渐开线花键测绘二例

带缺齿的渐开线花键加工及检测

1 序言通常大多数有内花键的零件，其花键都设计成全齿的形式，在使用拉削方式加工内花键时，拉刀不需要进行周向定位。

但有时在设计一些零件时，为了实现一些特定的功能，就会将内花键设计成带有缺齿的形式，并且缺齿相对零件外轮廓有位置度要求。

某后轮驱动的SUV传动轴滑动叉如图1所示，它与变速器输出轴直接连接。

滑动叉内花键如图2所示，可以看到零件花键部位左、右两端各缺少了1个键齿，下面将详细介绍此缺齿的功能及加工方法。

图1 SUV传动轴滑动叉图2 滑动叉内花键2 滑动叉缺齿的用途（1）回油泄压汽车在行驶过程中出现颠簸时，驱动桥与变速器之间的距离会发生变化，此时滑动叉与变速器输出轴互相配合的内、外花键在轴向上会快速滑动。

如果采用全齿花键配合，滑动叉密闭腔内的润滑油会阻碍内、外花键的相互滑动，容易损坏传动系统。

为解决这一问题，将内花键在180º方向上设计2个缺齿，当内、外花键产生相对位移时，高压侧的润滑油将从缺齿部位流向低压侧，使内、外花键在轴向上能够顺利滑动，从而对传动系统起到保护作用。

滑动叉缺齿的用途从产品设计角度来说可起到回油泄压的作用。

（2）工艺定位上述滑动叉的缺齿如果只是起到回油泄压的作用，并不需要对它在圆周方向的位置进行限定，工程师在设计产品时往往会对它加以充分利用，例如在机械加工时使用缺齿作为十字轴轴承孔、浇注孔、浇注槽及卡簧槽等特性的周向基准。

自动装配线装配时，使用缺齿进行零件的周向定位。

制造工程师在设计精加工工序的夹具时，也采用缺齿作为周向定位基准，实现基准重合和基准统一。

3 内花键加工3.1 各连杆颈的理论角度坐标高度值计算上述滑动叉产品为大径配合，大径公差为0～0.025mm，花键长205 mm，缺齿中心相对叉头圆弧中心线角度公差为±1°。

我公司使用三工位立式拉床加工此零件（见图3），此设备最多可同时加工3个零件，配备1600mm长的拉刀可一次拉削成形，生产效率高。

花键齿形测绘与计算应用实例

花键齿形测绘与计算应用实例花键联接是键联接的一种主要的形式，用来实现轴和轴上零件（如齿轮、带轮等）的周向固定以传递转矩。

花键联接是由具有多个凸齿的轴和相应凹槽的毂孔构成，齿的侧面是工作面，它的特点是承载能力大，定心性和导向性好，对轴的削弱小，一般用于定心精度要求较高和载荷较大的动联接和静联接。

根据齿形的不同，花键可分为矩形花键、渐开线花键和三角形花键等，而其中的圆柱直齿渐开线花键在航天航空方面有广泛的应用，可同时或分别实现定位、传扭。

花键齿形的测绘是根据实物，采用必要的计量手段，通过对已知参数和测量的参数的分析计算，最终确定出花键齿形的基本参数。

通过测绘应达到比较准确地描绘出花键齿形原设计的本来面目，从而达到能够研制或重新生产该花键轴的目的。

在某型号发电机组中，减速器上的离合器与启动电机的联接采用圆柱直齿渐开线花键副联接。

在某项机组维修任务中，此部位出现故障时，需将离合器（含内花键部分）分解检修，根据零部件的具体结构，通用工具无法分解，若用非常规方法又会对零件表面造成损伤，唯一的办法就是设计一件外花键齿形的专用扳手，利用内花键定位，既可顺利将零部件分解，又不会造成损伤。

设计的关键就是花键齿形的确定。

本文就以此花键扳手的设计来说明花键齿形设计计算的一般过程。

1 对零件公差等级及配合类别的分析因为需设计的外花键扳手与零件的内花键存在配合关系，所以须先对零件进行分析。

此花键联接位于减速器离合器与启动电机之间，将启动电机输出的3900r/min的转速传入到减速器上，从结构上分析属于浮动联接，考虑到装配时必然存在着同轴度的误差及运转时的热膨胀问题，此处的花键配合以间隙配合最为适宜;同时为了减小传递时的振动和噪声，提高传动的精度，间隙又不可能过大，因此，此花键副的配合公差等级应为5级或6级，配合类别应为H/h或H/f。

2 花键的设计与计算2.1 花键齿形的确定根据齿形的不同，花键可分为矩形花键、渐开线花键和三角形花键，三种花键齿形截然不同，由目测可知此花键齿廓为圆柱直齿渐开线齿廓。

锥度渐开线花键的测绘

锥度渐开线花键的测绘余爱萍;喻尊斌【摘要】引言：在我公司新引进的日本进口农业机械中，机械传动采用了如图1的花键联结方式，花键套压装在花键轴上。

花键的测绘成为此次引进技术的关键。

它和锥底花键不同，锥底花键的键宽在同一圆柱面上保持不变，而这种花键的键宽在同一圆柱面上不同，花键轴的外圆有锥度，节圆和底径也有锥度且为同一锥度。

齿形象渐开线齿轮插齿刀的齿一样是渐开线齿形，在齿长方向保持接触实现圆滑啮合，每个横截面的齿厚不同，可以通过轴向窜动很方便地调节花键轴和花键套的侧隙。

根据它的外形特点，称它为锥度渐开线花键。

【期刊名称】《南方农机》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】2页(P46-46,45)【关键词】渐开线花键;锥度;测绘;渐开线齿形;渐开线齿轮;花键轴;农业机械;联结方式【作者】余爱萍;喻尊斌【作者单位】江铃协和传动技术有限公司;江铃协和传动技术有限公司【正文语种】中文【中图分类】TH131.4引言：在我公司新引进的日本进口农业机械中，机械传动采用了如图1的花键联结方式，花键套压装在花键轴上。

花键的测绘成为此次引进技术的关键。

它和锥底花键不同，锥底花键的键宽在同一圆柱面上保持不变，而这种花键的键宽在同一圆柱面上不同，花键轴的外圆有锥度，节圆和底径也有锥度且为同一锥度。

齿形象渐开线齿轮插齿刀的齿一样是渐开线齿形，在齿长方向保持接触实现圆滑啮合，每个横截面的齿厚不同，可以通过轴向窜动很方便地调节花键轴和花键套的侧隙。

根据它的外形特点，称它为锥度渐开线花键。

图1根据上述原理分析，该花键可能为变齿厚花键，而引起齿厚变化的原因是变位系数，花键的变位系数象插齿刀一样为沿齿宽方向连续变化，变位量沿轴向的变化率为。

根据插齿刀的设计原理和齿轮的变位原理，可以计算出各截面的变位系数，再根据公式花键的齿厚、跨棒距和外圆等尺寸就可以确定了。

一、锥度渐开线花键的测绘1、标准的确定实物是从日本引进，日本的花键标准为JISB1602-1961。

画渐开线花键的方法

齿轮的加工一般是仿型铣，就是一个蜗杆状的道具切割，虽然在SW中可以用这样的方式生成，但如果不是用于运动分析就没必要这样做，本题因为要手工制作齿轮，所以仍然要把轮廓画出来，以方便打印成1:1图纸，然后描在木板等毛坯料上手工切割出齿轮。

思路：1、先生成齿根圆以内的部分，这个容易，画个圆拉伸下就行了。

2、生成一个齿，这个的难点主要在于渐开线的绘制。

渐开线可以用SW中方程式驱动的曲线来绘制，但是SW中给出的方程是垂直坐标系，而教科书上给的是极坐标系。

这个转化还是很简单的啦。

渐开线的极坐标方程：R=r/cosα，θ=tanα–α，这里R是极坐标中的曲线上任意一点的半径，θ是任意一点的角度，α是圆形成渐开线时展开的角度，r是基圆半径，很容易理解的。

转化成垂直坐标系也很容易的。

任意一点的X=R*sinθ，Y=R*cosθ。

带入公式就得，这个α就是SW中的参数t，带入公式得：X=r/cos(t)*sin(tan(t)-t) Y= r/cos(t)*cos(tan(t)-t)很简单吧。

有了渐开线，根据齿厚和齿顶圆分度圆等数值就能生成一个齿了。

3、根据预先计算好的齿数阵列。

步骤一：准备工作，首先根据教科书计算各种参数，模数、齿数、分度圆直径等根据需要预先设定，其中模数非常重要，可以根据计算出来的齿厚略微调整。

根据教科书用excel计算很方便。

本例以下表大齿轮为例。

步骤2：生成齿根圆以内的毛坯：步骤3：制作1个齿1：在前视基准面上绘制草图，点击方程式驱动的曲线，按图输入方程式及参数，右侧就出现渐开线预览画面，因为t是弧度，所以大概设定区间是0至1。

2:绘制分度圆和齿顶圆：3：这一步比较重要哦。

首先随意在刚形成的渐开线的右边画一根过基圆圆心的参考线，然后把刚才的渐开线以此参考线为轴镜像，然后将分度圆和齿顶圆裁剪掉多余的部分，然后添加约束，使剩余弧线的端点位于渐开线上，然后标注齿厚（就是分度圆上那段弧长，弧长的标注见SW帮助）并将其修改为3.14，然后将参考线约束竖直。

渐开线花键测绘

渐开线花键简介草图渐开线花键的特点是齿廓为渐开线，受载时齿上有径向力，能起自动定心作用，使各齿受力均匀，强度高。

现以摩托车变速箱的副轴输出端外花键和与之联结的链轮内花键为例，介绍渐开线花键的测绘方法。

首先徒手绘制渐开线花键的草图。

花键齿数花键齿数可以直接数出：N=18。

基准齿形由于渐开线花键有两种压力角，即30°和45°，齿根有平齿根和圆齿根，所以规定了三种基本齿形：30°平齿根、30°圆齿根以及45°圆齿根。

通过观察并根据其用途（作为摩托车变速轴之一），可以确定本例渐开线花键为30°平齿根，如下图所示。

测量内花键大径 Dei及小径 Dii、外花键大径Dee及小径Die图为测量内花键的大径，测量内花键的小径、外花键的大径及小径的方法与此类同。

测量结果为：Dei=20.1mm Dii=19.8mm Dee=19.7mm Die=17.6mm注意：标准值需在模数确定后查表得到。

确定模数m因为本例花键为30°压力角以及平齿根类型，所以模数计算应根据以下公式：m=Dei/(z+1.5)=20.1/(18+1.5)=1.0308再查下表取标准模数m=1。

确定渐开线的公差与配合渐开线花键的公差等级是指与齿槽和齿厚有关的尺寸以及参数的等级。

规定30°标准压力角的花键有４、５、６、７四个公差等级；渐开线花键联接中，键齿侧面既可传递运动和转矩，又有自动定心作用。

齿侧配合采用基孔制，即仅用改变外花键作用齿厚上偏差的方法实现不同的配合。

30°标准压力角的花键联接有六种齿侧配合类别：H/k H/js H/h H/f H/e 和H/d。

本例内花键取公差等级为５级；外花键取等级为６级，配合类别为H/h。

标记和工作图在图样和技术文件中，当渐开线花键需要标记时，应该按照标准号：GB3478.1-83的规定进行标记。

所以本例花键标记如下：渐开线花键的参数表参数表以上参数计算，请参考下表：附表15齿根圆弧最小曲率半径Rimin和Remin附表20花键齿向公差附表16渐开线基本尺寸计算公式附表21作用齿槽下偏差和作用齿厚上偏差附表17渐开线外花键大径基本尺寸系列附表22外花键小径和大径的上偏差esv/tanαD附表18渐开线花键公差计算公式附表23内花键小径极限偏差和外花键大径公差附表19总、综合、周节累积、齿形公差。

渐开线花键_中文参考版

100x94 100 94 99.3 93.5 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
3
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
65x60
3.5
3.317 67.748 67.699 67.781 67.731 67.830 67.731
68x62 3.259 71.102 71.054 71.134 71.086 71.181 71.086
70x64 3.201 73.198 73.150 73.230 73.182 73.278 73.182
35x31
2.7
3.35 36.83 36.786 36.860 36.816 36.903 36.860
38x34 3.5 - 2.985 41.168 41.130 41.190 41.152 41.228 41.190
40x36 3.042 43.281 43.235 43.312 43.265 43.356 43.265
28x25 3.098 30.764 30.72 30.794 30.750 30.838 30.794
30x27 3.127 32.718 32.673 32.748 32.703 32.792 32.748
32x28 2.867 33.954 33.915 33.975 33.936 34.014 33.975
90x84 90 84 89.3 83.5 90 40 -1.799 1.456

JIS D 2001-1959 汽车用渐开线花键(中文版)

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 ww .b ab ake .n et2.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+0.3m②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 ww .b ab a ke .n et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。

w ww .b ab a ke .n et图2中:V 1——量棒削去后的尺寸，V 1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。

渐开线圆柱齿轮(花键)测绘若干问题解析

ａ一
号ｚ＋２（ｚ）
（７）
（）８
ｖ一ｍｃ厂ｃ愚．）ｖ］ｏ７～０５＋ｚｉａ（ｎ成整数。
式中：一跨测齿数，走一ｋ—ａ／８。０５四舍五入ｚ１０＋．渐开线函数ｉｖ＝ｔｎ－ａ等号右边第一项的ｎａａａ，ａ角度值，二项的ａ是弧度值。是第
正应力和工作剪应力均减小，时齿根弯曲强度提同
ｈｍ１詈ｉ）ｅ（ｓ２＝一ｎ
用齿厚卡尺测得和。尺寸后，入（）（）代１、２二式，计算出ｉ与０但需圆整至标准值。（）可ＴＩ／，１、
只能作为一个参考值，终要圆整至对中心距ａ最、
齿顶圆及公法线长度ｗ的验算均符合要求为止，论计算的中心距口算与实测中心距实数值理计
差的绝对值。
ｃｏ一ｃｏ
１２１标准齿轮传动，．．Ｘ一ｚ一０若ｃ＝标，ｚ＝Ｗ接＋（．～Ｏ２）实＝口Ｏ１．５一Ｗ琳则该对齿轮为标准齿轮传动。因啮合侧隙，需加上故０１．５．～０２的减薄量，体数值可估计齿轮精度而具
高，这对提高齿轮强度和防止齿面点蚀是极为有利
２１０２年第２期
矿
用
汽
车
・１・５
．
１６・
★ 设计・验・究 ★ 试研
啮合角ａ，按式（２计算出总变位系数恐。按再１）式（）９计算变位系数，遇齿面磨损严重，测如可量实际齿顶圆直径，式（３计算ｚ，一恐一按１）ｚ