矩形花键连接技术优化方案建议

花键连接是用在轴径向均布的外花键和在轮毂孔上带有相应内花键相配合的可拆连接。与平键连接相比，花键连接的承载能力强，对中性和导向性好，对轴的削弱较小，一般用于载荷较大、定心精度要求高和经常作轴向滑移的场合，在机械制造领域应用广泛。花键可用作固定连接，也可用作滑动连接。

表6-9　普通平键键曹的剖面尺寸与公差（摘自GB/T 1095-2003）

图6-10　键槽尺寸和公差的图样标注

（a）轴键槽；（b）轮毂键槽

花键按其截面形状可分为矩形花键、渐开线花键和三角形花键，本节讨论应用最广的矩形花键。

1.矩形花键连接的特点

矩形花键连接由内花键（花键孔）与外花键（花键轴）构成，用于传递转矩和运动。其连接应保证内花键与外花键的同轴度、连接强度和传递强度的可靠性，对要求轴向滑动的连接，还应保证导向精度。

2.矩形花键的配合尺寸及定心方式

GB/T 1144—2001规定矩形花键的键数N为偶数（有6、8、10），键齿均布于全圆周。按承载能力，矩形花键分为中、轻两个系列。对同一小径，两个系列的键数相同，键（槽）宽相同，仅大径不相同。中系列的承载能力强，多用于汽车、拖拉机等制造业；轻系列的承载能力相对低，多用于机床制造业。矩形花键的尺寸系列见表6-10。

表6-10　矩形花键公称尺寸系列（摘自GB/T 1144—2001）　mm

矩形花键主要尺寸有小径d、大径D、键（槽）宽B，如图6-11所示。

图6-11　矩形花键主要尺寸

矩形花键连接的结合面有三个，即大径结合面、小径结合面和键侧结合面。要保证三个结合面同时达到高精度的定心作用很困难，也没有必要。实用中，只需以其中之一为主要结合面，确定内、外花键的配合性质。确定配合性质的结合面称为定心表面。

每个结合面都可作为定心表面，所以花键连接有三种定心方式：小径d定心、大径D定心和键（槽）宽B定心，如图6-12所示。

图6-12　矩形花键连接的定心方式

GB/T 1144—2001规定矩形花键以小径结合面作为定心表面，即采用小径定心。定心直径d的公差等级较高，非定心直径D的公差等级较低，并且非定心直径D表面之间有相当大的间隙，以保证它们不接触。键齿侧面是传递转矩及导向的主要表面，故键（槽）宽B应具有足够的精度，一般要求比非定心直径D要严格。

3.矩形花键的公差与配合

GB/T 1144—2001规定，矩形花键的尺寸公差带采用基孔制，其尺寸公差带见表6-11。表6-11中所给定的公差带是成品零件的公差带，对于拉削后不进行热处理或拉削后热处理的零件，因所用拉刀不同，故采用不同的公差带。

花键尺寸公差带选用的一般原则是：当定心精度要求高或传递扭矩大时，应选用精密传动用的尺寸公差带。反之，可选用一般用的尺寸公差带。矩形花键规定了滑动、紧滑动和固定三种配合。前两种在工作过程中，既可传递扭矩，且花键套还可以在轴上移动；而后一种只用来传递扭矩，花键套在轴上无轴向移动。

当要求定位精度高、传递扭矩大或经常需要正、反转变动时，应选择紧一些的配合。当内、外花键需要频繁相对滑动或配合长度较大时，可选择松一些的配合。

由表6-11可以看出，内外花键小径d的公差等级相同，且比相应的大径D和键宽B的公差等级都高；大径只有一种配合为H10/a11。(www.xing528.com)

4.矩形花键的形位公差和表面粗糙度

为保证定心表面的配合性质，应对矩形花键规定如下要求：

表6-11　内、外花键的尺寸公差带（摘自GB/T 1144—2001）

（1）内、外花键定心直径d的尺寸公差与形位公差的关系，必须采用包容要求。

（2）内（外）花键应规定键槽（键）侧面对定心轴线的位置度公差，如图6-13所示，并采用最大实体要求，用综合量规检验。位置度公差见表6-12。

图6-13　花键位置度公差标注

（a）外花键；（b）内花键

表6-12　矩形花键的位置度公差（摘自GB/T 1144—2001）　mm

（3）单件小批生产，采用单项测量时，应规定键槽（键）的中心平面对定心轴线的对称度和等分度，并采用独立原则。公差值见表6-13，标注如图6-14所示。

表6-13　矩形花键对称度公差（摘自GB/T 1144—2001）　mm

图6-14　花键对称度公差标注

（a）内花键；（b）外花键

（4）对较长的花键可根据性能自行规定键侧对轴线的平行度公差。

（5）矩形花键的表面粗糙度Ra推荐值：

对于内花键，小径表面≤1.6μm，大径表面6.3μm，键槽侧面3.2μm。

对于外花键，小径表面≤0.8μm，大径表面3.2μm，键槽侧面1.6μm。

5.图样标注

矩形花键的标记代号应按规定的次序标注，即键数（N）×小径（d）×大径（D）×键（键槽）宽（B），其各自的公差带代号可分别标注在各自的公称尺寸之后。例如，8×52×58×10依次表示键数为8，小径为52mm，大径为58mm，键（键槽）宽为10mm。

矩形花键的标记按花键规格所规定的顺序书写，另需加上配合或公差带代号。其在图样上标注如图6-15所示。图6-15（a）为一花键副，表示花键数为6，小径配合为23H7/f7，大径配合为28H10/a11，键宽配合为6H11/d10，在零件图上，花键公差带可仍按花键规格顺序注出，如图6-15（b）、6-15（c）所示。