由于花键联接传动具有触面积大、承载能力高、定心性能和导向性能好,键槽浅、应力集中小,对轴和毂的强度削弱小,同时结构紧凑等优点,因此,常应用于传递较大的转矩和定心精度要求高的静联接和动联接。
1 花键的类别、特点与应用
按花键齿的形状可分为角形花键和渐开线花键两大类。在角形花键中又可分为矩形花键和三角形花键。从目前应用来看,渐开线花键最多,其次是矩形花键,在装卸工具上用三角形花键居多。
1.1 矩形花键
加工方便,可用磨削方法获得较高的精度,但内花键通常要用花键拉刀,对于不通孔的花键就无法加工,只好用插削加工,精度较低。目前中国、日本、德国有关标准O:中国GB1144-87:日本JIS B1601-85:德国SN742( 德国SMS厂标):美国WEAN公司六槽矩形花键标准。
1.2 渐开线花键
齿廓为渐开线,受载时轮齿上有径向分力,能起自动定心作用,使各齿承载均匀,强度高,寿命长。加工工艺与齿轮相同,刀具比较经济,易获得较高精度和互换性。用于载荷较大、定心精度要求较高,以及尺寸较大的联接。应用较广,国内外主要标准如下:中国GB/T3478.1-1999(替代GB3478.1-83), 等效ISO4156-1981:日本JIS B1602-1992、JIS D2001-1977:德国DIN5480、DIN5482:美国AN-SIB92.1a。
1.3 三角花键
内花键齿形为三角形,外花键齿廓为压力角等于45°的渐开线,加工方便,齿细小、且较多,便于机构的调整与装配,对于轴和毂的:削弱为最小。多用于轻载和直径小的静联接,特别适用于轴与薄壁零件的联接。主要标准有:日本JIS B1602-1991:德国DIN5481。
2 中国与主要工业国家的矩形花键标准
我国现颁布的矩形花键标准,有的与日本的矩形花键类似,有的与德国的矩形花键完全相同,但与美国的英制矩形花键相差较大,在引进设备时,应如何选择合适的配合与定心,应持谨慎态度,摸清原标准与要求,以免造成不必要的经济损失。各国矩形花键标准对照见表1。
表1 中国与主要工业国家的矩形花键标准
国别 | 标准号 | 定心方式 | 对应的标准 | 花键齿数 | 系列类型 |
---|---|---|---|---|---|
中国 | GB1144 | 小径定心 | ISO14,部分与JIS B1601同 | 6、8、10 | 轻中系列 |
日本 | JIS B1601 | 小径定心 | 部分与GB1144同 | 6、8、10 | |
德国 | SN742 | 齿面定心 | 与JB/ZQ4373同 | 6 | |
美国 | Wean公司 | 齿面定心 | 6 | 英制 |
3 中国与主要工业国家的渐开线花键标准
目前国外大多数的渐开线花键与我国标准均不相同。即使在同一国家内,同样是渐开线花键其标准也不相同。如德国的渐开线花键就有DIN5480及DIN5482两种。在日本有JIS B1602及JIS D2001。在我国有压力角α=30°、α=37.5°、α=45°三种。有的采用模数制和径节制,有的国家采用双模数制或双径节制。
各国渐开线花键标准主要技术参数如表2所列。
表2 中国与日本、德国、美国圆柱渐开线花键的比较
名称 | GB/T3478.1-1999 等效ISO4156-1981 | JISB1602-1991 | JISD2001-1977 | DIN5482 | DIN5480 | ANSIB92.1a | |||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
分度圆上的压力角α | 30° | 37.5° | 45° | 45° | 20° | 30° | 30° | 30° | 37.5° | 45° | 20° | ||||
模数系列m | 0.5、(0.75)、1、(1.25)、1.5、(1.75)、2、2.5、3、(4)、5、(6)、(8)、10 | 0.25、0.5、(0.75)、1、(25)、1.5、(1.75)、2、2.5 | 0.5、0.75、1.0、1.5、2.0、2.5 | 0.5、0.75、1、1.25、1.5、1.667、2、2.5、3、3.75、4.5、5.6、7.5、10 | 1.6、1.75、1.9、2.0、2.10、2.25 | 0.5、0.6、0.75、0.8、1.0、1.25、1.50、1.75、2、2.5、3、4、5、6、8、10 | 径节制 D.P.=2~48 |
||||||||
齿高系数ha* | 0.5 | 0.45 | 0.4 | 0.4 | 0.5 | 0.45 | 0.45 | 0.5 | 1.0 | ||||||
全齿高h | 平齿根1.25 圆齿根1.4m |
圆齿根1.15m | 圆齿根1.0m | 圆齿根1.0m | 1.2m | (0.9375~1.381)m | (1~1.05)m | ||||||||
变位系数X | 0 | 0.1 | 0.6、0.633、0.9、0.967 | -1.78~+0.4375 | -0.05~+0.45 | ||||||||||
花键齿数Z | 10~100(递增为1) | 10~100(递增为1) | 10~60(递增为1) | 6~40(递增为1) | 8~44(递增为1) | 6~82 | 6~60 | ||||||||
定心方式 | 齿测定心 | 齿测定心 | 齿测定心 | 大径定心 | 齿测定心 | 齿测定心 | 小径定心 | 大径定心 | 齿测定心 | 大径定心 | |||||
齿根形式 | 平齿根 圆齿根 |
圆齿根 | 圆齿根 | 圆齿根 | 平齿根 | 平齿根 | 平齿根 | 平齿根 圆齿根 |
|||||||
公差等级 | 4、5、6、7 | 4、5、6、7 | 10 | 10 | 9、10 | 6、7 | |||||||||
配合类别 | 内花键 | H | H | H10 | H9 | R7、H7 | H10 | H9 | H7 | H7 | 滑动配合、固定配合 | 固定配合 | |||
外花键 | k、js、s、f、e、d | k、h、f | j10 | a级、b级、c10、f10、c级、d级、f10、x10 | 2级、3级、d7、f6 | 间隙配合过渡配合e9、h9,过盈配合k9 | e9、f8、d9 | h6 | h6 | ||||||
注:若采用双模数制(m1/m2)或双径节制(DP11/DP2)者,则m1(DP1)用于计算分度圆直径,m2(DP2)用于计算齿高。 |
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