渐开线花键( 二 ) _生活百科

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损伤由于内外花键不同轴而产生的齿的磨损沿齿高和齿长都是不均匀的。当被联接件花键有径向偏移时，在工作初期，仅在外花键工作面的上齿面及内花键的下齿面产生磨损，继续工作时，逐渐地发展到整个齿进入全部深度。此时，由于“齿缘效应”仅在齿缘部分出现纵向的不均匀磨损。如果被联接零件的花键採用整体热处理或齿面进行化学热处理，那幺在偏斜状态工作的花键，由于齿的磨损，工作一段时间后，两个零件齿的纵向巨观形状呈对称的鼓形。当花键上同时存在径向位移和偏斜时，在工作初期，在花键齿缘上出现磨损，同时在外花键齿的顶部和内花键齿根部出现磨损，接触区逐渐扩展到齿的全长和整个齿高。在工作初期，齿的磨损速度最大，随着实际接触面积的增加，齿的磨损速度逐渐降低，当齿的接触面积达到可能达到的最大值时，齿的磨损速度就随着齿的硬度沿深度方向的降低而逐渐增大。磨损机理花键联接的磨损，是由于两接触表面反覆摩擦，接触的微体积受到多次循环载荷因疲劳而产生微粒脱落，摩擦学中称该磨损为疲劳磨损。花键磨损原则上分为三个阶段：磨合阶段、稳定磨损阶段、剧烈磨损阶段。提高花键联接耐磨性的措施为防止渐开线花键磨损失效，除需按上述要求计算渐开线花键的强度和寿命，在设计时还应採取措施减少磨损，总结电机产品发生的渐开线花键联接失效案例，并结合渐开线花键的磨损原理，认为在设计上应採取以下措施。控制内外花键联接的偏角内外花键联接存在偏角会减少同时承载的齿数，增加接触应力，同时还会导致花键齿对之间产生滑动摩擦，因此，在设计时应儘量减小装配误差，保证内外花键联接的同轴度。改善润滑试验表明，将润滑剂注入接触区会使摩擦係数降低1/2～1/3，同时摩损将减少到1/10甚至1/100 。如果以提高寿命为目标，那幺从本质上来说，油脂润滑起不到积极的作用，图6表示了不同润滑条件对花键磨损寿命的影响，在中等转矩的範围内由于润滑材料粘住了磨损微粒，这些磨损微粒又正好起到了金刚砂的作用，所以它会使寿命缩短，只有採用油润滑才能起到显着的改善效果，因为除了摩擦特性以外，润滑油可以冲去磨损产生的微粒是特别重要的，因此，活动花键联接需要进行喷射润滑，滑油供给方式见图7 。齿面硬化渐开线花键齿面硬化可以起到改善其磨损特性的作用，但是由于淬火变形，它对载荷分配会起到不利的影响，所以对硬化联接需进行精加工，对于由于结构限制无法进行精加工的花键，建议表面进行渗氮，一些机型中尺寸较小无法磨削的花键表面要求渗碳，是不合理的，在工作过程中极有可能因载荷分配不均匀导致花键早期磨损失效。增加齿数在花键弯曲疲劳强度满足要求的情况下，儘量增加齿数、减小模数，这样可以增加承载齿数、减小齿面接触应力、减少磨损。某产品传动轴花键设计中得到了充分的体现，该产品花键採用了32/64径节制的花键（相当于模数为0.8mm），相同分度圆直径情况下，相比採用模数是2mm的花键的耐磨损能力大大提高。表面增加镀覆层常用花键表面镀铜的方式来减改善耐磨性。国外已研製出一种减磨性好的特殊尼龙覆盖层，使用这种减磨覆盖层可使振动受到阻尼，使工作面上载荷更加均匀，因而降低花键联接的工作应力，改善了磨损情况。合理选择齿侧间隙活动式花键联接在工作时，允许一个零件相对于另一个零件有一定的角向和轴向位移，此时花键联接需要一定的齿侧间隙，以便在所要求的角向位移内花键端部不卡住。齿长修形在保证连线工作能力的条件下，花键长度应该儘可能的取最小值，花键长度过长会由于齿向误差而使载荷沿着齿长分布的不均匀程度增大。实际上不採用比值l/d>1.2的花联接。在某些情况下，当花键长度足够长时，为了改善载荷沿着齿长分布的均匀性，根据在扭矩作用下，轴的扭转情况，可以在其中一个共轭零件上，沿花键齿长方向预先形成一定偏差，即齿长修形，常用的是鼓形齿修形。