一． 花鍵聯接的類型、特點和應用
花鍵聯接是有外花鍵和內花鍵組成，花鍵聯接是平鍵聯接在數目上的發展而成。但是由于結構型式和制造工藝的不同，與評鍵聯接相比，花鍵聯接在強度、工藝和使用上具有以下幾個優點：a）因為花鍵是在軸和孔上直接而均勻地制造出較多的齒與槽，因而聯接受力較均勻；b）因齒或槽較淺，齒根處應力集中較小，軸與輪轂的強度削弱較少；c）齒數較多，總接觸面積增大，故而能能承受較大的載荷；d）花鍵聯接的軸與輪轂的對中性及導向性好。因此花鍵聯接適用于定心精度要求高、載荷大或經�；频穆摻��；ㄦI聯接可用于靜聯接或動聯接。按其齒形不同，可劃分為矩形花鍵和漸開線花鍵兩類。本文就探討一下漸開線的設計及其應用。
行星減速機/行星齒輪減速器的漸開線花鍵的齒廓為漸開線。與漸開線齒輪相比，漸開線花鍵齒較短，齒根較寬，不發生根切的最少齒數較小。漸開線花鍵可以用制造齒輪的方法來加工，工藝性較好，制造精度也較高，花鍵齒的根部強度高，應力集中小，易于定心，當傳遞的扭矩較大且軸頸也大是，宜采用漸開線花鍵聯接。
二．漸開線花鍵的設計
1. 花鍵設計的標準
花鍵設計的標準有有4個，分別是DIN 5480，ISO 4156，ANSI B92.2M和GB/T 3478。這四個標準都涉及三種不同的分度圓壓力角30°、37.5°和45°，但是最常用的是30°分度圓壓力角的漸開線花鍵。四個標準就花鍵的基本原則是相同的，只是側重點不同。DIN 5480中對于花鍵的公差等級劃分比較多，且已將每一級的公差詳細地列出，設計工程師只需根據應用選取相應的公差即可。DIN 5480的實用性較其它標準要高。GB/T 3478非等同采用ISO 4156，ANSI B92.2M是米制花鍵的標準。ISO 4156，ANSI B92.2M和GB/T 3478中，公差等級只給出了4，5，6，7四個等級，最常用的等級為7級。設計中采用的公差等級越高，對于花鍵的功能性越好，但是相應地增加了生產制造的困難和成本。故而合理地選取花鍵的公差等級對于設計工程師來說至關重要。我公司生產的行星減速機/行星齒輪減速器花鍵標準采用了DIN5480，也可以根據客戶需要選用GB/T3478的公差等級。
2. 花鍵的定心與配合、
1）花鍵有三種定心方式：齒側定心，大徑定心和小徑定心。
齒側定心時（見下圖），扭矩的傳遞和內外花鍵的對中都是由花鍵的齒面所提供。此時外花鍵的大徑比內花鍵的大徑小 0.1M（M為花鍵的模數），外花鍵的小徑比內花鍵的小徑小0.1M。內外花鍵的對中精度取決于內花鍵的齒槽寬和外花鍵的齒厚的精度等級。內花鍵的小徑公差可取H11，外花鍵的公差大徑可取h11。
大徑定心時（見下圖），扭矩的傳遞是由齒側完成的。內外花鍵的對中是由各自的大徑決定的。此時外花鍵的大徑公差可取h6，內花鍵的大徑公差可取H7，內位花鍵的大徑基本尺寸取自參考尺寸dB。大徑公差需在生產制造時嚴格保證。
小徑定心時（見下圖），扭矩的傳遞是也是由齒側完成的。內外花鍵的對中是由各自的小徑決定的。此時外花鍵的小徑公差可取h6，內花鍵的小徑公差可取H7。小徑公差需在生產制造時嚴格保證。
當花鍵聯接中對于內外花鍵對中性要求較高時，可優先考慮采用大徑定心，外花鍵的大徑可以很好的保證h6的公差，而內花鍵一般采用拉花鍵的工藝制造（對于內花鍵是通花鍵來說的）也可以較好的保證其大徑公差H7。
2） 花鍵的配合實質是齒側配合�；ㄦI聯接中，所有外花鍵的齒同時與所有的內花鍵的齒槽相嚙合�；ㄦI齒的齒形偏差對于側隙的影響要比齒輪的齒形偏差對齒輪嚙合側隙影響要大�；ㄦI的配合分為三大類：間隙配合、過渡配合與過盈配合�；ㄦI的配合性質取決與最小作用側隙和最大實際側隙。（見下圖）最小作用側隙=內花鍵最小作用齒槽寬-外花鍵最大作用齒厚，最大實際側隙=內花鍵最大實際齒槽寬-外花鍵最小實際齒厚。
花鍵聯接的配合是采用了基孔制，即保持內花鍵的最小作用齒槽寬不變，通過改變外花鍵的作用齒厚來獲得不同的配合。實際尺寸和作用尺寸的概念是有一個演變過程。以內花鍵為例來加以說明（見下圖）。圖中所表示的各齒槽均為基本齒槽寬，由于在實際生產過程中因機床的精度、刀具的磨損以及各種熱處理的變形導致內花鍵的齒槽寬具有齒距累積誤差、齒形誤差和齒向誤差。因此即使實際齒槽寬合格，也有可能導致一個理想的外花鍵無法與之相配合。這是我們根據最大實體效應而引入一個作用尺寸的概念。即作用齒槽寬是一個理想外花鍵在零側隙下的齒厚。
對于內花鍵來說（見下圖），因為有加工誤差，所以實際最大齒槽寬和實際最小齒槽寬就會正好相差一個T（加工誤差）。由于有齒距累積誤差、齒形誤差和齒向誤差，所以最小作用齒槽寬和實際最小齒槽寬正好相差一個λ（綜合作用誤差=齒距累積誤差+齒形誤差+齒向誤差）。同理最大作用齒槽寬和實際最大齒槽寬也相差一個λ。即最小作用齒槽寬和實際最大齒槽寬相差一個T+λ。
對于外花鍵來說，因為同樣有加工誤差，所以實際最大齒厚和實際最小齒厚就會正好相差一個T（加工誤差）。由于有齒距累積誤差、齒形誤差和齒向誤差，所以最大作用齒厚和實際最大齒厚正好相差一個λ（綜合作用誤差=齒距累積誤差+齒形誤差+齒向誤差）。同理最小作用齒厚和實際最小齒厚也相差一個λ。即最大作用齒后和實際最小齒厚相差一個T+λ。 |
