渐开线花键完整计算
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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
花键与渐开线花键:
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。
渐开线花键的优点:
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。
渐开线花键参数:
基本参数
渐开线花键的基本参数包括规格、模数、齿数、压力角、变位系数(公称值)。
定心
花键孔与花键轴之间的定心方法,指的是在直径方向上间隙设定得最小的部位。包括齿面定位、大径定位、小径定位。
配合量 配合量是指定心部位过盈或间隙状态,包括间隙、中间配合、过盈。
基本参数的确定方法:
从已有的规格中选择合适的参数可节省时间、防止遗漏探讨。合适的参数值可避免表面压溃(静连接)及过度磨损(动连接)等强度校核计算(简单计算法),或花键承载能力校核计算(精确计算法)。一般情况可以直接采用规格值的各参数数值。
已有规格参数的特征
1)GB规格(ISO):压力角符号为M,压力角系列有30°、37.5°(模数0.5~10)、45°(模数0.25~2.5),变为系数0。
2)旧JIS规格:压力角符号M,压力角20°(模数0.8)。
3)NES规格(参考):压力角符号M,压力角30°(模数0.5左右)。
4)SAE规格:压力角符号DP,压力角30°(模数0)。
参数的补充特征
1)花键的压力角大,则键齿强度大,在传递圆周力相同时,大压力角的正压力也大,故摩擦力大。选择压力角时主要从构件的工作特点去考虑,如有无滑动、浮动以及配合性质和工艺方法等方面考虑。
2)加工精密刀具、检具工装时,即使是使用规格参数,也全部需要制作专用件,从这个意义出发是没有必要保证规格参数的。
定心与配合量的确定方法:
定心确定 根据花键使用部位的功能来确定定心的类型,花键加工后需要热处理的零件会发生热变形,因此需要将间隙做得大一些。作为减小此间隙的方法,可以给大径(或小径)处进行磨削加工做成大径定位(或小径定位)。精度顺序一般为“齿面定位>大径定位>小径定位”,且磨加工处越多越好,下面是几种常用组合。
1)轴类零件:采用大径定位时推荐在大径处进行磨削加工;采用小径定位时推荐在小径处进行磨削加工。
2)孔类零件:推荐采用小径定位,并在小径处进行磨削加工。
说明:使用小径定位时,很难保证轴的小径磨加工直径与齿面PCD的同轴度,齿面间隙做得较小时,装配会很困难,所以必须注意。
配合量确定
部分加工方法与公差等级。
1)拉刀加工:适用于孔类零件,公差等级IT7级。
2)滚齿加工:适用于轴类零件,公差等级IT10级。
3)插齿加工:适用于孔、轴类零件,公差等级IT10级。
4)激光线切加工:适用于孔、轴类零件(薄零件),公差等级IT10级,一般不用于量产中。
5)热处理:适用于孔、轴类零件,公差宽度+100~200μm。
6)磨加工:适用于孔、轴类零件,公差等级IT6~7级。
还可以进行间隙调整,原则上是将孔参数固定后再探讨轴的参数。需要注意的是,即使要用拉刀加工孔,也不能变更其尺寸。 其他详细参数的确定方法:
1)不用来定心的部位,轴小径与孔大径不加公差。
2)选择齿底形状是平/圆底时,如果没有特别要求的话定为平底就可以了。原因为轴的抗扭强度与齿底圆角没有关系,花键小径越大强度越强,所以选择小径更大的平底为好。对于孔,如果采用大径定位的话,就必须做成平底。即使一开始没有采用大径定位,为了将来能够在共用该拉刀的产品上实现大径定位,提前做成平底也(在此情况下提前加公差)很有必要。
3)在齿顶上加倒角,齿根上加齿根圆角。给齿顶加倒角的原因为:防止对齿面的磕碰伤痕/避开齿根圆角等。但是,在带倒锥的换挡接合齿的轴向上,为了避免齿面接触面积损失得过大,在齿顶上不加倒角。齿根圆角是为了延长刀具寿命、缓和应力集中。
4)花键齿面加工的退刀部位上、由于容易发生毛刺、飞边,要特别注意。
5)花键加工面的粗糙度(除磨加工处)原则上应定为Ra=2.5μm