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37.5o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m0.6及m0.8两个规格；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0.5×m；而DIN5480的齿高为0.95×m，其变位后分度圆之外的齿顶高为0.45×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厚及齿槽宽在变位后发生变化，分度圆变位后，原始分度圆上的齿厚不再等于齿槽宽，而变位后的“分度圆”更不具有“分度圆上齿厚等于齿槽宽”的性质，变位后的“分度圆”上的压力角也不再是标称压力角，但原始分度圆上的压力角不变，也即变位后该齿形的标称压力角不变；变位后的分度圆仅保留了基础齿高中位线的性质，并以此确定变位后的齿顶及齿根。
新标准DIN5480-2的第7页至第39页给出了33个参数表，包括了模数自0.5至10，压力角为30o的全部内、外花键的尺寸参数及偏差系数，表1名头的中文内容如下：
表1：齿根过渡圆角半径和偏差系数单位：mm 模数m 齿根过渡圆角直径ρFmin冷轧加工的名义值ρF偏差系数（公法线）A*WK
0.5 0.08 0.27 0.866
……………………
10 1.60 ——0.866
当采用线切割加工花键时，齿根过渡圆角半径可取0.15×m，如模数2，圆角半径为0.3mm；偏差系数0.866是计算公法线偏差的系数，且不论规格、模数，一律取0.866。使用方法后述。
DIN5480-2的表2至表33计32个表，分为16组，每2个表为一组，对应某个模数的内、外花键的全部尺寸参数，其前表为规格参数，紧接其后的表为检测参数；如DIN5480-W45×2×30×21×9g，该型花键的标定含义是：名义大径45，模数2，标称压力角30o，齿数21，精度9级，配合性质g；该花键的尺寸参数见表18（P24），检测参数见表19（P25）,表18及表19的中文内容如下：
表18：标称尺寸，m=2mm, 单位：mm
基础参数 规格
内花键 外花键 名义大径 d B 齿数z
分度圆直径d
基 圆 直 径 d b
变 位 量x 1*m
齿厚及齿槽宽e 2=s 1
齿根圆直径d f2
偏差A d f2
齿根起始圆最小直径d Ff2
齿顶圆直径d a2
齿顶圆直径d a1
齿根起始圆最大直径d Ff1
齿 根 圆 直 径d f1
偏差A d f1
45 21
42 36.373 0.4
3.603 45
+0.52 44.67 41 44.6 40.93 40.60 -0.83
表19：检测尺寸，m=2mm 单位：mm
基础参数 内花键 外花键 名义大径 d B 齿数 z 量柱直径 D M 量柱间距 M 2 偏差系数 A*M2 量柱直径 D M 跨柱距 M 1 偏差系数 A*M1 跨测齿数 k 公法线长
度 W k 45
21
3.5
37.603
1.84
4.0
48.938
1.46
4
21.400
确定内、外花键的检测尺寸偏差，需要查2006版DIN5480-1的表7（P 24）,Table 7: Deviations and tolerances(极限偏差)，方法如下：
以外花键W45×2×30×21×9g 为例，由W45对应“（名义大径）Reference
diameters 下方的 所指斜线”，并与左侧Madules （模数）标题下的 “1.75 to 4”对应，即与m2对应，并与“1.75 to 4”所指横线相交，由该交点向下对应下表（A e 、A s ）中的“110~0~-110”一列，由左侧竖表的侧隙代号g 查得此列中的A s 的数值为-11；延此列表继续向下并与“Tolerance class （精度级别）”中的9级斜线相交，由此交点向右查得“T G =71,T act =45,T eff =26”,三者关系为：T G =T act +T eff ，如下表加黑线所示：
25 50
查表结果处理如下：
1、该“W45×2×30×21×9g 外花键”的跨柱距上偏差为：
-（A s +T eff ）×A*M1=-(-11+26×1.46)=21.9μm= -0.02mm ， 下偏差为：
-（A s + T G ）×A*M1=-(-11+71) ×1.46=-87.6μm=-0.088mm ， 于是跨柱距表示为
M 1=48.938
2、该“W45×2×30×21×9g 外花键”的公法线上偏差为：
-（A s +T eff ）×0.866=-(-11+26) ×0.866=-13μm ，
下偏差为：
-(A s +T G ) ×0.866=-52μm ；
于是公法线长度为：
W k =21.4
3、“N45×2×30×21×9H ”内花键H 所对应的A e =0,所以其量柱距上偏差为T G ×A*M2=71×1.84=131μm ，下偏差为T eff × A*M2=26×1.84=48μm,于是该内花键量柱距为：
M 2=37.603
-0.02
-0.088 -0.013
-0.052 +0.131 +0.048
上述A s、A e、T G、T act、T eff等参数尚可用于齿厚、齿槽宽偏差的计算，本文从略。
依据以上参数及前述方法，可在计算机上绘制出精准的花键齿形图，并可进行量柱距及公法线的模拟检测，针对模拟检测结果，可通过微调变位距使齿形符合设计精度。
另外，DIN5480-1，P24中右上方的方框内有一处错误：
原文：
“Example：shaft DIN 5480-N120×3×38×9H
Hub DIN 5480-W120×3×38×8f”
应改为：
“Example：Hub DIN 5480-N120×3×38×9H
Shaft DIN 5480-W120×3×38×8f ”。
再有，该表上方尚有一处欠妥（英文文件夹杂了德文）：
内花键：6×23H7×26H10×6H11，GB/T1144—2001。 外花键：6×23f7×26a11×6d10，GB/T1144—2001。 花键副：6×23H7/f7×26H10/a11×6H11/d10 GB/T1144—2001。 在机械制图中，花键的键齿作图比较繁琐。为提高制图效率，许多国家都制订了花键画法标准，国际上也制订有ISO标准。中国机械制图国家标准规定:对于矩形花键，其外花键在平行于轴线的投影面的视图中，大径用粗实线、小径用细实线绘制。 扩展资料：
花键的工作长度的终止端和尾部长度的末端均用细实线绘制。对于渐开线花键，画法基本上与矩形花键相同，但需用点划线画出其分度圆和分度线 花键的齿数较多，总接触面积较大，因而可承受较大的载荷；轴上零件与轴的对中性好，这对高速及精密机器很重要；导向性好，这对动联接很重要；可用磨削的方法提高加工精度及联接质量；制造工艺较复杂，有时需要专门设备，成本较高。 1.矩形花键的画法 1.1外花键：在平行于花键轴线的投影面的视图中，大径用粗实线、小径用细实线绘制，在径向剖视图中画出一部分或全部齿形。 1.2内花键：在轴向剖视图中，大径及小径均用粗实线绘制，在径向部视图画出一部分或全部齿形。
1.3花键工作长度的终止端和尾部长度的末端均用细实线绘制，并与轴线垂直，尾部则画成斜线，其倾斜角度一般与轴线成30°，必要时，可按实际情况画出。 2.矩形花键长度标注 花键长度应采用下列三种形式之一标注： 标注工作长度标注工作长度及尾部长度 标注工作长度及全长
3.渐开线花键 渐开线花键的分度圆及分度线用点划线绘制。 4.花键联接 4.1 花键的联接部分在剖视图中按外花键绘制。 矩形花键
1 花键的画法及其尺寸标注 1.1 矩形花键的画法 1.1.1 外花键：在平行于花键轴线的投影面的视图中，大径用粗实线、小径用细实线绘制，并用剖面画出一部分或全部齿形(图1)。 1.1.2 内花键：在平行于花键轴线的投影面的剖视图中，大径及小径均用粗实线绘制，并用局部视图画出一部分或全部齿形(图2)。 1.1.3 花键工作长度的终止端和尾部长度的末端均用细实线绘制，并与轴线垂直，尾部则画成斜线，其倾斜角度一般与轴线成30°(图1)，必要时，可按实际情况画出。 1.1.4 外花键局部剖视的画法见图3；垂直于花键轴线的投影面的视图按图4绘制。 国家标准局1984-07-11发布 1985-07-01实施
1.2 矩形花键的尺寸标注 1.2.1 大径、小径及键宽采有一般尺寸标注时，其注法如图1、图2所示。采用有关标准规定的花键代号标注时，其注法如图3所示。 1.2.2 花键长度应采用下列三种形式之一标注： a.标注工作长度(图1、2、5)； b.标注工作长度及尾部长度(图6)； c.标注工作长度及全长(图7)。
1.3 渐开线花键的画法如图8。 分度圆及分度线用点划线绘制。 2 花键联结的画法及代号标注 2.1 花键联结用剖视表示时，其联结部分按外花键的画法，见图9、图10。
2.2 需要时，可在花键联结图中标注相应的花键代号。 矩形花键代号的注法如图9所示。 渐开线花键代号的注法如图10所示。 在花键联结图中应按有关标准的规定标注花键代号。 * 花键的标注： 键数（N）、小径（d）、大径（D）、键宽（B）、国标 * 以矩形花键为例： 内花键6×23H7×26H10×6H11 GB/T1144—2001 外花键6×23f7×26a11×6d10 GB/T1144—2001 花键副6×23H7/f7×26H10/a11×6H11/d10 GB/T1144—2001 花键的标注方法有两种： o 方法一、分别标出N、d、D、B； o 方法二、用指引线引出标注
第二十一课 键、花键及其连接的表示法 学习目的 掌握键、花键的画法及装配画法。 知识要点 1、让学生了解键和销的分类、作用及联结方式（画法）。 2、滚动轴承的种类及代号 教 学 要 求 1、掌握内容：了解键和销的分类、作用及联结方式。 2、图示方法：图示讲授相结合。 方 法：讲授法，图示法。 课 时：2学时 作 业： 8-3 授课内容： 8.2 键、花键及其连接的表示法 键主要用于轴和轴上的零件（如齿轮、皮带轮等）间的连接，以传递扭矩。如图8-14所示，将键嵌入轴上的键槽中，再把齿轮装在轴上，当轴转动时，通过键连接，齿轮也将和轴同步转动，达到传递动力的目的。
图8-14 键连接 一、常用键及其标记 常用的键有普通平键、半圆键和钩头楔键等。普通平键又有A型、B型和C 型三种，表8-3列出了几种常用键的标准编号、形式和标记示例。 表8-3 键及其标记示例 二、键连接的画法及尺寸标注
1. 普通平键连接画法 普通平键的长度L 和宽度b 要根据轴的直径d 和传递的扭矩大小从标准中选取适当值。轴上的键槽若在前面，局部视图可以省略不画，键槽在上面时，键槽和外圆柱面产生的截交线可用柱面的转向轮廓线代替。 如图8-11 2. 半圆键连接画法 半圆键连接常用于载荷不大的传动轴上，其工作原理和画法与普通平键相似，键槽的表示方法和装配画法如图8-9所示。 3. 钩头楔键连接画法 钩头楔键的上顶面有1∶100的斜度，装配时将键沿轴向嵌入键槽内，靠键的上、下面将轴和轮连接在一起，键的侧面为非工作面，其装配图的画法如图8-10所示。 三、花键表示法（GB/T 4459.3—2000）
变位齿轮或花键快速 建模方法 现有的教材以及网上的资料很少讲解如何快速对渐开线齿形进行建模，而且针对快速建模几乎找不到带变位的参数 方程；经过整理我把操作步骤公布如下：1、建好齿坯模型（齿坯模型其实就是实际滚齿加工前的坯子） 2、建一个坐标系，x-y平面垂直轴线，原点取轴线上齿轮端面的中心 3、创建基准曲线，选择“从方程”-->“完成”-->选取上步的坐标系-->坐标系类型选择“笛卡尔”-->系统自动 创建并打开一个“rel.txt”文件。 4，往文件的下面拷贝如下内容： /* xx=0.51是对变位系数赋值 /* α=t*60中的60是表达所画渐开线从压力角0-60的范围，可以根据实际需要的长度调整 m= zz= a= xx=-0.20088 d=zz*m
db=d*cos(a) r=db/2 α=t*60 x=r*cos(α)+pi*r*α*sin(α)/180+xx*m y=r*sin(α)-pi*r*α*cos(α)/180 z=0 HA=(HAX+X)*M HF=(HAX+CX-X)*M D=M*Z DA=D+2*HA DF=D-2*HF DB=D*COS(ALPHA) 上面的程序m、zz、a、xx分别是模数、齿数、压力角和变位系数，把自己的参数填进去 5、保存“rel.txt”文件之后关闭改文件，系统跳回到绘图界面 6、点击“确定”，渐开线L1已经在定的坐标系上画好了 7、以齿轮端面创建草绘平面，绘分度圆，退出草图 8、创建基准点，为分度圆和渐开线的交点 9、创建基准平面DM1，以基准点和齿轮轴线为参考
外齿操作方法： 10、创建基准平面DM2，以DM1和齿轮轴线为参考，设角度偏移量n(根据x轴的方向不同可能要取负值)，n的计算公 式如下：n=(0.5*E/(π*m*z))*360 (E 为分圆弧齿齿槽宽)(现有的教材以及网上都是用360/(4*z),这里不用读者可 以自己分析一下) 11、以DM2中心镜像L1，得到渐开线L2 12、以齿轮端面创建草绘平面 13、使用“通过边创建图元”命令提取渐开线L1和L2到草绘中、画小径圆，再画1个圆，直径大于大径，修建曲线直至保留由该圆和“提取的2条渐开线”以及“小径”组成的一个封闭线框,倒齿根圆角。 14、退出草绘，使用“拉升工具”拉升草绘即可创建第一个齿槽，设置如下：深度值需大于或等于齿宽即可-->拉 升方向切换到齿坯上-->选择“去除材料”，点击“√”-->得到第一个齿槽15、阵列第一个齿槽，操作：右键点击上步的“拉伸”步骤-->选择“阵列”-->方向选“轴”-->选取齿轮轴线--> 数量为齿数z-->角度范围为“360”（跳过“成员间的角度”）-->第二方向保持