一种斜齿花键连接结构的制作方法

本实用新型涉及花键连接，具体涉及一种斜齿花键连接结构。

背景技术：

花键连接普遍应用于零件与轴的连接，花键连接借助轴和毂上等距分布的键齿接触互压以传递运动和转矩，传统的花键形式为直齿花键，最常见的齿形为矩形花键和渐开线花键，花键的螺旋角为0°。通过花键连接后轴上零件会随轴一同转动的，若花键传递扭矩的同时，还需要零件做轴向相对运动的话还需要增加一套执行机构，通过气动、液动或人为施加力的方式推动零件在花键上做轴向移动，以上方式结构复杂，这无疑增加了设备成本。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的问题，本实用新型提出一种斜齿花键连接结构，使得连接的两零件无需借助其他执行机构就能实现轴向的相对运动，结构简单，可靠性高。

为了实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案为：包括设置在花键轴上的外花键和设置在转动部件上的内花键，所述花键轴用于带动转动部件转动，转动部件套设在花键轴上，且转动部件的内花键与花键轴的外花键相匹配，所述外花键和内花键均采用斜齿花键，所述内花键的齿根圆与外花键的齿顶圆为间隙配合，所述花键轴带动转动部件转动实现轴向的相对运动。

所述外花键和内花键均采用渐开线斜齿花键或矩形斜齿花键。

所述外花键和内花键的齿数、模数、压力角、螺旋角和旋向参数均相同。

所述外花键和内花键的斜齿螺旋角为30～40°。

所述内花键的齿根圆与相配合的外花键的齿顶圆间的间隙为0.2～0.6mm。

所述花键轴和转动部件上套设有压缩弹簧。

所述花键轴和转动部件上均设置有用于卡设压缩弹簧的弹簧座，所述压缩弹簧的一端固定在花键轴的弹簧座上，另一端固定在转动部件的弹簧座上。

所述花键轴两端设置有用于限制转动部件轴向移动行程的凸台。

与现有技术相比，本实用新型在花键轴上设置外花键，在转动部件上设置内花键，外花键和内花键均采用斜齿花键，利用外花键和内花键配合连接花键轴和转动部件，且内花键的齿根圆与外花键的齿顶圆为间隙配合，在花键轴转动时会产生垂直于齿面的力，该力可分解为轴向力和切向力，轴向力作用下使转动部件克服轴向阻力，并在切向力作用下使转动部件相对花键轴旋转发生轴向位移，本实用新型采用斜齿花键传递力矩时产生的轴向力克服轴向阻力，能够使花键轴上的转动部件相对花键轴旋转实现轴向运动，无需借助其他执行机构就能实现轴向的相对运动，结构简单，可靠性高。

进一步，外花键和内花键的齿数、模数、压力角、螺旋角和旋向参数均相同，保证了外花键和内花键配合的稳定性，力矩传递更加平稳可靠。

进一步，外花键和内花键均包括若干个均布的斜齿，斜齿的螺旋角大小依据所需的轴向力大小而定，螺旋角角度越大，花键传递使轴上零件旋转的扭矩越小，产生的轴向力就越大，同时轴向方向零件的移动速度就越慢。

进一步，花键轴和转动部件上套设有压缩弹簧，只有当轴向力克服了压缩弹簧的弹力，花键轴和转动部件才能发生轴向位移，利用不同规格的压缩弹簧对花键轴和转动部件的相对位移进行限制，只有花键轴传递的力矩到达一定值时，转动部件才能发生轴向位移，保证了本实用新型的可靠性和适用性。

进一步，利用花键轴两端的凸台限制转动部件轴向移动的行程，避免了转动部件脱离花键轴。

附图说明

图1为花键轴的外花键结构示意图；

图2为转动部件的内花键结构示意图；

图3为花键轴和转动部件的装配图；

图4为转动部件单个斜齿齿面的受力图；

其中，1-花键轴、2-压缩弹簧、3-转动部件、4-弹簧座、5-凸台。

具体实施方式

下面结合具体的实施例和说明书附图对本实用新型作进一步的解释说明。

参见图1、图2和图3，本实用新型包括设置在花键轴1上的外花键和设置在转动部件3上的内花键，花键轴1用于带动转动部件3转动，转动部件3套设在花键轴1上，且转动部件3的内花键与花键轴1的外花键相匹配，外花键和内花键均采用斜齿花键，内花键的齿根圆与外花键的齿顶圆为间隙配合，花键轴1带动转动部件3转动实现轴向的相对运动。

外花键和内花键均采用渐开线斜齿花键或矩形斜齿花键，外花键和内花键的齿数、模数、压力角、螺旋角和旋向参数均相同。外花键和内花键的斜齿螺旋角为30～40°。内花键的齿根圆与相配合的外花键的齿顶圆间的间隙为0.2～0.6mm。

参见图3，花键轴1和转动部件3上套设有压缩弹簧2，花键轴1和转动部件3上均设置有用于卡设压缩弹簧2的弹簧座4，压缩弹簧2的一端固定在花键轴1的弹簧座上，另一端固定在转动部件3的弹簧座上，花键轴1的弹簧座、以及花键轴1相对弹簧座的另一端均设置有用于限制转动部件3轴向移动行程的凸台5。

本实用新型借助斜齿传递力矩时产生的轴向力克服轴向阻力，使轴上零件实现轴向运动，斜花键表面均匀分布有斜齿，斜齿的螺旋角大小依据所需的轴向力大小而定，螺旋角角度越大，斜花键传递使轴上零件旋转的扭矩越小，产生的轴向力就越大，同时轴向方向零件的移动速度就越慢。斜齿花键连接方式如图3所示，图3为液力缓速器中采用的渐开线斜花键，其他形式斜齿花键(如矩形花键)原理与渐开线斜花键相同，下面以液力缓速器中采用的渐开线斜花键为例阐述本实用新型技术方案。

转动组件3为缓速器转子，转子加工有与花键轴1齿数、模数、压力角、螺旋角及旋向等参数相同的斜齿内花键。如图3所示，转子套在花键轴1上，花键轴1带动转子转动，由于花键为斜齿花键，会产生轴向力，当轴向力足够大时，转子会压缩弹簧2向左运动，转子上的斜齿内花键齿根圆与花键轴1上的斜齿外花键齿顶圆为间隙配合，间隙大小应综合考虑转子的定心性，斜齿内外花键的齿侧间隙应参考花键相关标准。

参见图3，沿P方向，转子随花键轴1逆时针转动。转子斜齿花键单个齿面处的受力如图4所示，花键轴1转动会产生一个垂直于转子斜齿齿面的力F，F可分解为分轴向力F1，当F1大于压缩弹簧2的弹力时，将使转子向左运动；同时产生另一切向分力F2可以使转子相对花键轴旋转，当缓速器工作时，力F增大，同时F1增大，转子3压缩弹簧向左移动；缓速器解除制动，F减小弹簧力推动转子向右运动。

本实用新型采用斜齿花键连接的两零件无需借助其他执行机构就能实现轴向的相对运动，结构简单，可靠性高。