![美国标准ANSI_B92[1].1-1970_SAE花键标准](https://img.doczj.com/imgb1/05bz5h79cnrtclv7dai3-11.webp)
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以下为美国花键标准主要内容翻译
ANSI B92.1-1970 SAE 花键标准
INVOLUTE SPLINES
渐开线花键
Form Circle is the circle which defines the deepest points of involute form control of the tooth profile. This circle along with the tooth tip circle (or start of chamfer circle) determines the limits of tooth profile requiring control. It is located near the major circle on the internal spline and near the minor circle on the external spline. 渐开线终止圆：渐开线终止圆是用于控制齿廓上渐开线的极限距离的圆。渐开线终止圆与齿顶圆（或者修缘线的起点所在的圆）共同限制了所要求控制的渐开线齿廓的范围。渐开线终止圆的位置靠近内花键的大圆（齿根圆）或者外花键的小圆（齿根圆）。
译者注：这段话的意思是：只有在渐开线终止圆与齿顶圆（或者修缘线的起点所在的圆）之间的花键的齿形为渐开线齿形，其余部分不一定按照渐开线成形。 译者注2：在《GB/T 3478.1-1995 圆柱直齿渐开线花键》中，将Form Cycle 定义为两个圆：内花键的渐开线终止圆和外花键的渐开线起始圆。而在本标准中，将这两个圆统称为Form Cycle ，译者将Form Cycle 翻译为渐开线终止圆。 Form Clearance (c F ) is the radial depth of involute profile beyond the
depth of engagement with the mating part. It allows for looseness between mating splines and for eccentricities between the minor circle (internal), the major circle (external), and their respective pitch circles. 齿形裕度：齿形裕度（c F ）是相互配合的内、外花键的渐开线齿廓在径向方向上
的间隙。齿形裕度是的相互配合的内、外花键之间能够存在一定松动，并且是的内花键的小圆（齿顶圆）、外花键的大圆（齿顶圆）、以及内、外花键各自的节圆之间存在一定的偏心距。
Form Diameter (D Fe , D Fi ) the diameter of the form circle. 渐开线终止圆直径（D Fe , D Fi ）：渐开线终止圆所在圆的直径。
Internal Spline is a spline formed on the inner surface of a cylinder. 内花键：在圆柱体的孔的内表面形成的花键。
Involute Spline is one having teeth with involute profiles.
渐开线花键：花键的键齿的齿形为渐开线形式的花键。
Lead Variation is the variation of the direction of the spline tooth from its intended direction parallel to the reference axis, also including parallelism and alignment variations (see Fig. 1a). Note: Straight (nonhelical) splines have an infinite lead.
导向公差：导向公差是花键的键齿的实际齿线与花键的参考轴线之间的平行度公差，这个公差包括平行度公差和圆周阵列公差（见图Fig.1a）。注意：直齿花键（非螺旋花键）的导向公差为无穷大。
译者注：这一条解释有待斟酌。
Length of Engagement (L
q
) is the axial length of contact between mating splines.
结合长度（L
q
）：结合长度是两个相互配合的内、外花键之间的接触段的长度。
Machining Tolerance (m) is the permissible variation in actual space width or actual tooth thickness.
加工公差（m）：加工公差是花键的实际齿槽宽和实际齿厚的允许的变动量。
译者注：在《GB/T 3478.1-1995 圆柱直齿渐开线花键》中，将加工公差定义为T。
Major Circle is the circle formed by the outermost surface of the spline. It is the outside circle (tooth tip circle) of the external spline or the root circle of the internal spline.
大圆：大圆是花键的最大齿形面的包络圆。它是外花键的外圆（齿顶圆），和内花键的齿根圆。
Major Diameter (D
o , D
ri
) is the diameter of the major circle.
大圆直径：大圆直径（D
o , D
ri
）是大圆所在圆的直径。
译者注：在《GB/T 3478.1-1995 圆柱直齿渐开线花键》中，将大圆直径定义为：
内花键D
ei 、外花键D
ee
。
Minor Circle is the circle formed by the innermost surface of the spline. It is the root circle of the external spline or the inside circle (tooth tip circle) of the internal spline.
小圆：小圆是花键的最小齿形面的排斥圆。它是外花键的齿根圆，和内花键的内圆（齿顶圆）。
Minor Diameter (D
re , D
i
) is the diameter of the minor circle.
小圆直径：小圆直径（D
re , D
i
）是小圆所在圆的直径。
译者注：在《GB/T 3478.1-1995 圆柱直齿渐开线花键》中，将小圆直径定义为：
内花键D
ii 、外花键D
ie
。
Nominal Clearance is the actual space width of an internal spline minus the actual tooth thickness of the mating external spline. It does not define the fit between mating members, because of the effect of variations.
理论侧隙：理论侧隙是内花键的实际齿槽宽减去与之相互配合的外花键的实际齿厚所得的值。由于内、外花键在配合时会产生一定的公差，所以理论侧隙不能够用于确定相互配合的内、外花键之间的间隙。
Out of Roundness is the variation of the spline from a true circular configuration.
圆度：圆度是花键与真圆的圆廓之间的公差。
Parallelism Variation is the variation of parallelism of a single spline tooth with respect to any other single spline tooth (see Fig. 1b).
平行度公差：平行度公差是单根键齿相对其它的单根键齿之间的平行度公差。（见图Fig.1b）
Pitch (P/P
s
) is a combination number of a one-to-two ratio indicating the spline proportions; the upper or first number is the diametral pitch, the lower or second number is the stub pitch and denotes, as that fractional part of an inch, the basic radial length of engagement, both above and below the pitch circle.
径节分数（P/P
s
）：径节分数是由两个数组成的一个比率，它表示的是花键的比例；设这个比率为A/B（这个分数用英寸表示），则在这个分数中第一个数（分子）A表示的是花键的径节，第二个数（分母）B表示的是残余径节，径节表示的是在节圆上方的键齿在半径方向上的结合长度，残余径节表示的是在节圆下方的键齿在半径方向上的结合长度。
译者注：可以理解为节圆将整个花键键齿一分为二，节圆上方的键齿的齿高为径节，节圆下方的键齿的齿高为残余径节。在实际计算时要考虑到渐开线终止圆与修缘线所在圆对键齿有效结合齿高的影响，并将其扣除。
Pitch Circle is the reference circle from which all transverse spline tooth dimensions are constructed.
节圆：节圆是一个参考圆，花键的键齿的所有的横向尺寸都是以节圆为基础开始计算的。
Pitch Diameter (D) is the diameter of the pitch circle.
节圆直径（D）：节圆直径是节圆所在圆的直径。
Pitch Point is the intersection of the spline tooth profile with the pitch circle.
节点：节点是键齿的齿廓与节圆的交点。
Pressure Angle (φ) is the angle between a line tangent to an involute and a radial line through the point of tangency. Unless otherwise specified, it is the standard pressure angle.
压力角（φ）：压力角是花键的渐开线齿廓的切线与通过切点的半径所组成的夹角。除非有特殊说明，压力角通常是指标准压力角。
Profile Variation is any variation from the specified tooth profile normal to the flank.
齿形误差：齿形误差是特定的齿廓相对齿侧的任何公差。
译者注：这一条解释有待斟酌。
Spline is a machine element consisting of integral keys (spline teeth) or keyways (spaces) equally spaced around a circle or portion thereof.
花键：花键是一种机械零件，它由凸出的齿（键齿）或凹下的沟（齿槽）组成，键齿和键槽等分一个完成圆或者部分圆弧。
) is the pressure angle at the specified Standard (Main) Pressure Angle (φ
D
pitch diameter.
标准压力角（φ
）（主压力角）：标准压力角是指特定在节圆上的压力角。
D
) is a number used to denote the radial distance from the Stub Pitch (P
s
pitch circle to the major circle of the external spline and from the pitch circle to the minor circleof the internal spline. The stub pitch for splines in this standard is twice the diametral pitch.
残余径节（P
）：残余径节是一个数，它用于表示节圆与外花键的大圆或内花键
s
的小圆之间的半径差。在本标准中，花键的残余径节是径节的2倍。
Total Index Variation is the greatest difference in any two teeth (adjacent or otherwise) between the actual and the perfect spacing of the tooth profiles.
齿距累计误差：齿距累计误差是任意两齿的实际弧长与理论弧长之差的最大绝对值。
译者注：这一条解释有待斟酌。
Total Tolerance (m +λ) is the machining tolerance plus the variation allowance.
总公差（m +λ）：总公差是加工公差与综合公差之和。
译者注：在《GB/T 3478.1-1995 圆柱直齿渐开线花键》中，将总公差定义为：T+λ。
Variation Allowance (λ) is the permissible effective variation.
综合公差（λ）：综合公差是在允许范围内的综合的公差。
Tooth Proportions.—There are 17 pitches: 2.5/5, 3/6, 4/8, 5/10, 6/12, 8/16, 10/20, 12/24, 16/32, 20/40, 24/48, 32/64, 40/80, 48/96, 64/128, 80/160, and 128/256. The numerator in this fractional designation is known as the diametral pitch and controls the pitch diameter; the denominator, which is always double the numerator, is known as the stub pitch and controls the tooth depth. For convenience in calculation, only the numerator is used in the formulas given and is designated as P. Diametral pitch, as in gears, means the number of teeth per inch of pitch diameter.
齿比——一共有17种齿比：2.5/5，3/6，4/8，5/10，6/12，8/16，10/20，12/24，16/32，20/40，24/48，32/64，40/80，48/96，64/128，80/160和128/256。在这一系列的分数中的分子是径节，径节的大小决定了节圆的直径；而分数中的分母通常是分子的两倍，分母是残余径节，它的作用是控制齿槽的深度。为了方便计算，在所有的公式中都使用分子作为计算参数，并且与齿轮的表示方式一样定义为径节P尺寸，也就是在节圆上，每英寸长度上的齿数。
30°平齿根花键计算书第1页 模数 m = 3 齿数 z = 15 标准压力角αD = 30° 配合代号：H7/h7 分度圆直径 D = m×z = 45 基圆直径 Db = m×z×cos(αD) = 38.9711 周节 p = π×m = 9.42477796076937 内花键大径 Dei = m×(z+1.5) = 49.5 外花键作用齿厚上偏差 esv = 0 (根据<<机械传动设计手册>>1463页表9-1-49或由公差代号计算) 外花键渐开线起始圆直径最大值： DFemax = 2×((0.5Db)^2+(0.5Dsin(αD)-(hs-0.5esv/tan(αD))/sin(αD))^2)^0.5 = 41.8669 (其中hs = 0.6m = 1.8) 内花键小径 Dii = DFemax+2CF) = 42.47 (其中CF = 0.1m = .3) 内花键基本齿槽宽 E = 0.5πm = 4.71238898 外花键基本齿厚 S = 0.5πm = 4.71238898 内花键： 内花键总公差 T+λ = 40i*+160i** = 179 其中i* = 0.45(D)^(1/3) + 0.001D (D = (30×50)^0.5 = 38.7298334620742) i** = 0.45(E)^(1/3) + 0.001E (E = (3×6)^0.5 = 4.24264068711928) 周节累积公差 Fp = 7.1(L)^0.5 + 18 = .078 其中分度圆周长之半 L = πmz/2 = 70.6858347057703 齿形公差 ff = 6.3ψf + 40 = .062 其中公差因数ψf = m + 0.0125D = 3.48412291827593 齿向公差 Fβ = 2.0×(g)^0.5 + 10 = .023 其中花键长度 g = 40 综合公差λ= 0.6((Fp)^2 + (ff)^2 + (Fβ)^2)^0.5 = .061 作用齿槽宽最小值 Evmin = 0.5πm = 4.712 实际齿槽宽最大值 Emax = Evmin + (T+λ) = 4.891 实际齿槽宽最小值 Emin = Evmin + λ =4.773 作用齿槽宽最大值 Evmax = Emax - λ = 4.83 外花键： 外花键大径 Dee = m×(z + 1) = 48 外花键小径 Die = m×(z - 1.5) = 40.5 外花键总公差 T+λ = 40i*+160i** = 179 其中i* = 0.45(D)^(1/3) + 0.001D (D = (30×50)^0.5 = 38.7298334620742) i** = 0.45(E)^(1/3) + 0.001E (E = (3×6)^0.5 = 4.24264068711928) 周节累积公差 Fp = 7.1(L)^0.5 + 18 = .078
DIN5480花键孔及外花键标准分析与应用 DIN5480花键标准是德国于1986年颁布实施的米制模数变位制花键标准；该标准于2005年及2006年做了修订，标准号为DIN5480-1及DIN5480-2,这两个新标准各包含不同的内容，共同构成新的标准。 与旧标准相比，新标准更为简明、实用（如取消了旧标准中内花键公法线及偏差的计算），新标准还取消了o及45o压力角花键的内容，只保留了30o压力角的花键规格。 自80年代以来，我国大规模引进了德国汽车及液压产品技术，DIN5480花键在我国已被广泛使用，除了采用定型刀具（主要是拉刀）大批量生产定型产品外，采用通用加工手段少量配制DIN花键的情况也日益增多。 与国标GB/T3478花键标准相比，DIN标准主要有三处差别：其一是模数系列较国标模数多了及两个规格；其二是精度级别，DIIN5480规定了7、8、9 、10、11计5个级别，新标准DIN5480-1则规定了5、6、7、8、9、10、11、12计8个级别，其主要差别在于DIN 9级精度相当于GB 的5级精度，DIN 10级相当于GB 6级，其余类推（线切割的制齿精度一般为DIN 9级）；其三，DIN5480全是变位键，其外花键大多采用正变位，相配的内花键为负变位，少量外花键为负变位，与之相配的内花键则为正变位，同一规格花键的变位系数相同仅符号相反，即同一花键副的总变位系数为0，由此决定了一套内、外花键的分度圆在变位前、后均相同且重合；国标花键则全是非变位键。 依据齿轮（含花键）变位加工原理可知，采用标准模数的花键滚刀
可直接滚切出DIN5480的变位外花键，而内花键在小批量加工时则只能采用插床（而不是插齿机）单刀插齿或数控线切割制齿；当采用单刀插制内花键时，也要先由线切割制出刀形模板，若直接以外花键做母板配磨刀具则齿形精度及侧隙配合精度均无法保证。 当采用线切割制齿或制刀形样板时，则首先要在计算机上绘制全齿花键图。 从原理上讲，绘制齿形图需要输入基圆直径，分度圆齿槽宽（或齿厚）、模数、齿数、齿顶圆直径、齿根圆直径及齿根过渡圆角半径计7个参数，或者输入分度圆齿槽宽、分度圆压力角、模数、齿数、齿顶圆直径、齿根圆直径及齿根过渡圆角半径7个参数。 由于国内使用的花键绘图软件多为不可修改参数的GB花键软件，上述绘图方法不易实现。 另外，可以借用齿轮绘图软件并输入齿数、模数、分度圆压力角、变位系数及齿顶圆直径、齿根圆直径、齿根过渡圆角半径计7个参数也可绘制出精准的花键齿形图。 理论分析表明：当齿数、模数、分度圆变位系数及分度圆压力角四者相同时，齿轮与花键具有相同的齿形曲线,花键与齿轮的区别仅在于齿高不同，齿轮的基础齿高是2个模数，而花键的基础齿高是1个模数。需要注意的是：国标键的齿高不加修正，为1×m，其分度圆之外的齿顶高为×m；而DIN5480的齿高为×m，其变位后分度圆之外的齿顶高为×m。 需额外说明的是：当齿轮或花键的分度圆变位后，齿侧渐开线形状并未改变，但齿两侧渐开线的距离发生了变化，也即原始分度圆上的齿
shaft hub Reference diameter dB 66module m 0.80.8number of teeth z 6-6pressure angle α3030pitch p 2.51327 2.51327 addendum modification x*m 0.16-0.16addendum if basic rack profile h ap 0.360.36addendum of tool basic rack profile h fp0dedendum of basic rack profile h fp 0.440.44tooth depth of basic rack profile h p 0.80.8bottom clearance of basic rack profile c p 0.080.08root fillet radius of basic rack profile ρfp 0.1280.128reference circle diameter d 4.8-4.8base diameter d b 4.157-4.157tip circl e diameter o f shaft d a1 5.84root circle diameter of shaft d f1 4.24minimum form clearance C fmin 0.025base from circle diameter of shaft d Ff1 4.35 tip circle diameter of hub d a2-4.4root circle diameter of hub d f2-6minimum form clearance C fmin 0.025?root form circle diameter of hub d Ff2-5.89 form clearance of basic rack profile C FP 0.0160.016 nominal space width on hub e 2 1.441min. effective toleraence limit e vmin 1.441min. actual reference mark e min 1.467max. actual tolerance limit e max 1.512 nominal shaft tooth thickness s 1 1.441max. effective tolerance limit s vmax 1.409max. actual reference mark s max 1.383min. actual tolerance limit s min 1.338 length L 95100tolerance class 1010 deviation series d H tooth thickness/spac e width A s /A e -0.0320.000tooth thickness tolerance,actual space width T act 0.0450.045tooth thickness tolerance,effective space width T eff 0.0260.026total tooth tolerance/space widith tolerance T G 0.0710.071individual pitch deviation fp 0.0190.019total pitch deviation Fp 0.0450.045total profile deviation F α0.0230.023total helix deviation F β 0.0150.015 broaching DIN5480
渐开线花键完整计算 渐开线齿轮具有传动的准确性与平稳性，渐开线花键具有自动定心好与传动扭矩大等优点，因此被广泛应用在机械传动、连接零件及其成形加工刀具的设计与制造。渐开线花键拉刀结构见图1，其每一部分的结构参数计算都需要进行复杂的刀具设计以及相关标准和工艺知识库查询、结构参数计算以及手工绘制AutoCAD图纸等工作。传统的手工渐开线花键拉刀设计过程繁琐，需查找大量数据，一项渐开线花键拉刀的设计工作至少需要4-5个工作日，设计效率低且容易出错。因此，需要使用新的设计方法来提升设计效率。 1 软件设计 (1)设计方案 采用相应设计软件，设计人员只需通过计算机界面，从键盘输入渐开线花键拉刀设计的初始条件及技术要求，计算机将自动完成渐开线花键拉刀结构设计及其结构参数计算、渐开线齿形坐标计算，并应用VB 程序驱动AutoCAD自动绘制出完整的渐开线花键拉刀图纸。拉刀设计流程见图2。 采用软件设计的步骤如下：①渐开线花键拉刀设计开始；②输入渐开线花键拉刀设计要求及数据；③渐开线花键拉刀结构设计；④渐开线花键拉刀参数计算；⑤渐开线花键拉刀齿形坐标计算；⑥渐开线花键拉刀图纸设计；⑦AutoCAD格式渐开线花键拉刀图纸生成；⑧渐开线
花键拉刀图纸存储或打印；⑨渐开线花键拉刀设计结束。 (2) 渐开线花键拉刀结构参数计算与设计 ①输入渐开线花键拉刀设计初始条件 渐开线花键拉刀设计的初始条件包括：拉刀模数、花键的齿数、分度圆压力角、花键的内径、花键的外径、分度圆弧齿厚（或理论根圆弧齿厚）、槽底圆弧半径、拉削前孔径、拉削长度、零件材料、零件材料的硬度、拉床型号。 ②渐开线花键拉刀结构设计
渐开线花键： 键齿在圆柱（或圆锥）面上且齿形为渐开线的花键称为渐开线花键。渐开线花键连接采用齿形定心，渐开线花键是花键的一种，而传递转矩的部件一般通过键和花键联接。普遍采用的是矩形花键和渐开线花键。渐开线花键应用日趋广泛。这是由于渐开线花键较矩形花键有许多优点，如齿数多、齿端，齿根部厚，承载能力强，易自动定心，安装精度高。相同外形尺寸下花键小径大，有利于增加轴的刚度。渐开线花键便于采用冷搓、冷打、冷挤等无切屑加工工艺方法，生产效率高，精度高，并且节约材料。 渐开线花键计算公式： 对于铣切花键工序，由于与其配合的主动齿轮靠大径过盈配合，过盈量0.006～0.013mm，小径有间隙，所以可采用通用三面刃铣刀或片铣刀对小径进行加工至近似圆弧。 加工过程按工步叙述如下： 1)零件装夹在卧铣分度头上，用半顶尖顶紧。 2)调整顶尖位置，外圆高度差≤0.01mm。 3)用百分表测定外圆跳动(≤0．05mm)。 4)按分度头的中心高度划出键宽中心线，转180°验证中心线(误差基本不变)。 5)留出磨花键键宽余量0.4mm，分别划出键宽为6.4mm的六等分键宽线。 6)将键宽中心线转过90°至最高点。
7)按键宽线用厚6mm的三面刃铣刀铣6个键宽一侧，工作台移动“键宽+刀宽”距离，铣另一侧。 8)转动分度头，对键槽进行逼近圆弧加工。 下文对加工结果作一分析和讨论： 1)侧面铣切时选用的通用三面刃铣刀要根据花键的具体参数及三面刃铣刀的规格来决定。设三面刃铣刀的宽度为B，应满足：B<2hcos(180°/N)(1) 式中：h——每个键槽上小径的宽度； N——花键的键数。 铣刀宽度B的值不能过大，以免铣切键槽的另一侧。其中h值可用下式计算： h≈(πd-NL)/N(2) 式中：d——花键小径； L——留有磨削花键键侧余量的花键键宽。 将(2)式代入(1)式，即有 B<((πd-NL)/(N/2))*cos(180°/N)(3) 2)修正小径应根据h选定三面刃铣刀或片铣刀，加工成近似圆弧。 3)若以小径定心，则需留出直径磨量0.2～0．3mm。 4)用三面刃铣刀及片铣刀加工花键，能满足设计要求，降低制造成本，提高中、小批量生产的效率。
日产汽车类渐开线花键的计算 1985年以来我港从日本引进了多种类型的高效流动机械，在进口机械的维修和配件制造工作中，经常遇到渐开线花键的测绘工作。由于缺乏这方面的技术标准和资料，给测绘工作造成很大困难。为了解决这一难题，下面扼要介绍JISD2001日本汽车工业用渐开线标准的内容，供从事这一领域工作的技术人员参考。 一、基本参数和计算方法 1.基本参数(1)模数m:采用以下三个系列共15种模数(单位:毫米) (2)齿数Z:从6到40个(3)位移量x和压力角α:位移量X一般为0.8m，极少采用0.6m，0.633m，0.9m，0.967m。分度圆上的压力角α通常为20°。(4)基本齿形: 图1所示为花键轴的基本齿形 2.基本计算公式(1)公称直径:当x=0.8时，d=(Z+2)m当x≠0.8时，d=(Z +2x+0.4)m(2)孔的外径:①齿形定心和插孔时，D1=d+0.3m②齿形定心拉孔和外径定心时D2=d(3)轴的外径:①齿形定心时，d1=d-0.2m②外径定心时，d2=d(4)孔的内径:Dk=d-2m，(5)轴的内径:dr=d-2.4m，(6)分度圆直径: do=zm，(7)分度圆上的压力角:αo=20°(8)基圆直径:dj=docosα。(9)周节:to=πm.(10)基节:tj=tocosα。式中:α′1——轴用量棒中心压力角。U——测轴跨棒距用量棒直径。见图2②孔的跨棒距尺寸a1——孔用量棒中心压力角。式中:V——测孔跨棒距用量棒直径，见图2，u和V数值从表1可查得。图2中:V1——量棒削去后的尺寸，V1可从表1中查出。当m=1时的跨棒距可从表1中直接查得，将该数值乘以模数即是量值的公称尺寸。 (16)当x≠0.8时的跨棒距及有关数值从表2中查得。表2代号M′2，M′1，dP2，dV2和dP1见图3 注:带*者量棒直径用1.8667mm。n，K1与K2与模数无关。 3.定心方式、公差与配合(1)定心方式有齿形定心和外径定心两种。(2)配合种类分以下四种配合 ①自由配合，即有间隙配合。②滑动配合，一般为有较小间隙配合，也可能有较小过盈出现。③固定配合，一般有较小过盈，也可能有较小间隙。④压入配合:必有过盈，但外径定心不采用此种配合。以上四种配合是通过改变花键轴的尺寸实现的。配合级别根据定心方式和配合种类可从表3中查得。 (3)公差公差是借用日本圆柱齿轮公差标准(JISBO401)的符号及数值，直径公差见表4
花键和轮齿 花键轴是一种具有一系列与轴成一体的平行键并和相应的切在轮毂或装配件上的键槽相配合的轴；这种分布与一根轴上装有一系列键槽或楔形键槽与开有很多槽的轴相配合的情形形成对比。后一种结构会在相当程度上减弱轴的强度，因为在轴上开很多槽会降低其传递扭矩的能力。 花键轴最常用的三种场合：1)用于无滑移地传递相对比较重的负荷的联轴器轴；2）用于传递动力的齿轮、滑轮和其它旋转设备，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。 具有直齿的花键应用于很多场合（见SAE装置中软拉削的平行花键）；不过，渐开线花键的使用正得到稳步的推广，原因有：1）渐开线花键比其它花键具有更大的传递扭矩的能力，2）它们可以用生产齿轮的相同技术和设备加工，3）尽管啮合件之间存在间隙，它们在负载状态下可以自动对中。 渐开线花键 美国国家标准渐开线花键＊_这些花键或多键与渐开线内齿或外齿在成形方法上很相似。通常方法是通过滚削、轧制或成形加工方法来加工外花键，用拉削或成形方法来加工内花键。内花键作为基准尺寸，外花键根据配合的需要而采取不同的公差。基本渐开线花键具有最大的强度，可以被准确地分开和自定心，这样可以高速轴承和应力，并且它们可以被准确测量和装配。 在美国国家标准ANSI B92.1-1970 (R1993)，保留了许多1960版标准中的特征，加上增加的三个精度等级，总计有4个精度等级。“渐开线轮齿”这一术语，以前应用于45度压力角，已被删除，本标准现在共有30度、37.5度、45度压力角的渐开线花键。这些渐开线花键的有关表格已作相应的排列。“轮齿”这一术语不再应用本标准覆盖的花键中。 对于所有齿侧配合形式，本标准只有一种配合等级，就是以前的等级2。等级1配合由于不常使用已被删除。平齿根齿侧配合花键的大径已修改，并应用了一种覆盖了1950年和1960年版标准的公差。以往标准中制定的互换性公差在后面“互换性“一节中给出。 对于大径配合一节，没有公差或本配合的修改。 本标准承认了相配合花键的正确装配是仅仅依赖于花键从齿顶到渐开线基园的所有尺寸都在有效规范内。因此，对于齿侧配合花键，现在内花键的大径作为最大极限尺寸，外花键的小径丙在作为最小极限尺寸，最小内花键大径和最大外花键小径必须明确指定的基园直径，这样就不需要附加的控制了。 现有的花键规范表包括了更多的公差等级的选择。这些公差分级为适应最终产品需要而增加了更多的选择。这些选择仅仅在齿厚和齿侧间隙上有区别。 使用于ASA B5.15-1960的公差等级作为基础，现在被指定为等级5。新公差等级以下列公式为基础： 等级4＝等级5*0.71 等级6＝等级5*1.40 等级7＝等级5*2.00 本标准上所有列出的尺寸都是用于完工零件。在选择制造精度时，必须考虑热处理等工序的补偿量。 本标准对于所有公差等级，内花键的最小作用齿槽厚和外花键的最大作用齿厚相同。本标准有两种配合形式。对于齿侧配合，最小作用齿槽尺寸和最大作用齿厚值相同。使得花键在装配时具有互换性的根本原因是它们在制造时不考虑单个花键的公差等级。这样，就允许将不同公差等级的内外花键相配合，这样的优点在于一个配合件的制造难度将明显地小于另一个相配件，两件的平均公差就是设计需要的公差。例如，一个配合件的公差为5级而其相配件
30°渐开线花键的设计计算 机械产品设计2010-10-27 12:50:56 阅读20 评论0 字号：大中小订阅 30°渐开线花键的设 30°渐开线花键的设计计算 2010-07-22 16:29 已知： m=1.25 Z=24 αD=30° 1、分度圆直径D： D=mZ=1.25*24＝30 2、基圆直径Db： Db＝mZCOSαD＝1.25*24*cos30＝25.98 3、齿距p： p=πm=1.25π=3.927 4、内花键大径基本尺寸Dei： Dei＝m(Z+1.5)=1.25*(24+1.5)=31.875 5、内花键大径下偏差： 0 6、内花键大径公差：IT12－14，取IT12，公差值0.25 7、内花键渐开线终止圆直径最小值DFimin： DFimin=m(Z+1)+2CF=1.25*(24+1)+2*0.125=31.5 8、内花键小径基本尺寸Dii： Dii=DFemax+2CF=28.62+2*0.125=28.87 9、内花键小径极限偏差：查机械设计手册，为 10、基本齿槽宽E： E=0.5πm=0.5*π*1.25=1.963 11、作用齿槽宽EV： EV＝0.5πm＝1.963 12、作用齿槽宽最小值EVmin： EVmin＝0.5πm＝1.963 13、实际齿槽宽最大值Emax： Emax＝EVmin+（Τ+λ）=1.963+0.137=2.100， 其中Τ+λ查机械设计手册，为0.137 14、实际齿槽宽最小值Emin： Emin＝EVmin+λ＝1.963+0.048＝2.011 其中λ值查机械设计手册，为0.048 15、作用齿槽宽最大值EVmax： EVmax＝Emax－λ＝2.100－0.048＝2.052 16、外花键作用齿厚上偏差esV：查机械设计手册，为0 17、外花键大径基本尺寸Dee：Dee=m(Z+1)＝1.25*（24+1）＝31.25 18、外花键大径上偏差esV/tanαD： 0 19、外花键大径公差：查机械设计手册，为0.16 20、外花键渐开线起始圆直径最大值DFemax= mz/2*√3+（1-4.8/z)*（1-4.8/z) DFemax=2 ＝28.62 其中：Db=25.98 D=30αD=30° hs=0.6m=0.6*1.25=0.75 esV/tanαD=0 21、外花键小径基本尺寸Die： Die＝m(Z－1.5)＝28.125 22、外花键小径上偏差esV/tanαD：0 23、外花键小径公差：IT12－14。选IT12，公差值0.21 24、基本齿厚S：S=0.5πm=0.5π*1.25=1.963 25、作用齿厚最大值SVmax： SVmax＝S+esV=1.963+0＝1.963
渐开线内（外）花键参数标注参考资料 在审查产品设计图纸的过程中，发现每位设计师对渐开线花键参数和检验方法的理解不同，在产品设计中采用的标注方法也有所不同，而且有一些不正确的地方。为此，在现行的渐开线花键参数表的基础上，参考了渐开线花键标准应用手册，编写了《渐开线内（外）花键参数在产品图中标注参考资料》。既能为设计师们在标注渐开线花键参数时提供方便，又能使在产品图纸中对渐开线花键参数的标注方法取得一致。不过，“下马伊始”就乱讲，难免错误和不当，请提宝贵意见。 在产品图纸中标注渐开线花键参数的建议： 1.由于渐开线内花键和外花键的有些参数在标注内容上有较大的区别，故建议在标 注内花键或外花键时使用两种不同的表格。 2.渐开线内（外）花键参数表的边框也采用细实线，与尺寸界限和尺寸线使用相同的线型。 3.对于内花键： 小径Dii的尺寸及其偏差标注在图形上； 大径Dei（当大径定心时除外）、分度圆直径D和齿根圆弧最小曲率半径Rimin等的尺寸标注在内花键参数表中，其偏差不必标注，由工艺保证。 4.内花键小径Dii的极限偏差（非定心直径时） 摘自GB/T 3478.1—1995 内花键小径Dii的偏差单位：μm 模数 m 0.25～0.75 1.00～1.75 2.00～10.00 直径Dii mm H10 H11 H12 ＞6～10 +58 +90 ＞10～18 +70 +110 +180 ＞18～30 +84 +130 +210 ＞30～50 +100 +160 +250 ＞50～80 +120 +190 +300 ＞80～120 +220 +350 ＞120～180 +250 +400
基于GB/T17855-1999 方法的端面花键齿承载能力计算1. 术语、代号及说明
2. 计算（渐开线花键） 2.1 名义切向力Ft Ft=2000 × T/D 本例：Ft=2000×T÷19.098=104.72T N 2.2 单位载荷W W=Ft/z ×l ×cos αD 本例：W=104.72T/24×25×cos34 °=0.2105T N/mm 2.3 系数 （1）使用系数K1 （2）齿侧间隙系数K2 当花键副的受力状态如图 1 所示时，渐开线花键或矩形花键的各键齿上所受的载荷大小，除取决于键齿弹性变形大小外，还取决于花键副的侧隙大小。在压轴力的作用下，随着侧隙的变化（一半圆周间隙增大，另一半圆周间隙减小），内花键与外花键的两轴线将出现一个相对位移量e0。其位移量e0 的大小与花键的作用侧隙（间隙）大小和制造精度高低等因素有关。产生位移后，使载荷分布在较少的键齿上（对渐开线花键失去了自动定心的作用），因而影响花键的承载能力。此影响用齿 侧间隙系数K2 予以考虑. 通常K2 =1.1 ～3.0 。 当压轴力较小、花键副的精度较高时，可取K2=1.1 ～1.5; 当压轴力较大、花键副的精度较低时，可取K2=2.0～3.0; 当压轴力为零、只承受转矩时，K2=1.0 。
图 1 只承受压轴力F、无转矩T，内外花键的位置 （3）分配系数K3 花键副的内花键和外花键的两轴线在同轴状态下，由于其齿距累积误差（分 度误差）的影响，使花键副的理论侧隙（单齿侧隙）不同，各键齿所受载荷也不同。 这种影响用分配系数K3 予以考虑。对于磨合前的花键副，当精度较高时（按GB/T 1144 标准为精密级的矩形花键或精度等级按GB/T3478.1 标准为5 级或高于5级时），K3=1.1 ～1.2; 当精度较低时（按GB/Tll44 标准为一般用的矩形花键或精度等级按GB/T3478.1 标准低于 5 级时），K3= 1.3 ～1.6 。对于磨合后的花键副，各键齿均参与工作，且受载荷基本相同时，取K3=1.0 。 （4）轴向偏载系数K4 由于花键副在制造时产生的齿向误差和安装后的同轴度误差，以及受载后的扭转变形，使各键齿沿轴向所受载荷不均匀。用轴向偏载系数K4 予以考虑。其值可从表3 中选取。 对于磨合后的花键副，各键齿沿轴向载荷分布基本相同时，可取K4=1.0 。当花键的精度较高和分度圆直径D或平均圆直径dm 较小时，表 3 中的轴向偏载系数K4 取较小值，反之取较大值。 本例：假设K1=1.25 、K2=1.2 、K3=1.3 、K4=1.2 2.4 承载能力计算 （1）齿面接触强度计算
渐开线花键完整计算 1、模数是径节制的Dp24，换算公式是25.4÷24≈1.0583。 2、棒间距是用量棒直径和分度圆齿槽宽根据公式算出来的。计算公式可参考国标。棒间距的计算公式是由几何学决定的，美标德标都一样。在量棒直径的选择上各个标准可能会有差异。 3、标准齿形定义为在分度圆上齿厚和齿槽宽相等，而分度圆直径定义为模数×齿数。分度圆周长=mzπ=2zE，所以E=mπ÷2=1.0583×π÷2≈1.6624，而图里面的齿槽宽比标准的大不少，所以图里的花键不是标准的齿形，也就是说是带变位系数的，也就是说实际上分度圆不是等分齿距的，内花键的齿槽宽是大于内花键的齿厚的。所以图里真实的齿槽宽需要根据棒间距和量棒直径逆推算。 4、实际齿槽宽就是根据棒间距的实际测量值逆推算出来的，最大最小实际齿槽宽分别对应着棒间距的最大最小值。作用齿槽宽是考虑到花键的几何公差后的最大实体边界对应的齿槽宽。花键加工过程中，齿距会有误差，24个齿就对应有24个齿距，都可能会有误差；齿形会有误差，齿形也叫齿廓就是那条渐开线，几何上是一条平滑的曲线，但现实中是锯齿状凹凸不平的；齿向会有误差，齿向误差也叫螺旋线误差，就是看齿宽两侧渐开线对应的点在齿面上画过去的线是平的还是鼓的，还是左歪还是右歪。以上3种误差的存在，会造成内花键的实体边界不在几何学上的位置上。内外花键配合实际上是广义的轴孔配合，公差原则也是存在的，基本上等于采用包容原则。 5、大小径在几何上的约束没那么多。大径不超出齿廓两侧渐开线的交点，小径不小于基圆，然后配对的内外花键大小径之
间互相留点间隙，在几何上就不会有什么干涉。但在受力上，小径要根据外花键的齿根强度取舍。一般只要不根切问题都不大。如果需要标准背书，大小径也可以按照标准给的比例系数确定。6、题主的图挺像我一客户的风格，都是参数栏放图纸左下角，参数栏也不给齿形齿向齿累公差，令人无法直观判断精度等级以及参数之间是否会有矛盾。如果再遇上热处理变形量随机，生产厂家那就要焦头烂额了。
渐开线花键外形尺寸 DIN5482 非新设计 本标准仅适用于互换性应用。如需新的设计，请使用DIN5480标准。考虑到现有刀具，本标准将一直有效，直到另行通知。(参阅最后一段解释) 尺寸单位：mm 压力角：30? w w w .m
公称尺寸 d 1 1) H12 d 2 H11 d 3 h11 d 4 d 5齿数模数 m 变位 lw=sw 公称值 r 1 max r 2 max k min. 参照轮廓3)15x12 15 12 14.511.5 12.88 +0.5 3.090 17x14 17 14 16.513.5 14.49 +0.7 3.321 18x15 18 15 17.514.5 16 10 +0.4 2.975 20x17 20 17 19.516.5 19.212-0.2 2.282 22x19 22 19 21.518.5 20.8130 2.513 25x22 25 22 24.521.2 22.414 1.6 +0.55 3.148 25x22 28x25 28 25 27.524.5 26.2515+0.302 3.098 30x27 30 27 29.526.3 28 16 +0.327 3.127 32x28 32 28 31.527.6 29.7517+0.102 2.867 35x31 35 31 34.530.5 31.518 1.75 +0.676 3.35 35x31 38x34 38 34 37.533.5 36.119 0 2.985 40x36 40 36 39.535.5 38 20 +0.049 3.042 42x38 42 38 41.537.5 39.921 1.9 +0.099 3.1 0.15 0.25 0.3 38x34 45x41 45 41 44.540.6 44 22-0.181 2.933 48x44 48 44 47.543.2 46 23+0.119 3.28 50x45 50 45 49.544.6 48 24 -0.181 2.933 52x47 52 47 51.546.5 50 25 -0.231 2.875 55x50 55 50 54.549 52 26+0.019 3.164 58x53 58 53 57.552 54 27+0.518 3.741 60x55 60 55 59.554.5 56 28 2 +0.768 4.03 0.25 0.35 0.4 55x50 62x57 62 57 61.556.5 60.9029-0.434 2.797 65x60 65 60 64.359.5 63 30+0.015 3.317 68x62 68 62 67.361.5 65.131-0.034 3.259 70x64 70 64 69.363.5 67.232 -0.084 3.201 72x66 72 66 71.365.5 69.333-0.134 3.144 75x69 75 69 74.368.5 71.434+0.315 3.663 78x72 78 72 77.371.5 73.535+0.765 4.183 80x74 80 74 79.373.5 75.636 2.1 +0.715 4.125 68x62 82x76 82 76 81.375.5 83.2537-2.4250.734 85x79 85 79 84.378.5 85.538-2.05 1.167 88x82 88 82 87.381.5 87.7539-1.673 1.6 90x84 90 84 89.383.5 90 40 -1.799 1.456 92x86 92 86 91.385.5 92.2541-1.923 1.311 95x89 95 85 94.388.5 94.542-1.549 1.744 98x92 98 92 97.391.5 96.7543-1.175 2.177 100x94 100 94 99.393.5 99 44 2.25 -1.299 2.033 0.35 0.45 0.5 98x92 1)成型切削制造时公差允许到H14 2)基于轮廓中心线 3)具参照轮廓参数的滚刀可用于制造对应模数的所有花键 内花键齿槽宽测量 非新设计 w w w .b z f x w . c o m
w w w . b z f x w .c o m 日产汽车类渐开线花键的计算 1985年以来我港从日本引进了多种类型的高效流动机械，在进口机械的维修和配件制造工作中，经常遇到渐开线花键的测绘工作。由于缺乏这方面的技术标准和资料，给测绘工作造成很大困难。为了解决这一难题，下面扼要介绍JISD2001日本汽车工业用渐开线标准的内容，供从事这一领域工作的技术人员参考。 一、基本参数和计算方法 1.基本参数 (1)模数m:采用以下三个系列共15种模数(单位:毫米) (2)齿数Z:从6到40个 (3)位移量x 和压力角α:位移量X 一般为0.8m ，极少采用0.6m ，0.633m ，0.9m ，0.967m 。分度圆上的压力角α通常为20°。 (4)基本齿形:图1所示为花键轴的基本齿形
w w w . b z f x w .c o m 2.基本计算公式 (1)公称直径:当x=0.8时， d=(Z+2)m 当x ≠0.8时，d=(Z+2x+0.4)m (2)孔的外径:①齿形定心和插孔时， D 1=d+0.3m ②齿形定心拉孔和外径定心时D 2=d (3)轴的外径:①齿形定心时，d 1=d-0.2m ②外径定心时，d 2=d (4)孔的内径:D k =d-2m ， (5)轴的内径:dr=d-2.4m ， (6)分度圆直径:d o =zm ， (7)分度圆上的压力角:αo =20° (8)基圆直径:d j =d o cos α。 (9)周节:t o =πm. (10)基节:t j =t o cos α。
w w w . b z f x w .c o m 式中:α′1——轴用量棒中心压力角。 U——测轴跨棒距用量棒直径。 见图2 ②孔的跨棒距尺寸 a 1——孔用量棒中心压力角。 式中:V——测孔跨棒距用量棒直径，见图2，u 和V 数值从表1可查得。
翻译：朱晓峰节选至《美国机械工程师手册》第28版，有错之处，请指正。 SPLINES AND SERRATIONS A splined shaft is one having a series of parallel keys formed integrally with the shaft and mating with corresponding grooves cut in a hub or fitting; this arrangement is in contrast to a shaft having a series of keys or feathers fitted into slots cut into the shaft. The latter construction weakens the shaft to a considerable degree because of the slots cut into it and consequently, reduces its torque-transmitting capacity. 花键轴是一种具有“一系列相互平行的齿、并且齿与轴整体成型”的轴，它与在轮毂上或者装配体上开的键槽相配合。这种装置与“在轴上开槽并且与一组销子或者楔键相配合”的结构相反。后者的结构由于在轴上开槽大大降低了轴（的强度），降低了传递扭矩的能力。 Splined shafts are most generally used in three types of applications: 1 ) for coupling shafts when relatively heavy torques are to be transmitted without slippage; 2) for transmitting power to slidably-mounted or permanently-fixed gears, pulleys, and other rotating members; and 3) for attaching parts that may require removal for indexing or change in angular position. 花键轴主要用在以下三种情况：1）需要在无滑动的联轴器上传递大的扭矩；2）用于向“可滑动的装配组件”或者“固定装配的齿轮组或滑轮副”传递动力，3）用于“要求指定滑移量或转角位置”的配件上。 译注A1：“slidably-mounted”例如球笼式等速万向节，万向节同时能转动一定角度；“ermanently-fixed gears”例如齿轮变速箱。（凡是带“译注”的，表示译者的理解，下同） Splines having straight-sided teeth have been used in many applications (see SAE Parallel Side Splines for Soft Broached Holes in Fittings); however, the use of splines with teeth of involute profile has steadily increased since 1) involute spline couplings have greater torque-transmitting capacity than any other type; 2) they can be produced by the same techniques and equipment as is used to cut gears; and 3) they have a self-centering action under load even when there is backlash between mating members. 具有“直边式齿形”的花键已经适用于多种场合（请查看“用于软拉削加工成型的直边式花键”）；然而，“齿侧具有渐开线形状的花键”的使用正在逐步的增长，原因如下：1）渐开线花键传递扭矩的性能超过其他形式；2）可用加工齿轮的技术或设备来加工；3）在内齿和外齿配合情况下产生的反作用力具有自定心功能。 译注A2：“Parallel Side Splines”指的是矩形花键，文中翻译成“直边式花键”，见《GB/T 1144 矩形花键尺寸、公差和检验》； 译注A3：“SAE Parallel Side Splines for Soft Broached Holes in Fittings”指SAE J499A，一种类似GB/T 1144的标准。 Involute Splines American National Standard Involute Splines*.— These splines or multiple keys are similar in form to internal and external involute gears. The general practice is to form the external splines either by hobbing, rolling, or on a gear shaper, and internal splines either by broaching or on a gear shaper. The internal spline is held to basic dimensions and the external spline is varied to control the fit. Involute splines have maximum strength at the base, can be accurately spaced and are self-centering, thus equalizing the bearing and stresses, and they can be measured and fitted accurately. 美国渐开线标准：这种花键的成型和齿轮的内外花键类似。通常的成型加工方法是外花键用滚铣刀、搓齿或插齿刀，内花键用拉削、齿轮插齿刀。内花键的尺寸是固定的，外花键根据不同的配合采用不同的尺寸。渐开线花键在近跟处有最大的强度，（键齿）能精确分布和自定心，这样就有相同的支撑力和应力，同时能准确地配合和测量。 译注A4：内花键尺寸不变，外花键变，原理等同于基孔制。 In American National Standard ANSI B92.1-1970 (R 1993), many features of the 1960
ANSI B92.1-1970 SAE花键标准 INVOLUTE SPLINES 渐开线花键 Form Circle is the circle which defines the deepest points of involute form control of the tooth profile. This circle along with the tooth tip circle (or start of chamfer circle) determines the limits of tooth profile requiring control. It is located near the major circle on the internal spline and near the minor circle on the external spline. 渐开线终止圆：渐开线终止圆是用于控制齿廓上渐开线的极限距离的圆。渐开线终止圆与齿顶圆（或者修缘线的起点所在的圆）共同限制了所要求控制的渐开线齿廓的范围。渐开线终止圆的位置靠近内花键的大圆（齿根圆）或者外花键的小圆（齿根圆）。 译者注：这段话的意思是：只有在渐开线终止圆与齿顶圆（或者修缘线的起点所在的圆）之间的花键的齿形为渐开线齿形，其余部分不一定按照渐开线成形。 译者注2：在《GB/T 3478.1-1995 圆柱直齿渐开线花键》中，将Form Cycle定义为两个圆：内花键的渐开线终止圆和外花键的渐开线起始圆。而在本标准中，将这两个圆统称为Form Cycle，译者将Form Cycle翻译为渐开线终止圆。 Form Clearance (c F) is the radial depth of involute profile beyond the depth of engagement with the mating part. It allows for looseness between mating splines and for eccentricities between the minor circle (internal), the major circle (external), and their respective pitch circles. 齿形裕度：齿形裕度（c F）是相互配合的内、外花键的渐开线齿廓在径向方向上的间隙。齿形裕度是的相互配合的内、外花键之间能够存在一定松动，并且是的内花键的小圆（齿顶圆）、外花键的大圆（齿顶圆）、以及内、外花键各自的节圆之间存在一定的偏心距。 Form Diameter (D Fe, D Fi) the diameter of the form circle. 渐开线终止圆直径（D Fe, D Fi）：渐开线终止圆所在圆的直径。 Internal Spline is a spline formed on the inner surface of a cylinder. 内花键：在圆柱体的孔的内表面形成的花键。 Involute Spline is one having teeth with involute profiles. 渐开线花键：花键的键齿的齿形为渐开线形式的花键。