样条的简要概述

花键必须具有适当的尺寸和设计,以确保适当的扭矩能力和操作。

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花键提供两个轴或其他组件之间的连接,传递扭矩和旋转。花键可以是直边、锥形或具有渐开线形式。这里我们只考虑渐开线样条,因为它们更常见。渐开线花键有类似齿轮的齿,除了花键齿更短,而且他们不滚动。它们有相同数量的牙齿,而且合在一起就像一个。典型渐开线SAE/ANSI花键齿指定为两个数字:一个分子指定齿厚(DP),另一个数字指定齿高(DP)。因此8/16花键有齿厚8dp和齿高(全深度)16dp。

渐开线花键可在几个不同的压力角度:30度,37.5度,和45度。到目前为止,30度样条是最常见的,所以这就是这里要考虑的。花键是在齿侧面和根直径的界面上用圆角根或平根制成的。扁根外样条的根直径通常比圆角根样条大,但应力接近相同,因为圆角根直径较小的抵消了更尖锐的角,但更大的根直径的平根样条。标准切削工具可用于这两种类型的一系列标准DPs。

花键指定为侧配合或大直径配合。侧配合花键在外部零件的根部直径和内部零件的内径之间具有间隙。此外,外部零件的外径和内部零件的大直径之间也有间隙。侧配合花键的配合是外部花键零件的圆齿厚度与内部零件的圆空间宽度之间的差值。这种差异称为齿隙或间隙。

在大直径拟合样条中,内部零件的大直径和外部零件的外径相互作用,这两个值之间只有少量的差异,即径向间隙。有时这个值是负的,导致干涉配合。在大直径配合下,内部零件的大直径/外部零件的外径与外花键齿和内花键齿的节径的同心度为正值,使花键齿的周向配合能够有效地接触和传递扭矩,只有一些花键齿,而不是全部。这降低了样条连接的能力和强度。边拟合样条不存在这个问题。

大直径配合倾向于通过大直径和外径使外部和内部零件之间的花键连接居中。花键齿几乎没有对中作用。在侧配合样条线上,则相反。大直径/外径没有对中效果,但花键齿在负载下确实有对中效果,因为齿的压力角。

样条曲线由公差类进一步指定。在SAE B92.1标准中,有4个公差等级:4、5、6和7,表示精度水平不断提高。为这些公差类别中的任何一个制作的样条曲线将与为其他公差类别中的任何一个制作的样条曲线相匹配。

花键齿的齿厚和空间宽度规定为实际齿和有效齿。实际齿厚和空间宽度是单个花键齿的厚度和空间宽度,通常通过销上或销间测量进行测量。这些参数的有效尺寸适用于花键齿,考虑了渐开线、导程、间距等变化,这些变化增加了外部零件的圆齿厚度,并从内部零件的空间宽度中减去。这些变化考虑了所有花键齿,基本上等同于外部零件的最大材料条件和内部零件的最小材料条件。它代表了最坏的情况,就好像零件占据了所有可用的变化公差一样。这通常由通止花键规测量。

所有上述规定的花键齿,已适当大小的零件,花键齿的数量,直径节距,配合类型,压力角等,已选定。这些信息可以在ANSI/SAE B92.1和其他地方找到。

然而,可能更重要的是确定样条线的尺寸并计算不同失效模式的样条线应力。这些信息并不容易获得,据我所知,没有任何标准涵盖这一主题。花键齿的尺寸和失效方式通常如下:花键齿剪切应力、齿侧面的压缩应力、破裂应力以及轴或支撑结构的扭转剪切应力。

外花键齿可以通过滚齿、插齿机切削或齿条滚动制造。内花键齿可以通过整形或拉削制造。

充分润滑对于花键的正确操作非常重要。润滑不足会导致磨损和微动腐蚀。理想情况下,油流应流经花键,去除磨损或微动腐蚀产生的颗粒,并润滑花键。

这是有关调整大小、指定和设计样条曲线的简要概述。有关更多信息,请参考ANSI/SAE B92.1、B92.1M和由Robert W.Cedoz和Michael R.Chaplin撰写的SAE论文:渐开线花键设计指南。

渐开线花键是连接两个部件并在两者之间传递扭矩的简单而有效的方法。