非標自動化設備之花鍵連接介紹

  花鍵連接的特點：

  花鍵連接是由周向均布的多個鍵齒的花鍵軸（外花鍵）和帶有相應鍵齒槽的輪轂（內花鍵）相配合而成，花鍵齒的側面是工作面。花鍵可視為由多個平鍵組成，依靠內、外花鍵齒側面的相互擠壓傳遞轉矩，所以花鍵連接比平鍵連接具有承載能力高、對軸削弱程度小（齒淺、應力集中小）、鍵齒對稱布置，受力均勻、定心好和導向性能好等優點。花鍵連接適合于載荷較大、對定心要求高的連接，可用于靜連接，也可用于動連接。

  外花鍵可以用銑床或齒輪加工機床進行加工，需要專用的加工設備、刀具和量具，所以花鍵連接成本較高。

  花鍵連接的分類：

  按齒形的不同花鍵可分為矩形花鍵連接和漸開線花鍵連接兩類。

  1）矩形花鍵：矩形花鍵形狀簡單，加工方便。按齒高的不同分為輕、中兩個系列，已經標準化。輕系列的承載能力較低，多用于靜連接，而中系列多用于中等載荷的連接。

  國家標準規定，矩形花鍵連接定心方式為小徑定心或內徑定心，即外花鍵和內花鍵的小徑作為配合表面，由于外花鍵和內花鍵的小徑易于磨削，故矩形花鍵連接的定心精度較高。制造時，軸和轂上的接合面都要經過磨削，定心精度高，定心穩定性好，能用磨削的方法消除熱處理變形，定心直徑尺寸公差和位置公差都能獲得較高精度。。花鍵通常要進行熱處理，表面硬度一般應高于40HRC。

  矩形花鍵的基本參數有小徑d、大徑D、鍵寬B和鍵數N，GB/T1144-2001對其基本尺寸系列和鍵槽截面尺寸作了相關規定。

  國家標準規定矩形花鍵的表示方法為NxdxDxB，含義：鍵齒數x小徑x大徑x鍵齒寬。

  矩形花鍵的標記示例：矩形花鍵的標記依次由鍵數N、小徑d、大徑D、鍵寬B及花鍵公差代號組成。

  花鍵N=6，d=23H7/f7，D=26H10/a11，B=6H11/d10,其標記如下：

  花鍵副：6x23H7/f7x26H10/a11x6H11/d10GB/T1144-2001

  內花鍵：6x23H7x26H10x6H11GB/T1144-2001

  外花鍵：6x23f7x26a11x6d10GB/T1144-2001

  在實際生產中，矩形花鍵也有用外徑定心和側面定心的矩形花鍵連接。

  采用外徑定心時，內外花鍵的加工比較簡單，孔可以用拉削，但硬度較高時拉刀拉不動，一般只用于硬度小于40HRC的情況。當內花鍵定心表面質量要求高（Ra＜0.63μm）時，用拉削工藝也難以保證；在單件、小批量生產以及大規格的花鍵中，內花鍵也難以用拉削工藝，因為該加工方法不經濟。

  側面定心因載荷分布均勻，承載能力高，因此適用于定心要求不高的重載連接。

  2）漸開線花鍵：漸開線花鍵的齒廓為漸開線，受載時，齒上有徑向力，能起自動定心作用，使各齒受力均勻，因此定心性優于矩形花鍵。漸開線花鍵還具有強度高、壽命長的特點。漸開線花鍵的標準壓力角有30°、37.5°和45°三種。

  基本齒廓主要有：30°平齒根、30°圓齒根、37.5°圓齒根和45°圓齒根。不同齒廓的漸開線花鍵應用的場合不同（基本齒廓的選擇主要取決于花鍵的用途）。

  漸開線花鍵主要應用于結構緊湊、傳遞較大轉矩的軸轂連接。壓力角為30°的漸開線花鍵連接適用于較寬轉矩范圍，較常用。壓力角為45°漸開線花鍵模數較小，多用于轉矩不大，尺寸較小的場合，特別適用于薄壁零件。45°漸開線花鍵也稱為細齒漸開線花鍵或三角形花鍵。壓力角為37.5°的漸開線花鍵主要是為了滿足冷成形的要求，應用范圍在30°和45°花鍵之間。

  漸開線花鍵的加工工藝與齒輪相同，工藝性較好，齒根圓角大，應力集中小，易于對心，易于獲得較高精度和互換性。但加工內花鍵需要用漸開線拉刀，制造復雜，成本高，適用于傳遞大轉矩、大直徑的軸。

  漸開線花鍵的定心方式為齒形定心，受載時能自動心定，因此其定心性優于矩形花鍵。

  漸開線花鍵最基本的參數為模數m、壓力角α和齒數z，GB/T3478.1-1995規定了模數和壓力角的標準值。