好相差一個(gè)T（加工誤差）。由于有齒距累積誤差、齒形誤差和齒向誤差，所以最大作用齒厚和實(shí)際最大齒厚正好相差一個(gè)λ（綜合作用誤差=齒距累積誤差+齒形誤差+齒向誤差）。同理最小作用齒厚和實(shí)際最小齒厚也相差一個(gè)λ。即最大作用齒后和實(shí)際最小齒厚相差一個(gè)T+λ。 |
