JISB16031995渐开线花键齿面啮合一般事项各种要素及检验节选.docx
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JISB16031995渐开线花键齿面啮合一般事项各种要素及检验节选
渐开线花键B1603-1995
齿面啮合——一般事项，各种要素及检验（节选）
日本工业标准的前言
本标准为1981年第1版发布的ISO4156Straightcylindricalinvolutesplines—Metricmodule,sidefit—Generalities,dimensionsandinspection及1992年发布的ISO4156AMENDMENT1Straightcylindricalinvolutesplines—Metricmodule,sidefit—Generalities,dimensionsandinspectionAmendment1:
Sectionthree:
Inspection的译文版，技术内容及标准的格式都未改变而编制成的日本工业标准。
并且从以前沿用的旧的JISD2001的规定内容中，汇总了所必须的最小限度的事项作为附件进行了规定。
本标准中标有侧线或下划点线“参考”处为原国际标准没有的事项。
第1章一般事项
1.适用范围
本标准规定了齿面啮合所用无扭矩渐开线花键（以下称花键），模数为0.25～10，压力角为30°、37.5°及45°。
明确了容许界限尺寸、公差、加工误差及给予花键配合的影响并将其值示于表中。
长度尺寸以毫米为单位、角度以度为单位表示。
参考（略）
2.术语的定义
2.9分度圆（pitchcircle）作为定义花键尺寸标准的圆，也是作为压力角公称值的圆。
2.14标准压力角（standardpressureangle）,αD齿距点的压力角（参照参考图1）
2.18大径圆（majorcircle）经过花键最外侧的圆。
花键轴为齿顶圆，花键孔为齿根圆。
2.20小径圆（minorcircle）经过花键最内侧的圆。
花键轴为齿根圆，花键孔为齿顶圆
2.22齿形界限圆（formcircle）经过齿形渐开曲线界限点的圆。
此圆与齿顶圆（截面的起点）一起决定了保证齿形的界限点。
此圆位于花键孔的大径附近及花键轴的小径附近。
2.25分度圆上的标准齿槽宽度或标准齿厚（basic（circle）spacewidthortooththicknessatthepitchdiameter）,E或S在30°、37.5°及45°的压力角中，为圆距的一半（参照图12）。
参考以下、特别是无特别说明时，分度圆上的标准齿槽宽度或标准齿厚为分度圆上的圆弧长度。
2.26实际齿槽宽度（actualspacewidth）介于界限值Emax和Emin之间，在分度圆上实际测得的任意单个齿槽的圆弧宽度（参照图12）。
2.27有效齿槽宽度（effectivespacewidth），EV等于跨越一对花键完整配合长度的、假想可以获得无间隙、无干涉的配合的完整花键轴的分度圆上的齿厚，花键孔的齿槽宽度。
花键孔的最小有效齿槽宽度（EVmin，通常等于标准齿槽宽度E）必须为表1所表示的标准尺寸。
通过调整花键轴的齿厚来改变配合（参照图12）。
2.28实际齿厚（actualtooththickness）介于界限值Smax和Smin之间，在分度圆上实际测得的任意单个齿的弧齿厚（参照图12）。
2.29有效齿厚（effectivetooththickness），SV等于跨越一对花键完整配合长度的、假想可以获得无间隙、无干涉的配合的完整花键孔的分度圆上的齿槽宽度，花键轴的齿厚。
通过调整SV值来改变配合（参照图12）。
2.30有效间隙（间隙或过盈量）（effectiveclearance），CV花键孔的有效齿槽宽度减去相应花键轴的有效齿厚所得的值（参照参考图2）。
2.31理论间隙（间隙或过盈量）（theoreticalclearance），C花键孔的实际齿槽宽度减去相应花键轴的实际齿厚所得的值。
此值受各种误差影响，不直接对应配合等级（参照参考图2）。
2.32半径方向的间隙（formclearance），CF超过相应侧的啮合齿、渐开线形状部分的半径方向的尺寸。
据此规定小径圆（花键孔）、大径圆（花键轴）及孔、轴的各分度圆的偏心（参照图12）。
2.33总齿距积累误差（totalindexvariation）分度圆上测定的任意两个齿或齿槽从理论位置上偏移的最大值（参照图9）。
2.34总齿形误差（totalprofilevariation）理论齿形曲线的垂直方向上测得的齿形的正侧（凸侧）及负侧（凹侧）与理论齿形的最大误差的绝对值的和（参照图18）。
2.35总齿向误差（totalleadvariation）包括平行度及直线误差，齿线从理论方向（与基准轴直线平行）向两侧偏离的最大误差的绝对值得和（参照图1）。
参考无扭矩的花键引线无限大。
2.36平行度（parallelismvariation）花键的某一齿线对于其他任意齿线的误差（参照图1）。
2.37直线误差（alignmentvariation）对于基准轴直线的有效花键的轴线的误差（参照图1）。
参考有效花键的轴线是根据有效齿厚或有效齿槽宽度决定的假想轴线。
2.38不圆度（out-of-roundness）花键的圆形误差。
2.39综合误差（effectivevariation）与对应要素配合时，其中一方的花键要素的各种误差的综合。
2.40综合误差的允许值（variationallowance），λ设定花键的有效间隙时，允许的齿厚、齿槽宽度的综合误差。
2.41加工公差（machiningtolerance），T加工时允许的实际齿厚及实际齿槽宽度的公差。
2.42总公差（totaltolerance），T+λ加工公差与综合误差允许值的和。
花键孔的总公差是最大实际齿槽宽度与最小有效齿槽宽度的差。
花键轴的总公差是最大实际齿厚与最小有效齿厚的差。
2.43接合长度（lengthofengagement），gγ与对应花键接触的轴方向的长度（参照图17）。
2.44滑动长度（activesplinelength），gW滑动时与对应花键接触的花键的最大轴方向长度。
滑动花键中，滑动长度较接合长度长（参照图17）。
2.45基本尺寸（basicdimension）理论上表示准确大小、形状、位置的数值。
根据此数值和总公差求得允许误差。
2.46参考尺寸（auxiliarydimension）作为方便生产及调整尺寸时的参考而赋予的、无公差的尺寸。
参考图1参考图2
图1总齿向误差
3.符号
3.1一般符号表示花键的各种术语及尺寸时使用的一般符号如下所示。
备注：
电脑数据处理（EDP）受连续印刷设备的制约，不是总能表示出符号准确的形式，因此，EDP用的符号在[]内表示。
（如基圆直径的符号为Db，也可为DB。
）
cV：
有效间隙（间隙或过盈量）
cF：
半径方向的间隙
D：
分度圆直径
Db[DB]：
基圆直径
dci：
量棒的接触圆直径（花键孔）dce：
量棒的接触圆直径（花键轴）
DFi[DFI]：
齿形界限直径（花键孔）DFe[DFE]：
齿形界限直径（花键孔）
Dii[DII]：
小径（花键孔）Dee[DEE]：
大径（花键轴）
Dei[DEI]：
大径（花键孔）Die[DIE]：
小径（花键轴）
DRi[DRI]：
测定花键孔用量棒直径DRe[DRE]：
测定花键轴用量棒直径
λ：
综合误差的允许值
invα：
渐开线α（=tanα－α·π/180）
Ki[KI]：
花键孔的变化系数Ke[KE]：
花键轴的变化系数
g：
花键长度
gW：
滑动长度
gγ：
接合长度
T：
加工公差
MRI[MRI]：
棒间距（花键孔）MRe[MRE]：
跨棒距（花键轴）
W：
k个齿的公法线齿厚，花键轴
Z：
齿数m：
模数
Pb：
基圆齿距
P：
圆齿距
ρFI：
标准齿条的齿根圆半径（花键孔）ρFe：
标准齿条的齿根圆半径（花键轴）
E：
基本齿槽宽度（圆弧尺寸）
Emax：
最大实际齿槽宽度（圆弧尺寸）
Emin：
最小实际齿槽宽度（圆弧尺寸）
EV[EV]：
有效齿槽宽度（圆弧尺寸）
S：
基本齿厚（圆弧尺寸）
Smax：
最大实际齿厚（圆弧尺寸）
Smin：
最小实际齿厚（圆弧尺寸）
SV[SV]：
有效齿厚（圆弧尺寸）
α：
压力角
αD：
标准压力角
αci：
与量棒接触的压力角（花键孔）αce：
与量棒接触的压力角（花键轴）
αi：
经过量棒的中心的圆上的压力角（花键孔）αe：
经过量棒的中心的圆上的压力角（花键轴）
αFi：
齿形界限径上的压力角（花键孔）αFe：
齿形界限径上的压力角（花键轴）
k、js、h、f、e、d：
花键配合基础轴的尺寸允许误差=cvmin
参考：
此为决定基准线允许域位置的尺寸允许误差，是上偏差和下偏差之间紧接基准线的值（参照JISB0401）
H：
花键孔的下尺寸允许误差=0
表1及表2中表示出了基本的尺寸及计算式，图2将这些尺寸及计算式以图示的方式表示了出来。
3.2下角标为表示相互关系或定位，作为一般符号的一部分使用。
下角标使用方法如下（参照3.1的备注）
I[I]：
小径或孔（作为孔使用时置于最后）
E[E]：
大径或轴（作为轴使用时置于最后）
B[B]：
基圆上的
c：
接触点上的
F[F]：
齿形界限直径相关
V[V]：
有效
w：
滑动
R[R]：
测量（gauge）相关
γ：
表示啮合
D：
基本
4.标准压力角花键的标准压力角为30°、37.5°及45°三类。
5.配合的形式对于压力角为30°、37.5°及45°的花键，仅规定了齿面啮合的配合形式。
这些花键的尺寸及允许值的计算式在表2中表示。
5.1齿面啮合此处的啮合表示组合的花键仅与齿面接触，与大径部及小径部存在间隙。
齿面在传递动力的同时与组合的花键中心啮合。
5.2配合的种类对于齿面啮合，规定了以下6个种类。
配合的种类
最大有效过盈量
H/k
cvmax：
k的齿厚修正量=（T+λ）
H/js
cvmax：
的齿厚修正量=（T+λ）/2
最小有效间隙
H/h
cvmin：
h的齿厚修正量=0
H/f
cvmin：
f的齿厚修正量
H/e
cvmin：
e的齿厚修正量
H/d
cvmin：
d的齿厚修正量
作为适用于花键轴的k,js,h,f,e,d的齿厚修正量基础的尺寸允许误差是从ISO/R286中选取的标准尺寸误差。
上述的最大有效过盈量及最小有效间隙仅为以有效齿厚的最大界限值和实际齿厚的最小界限值为基础的尺寸允许误差值，通过从基准线（zeroline）调整得到（参照8.7.2）。
第2章的表中的花键尺寸表示的是配合种类H/h、即cvmin=0。
参考：
基准线（zeroline）是图示允许界限尺寸或配合时，表示标准尺寸、作为尺寸允许误差基准的直线（参照JISB0401）。
图2表1及表2的图示
参考孔及轴的（T+λ）根据公差等级取各种值。
6.齿槽宽度、齿厚及总公差（T+λ）对于齿槽宽度及齿厚，规定了从ISO/R286的公差单位（i）的组合中选择的4个等级的总公差（T+λ）。
公差等级与公差单位（i）的组合对应如下。
加工公差T及综合误差的允许值λ的计算参照8.项。
λ的值依据表3～6。
花键的公差等级
公差单位（i）的表达
4
（10i*+40i**）
5
（16i*+64i**）
6
（25i*+100i**）
7
（40i*+160i**）
注：
*基于分度圆直径的公差
i=0.45
+0.001D（D≤500mm时）
i=0.004D+2.1（D＞500mm时）
**基于齿槽宽度或齿厚的公差
i=0.45
+0.001E（或S）
式中：
D为分度圆直径；E为分度圆上的基本齿槽宽度；S为分度圆上的基本齿厚。
（T+λ）的计算结果的单位为μm，使用mm时乘以0.001。
计算公差单位（i）所使用的计算式仅限于上述注*和注**的式子。
请注意总公差（T+λ）通常是从第2章规定的齿槽宽度及齿厚的界限值中减去。
这也适用于H/h以外的配合种类。
备注：
上述的公差单位（i）的组合所对应的基本公差IT的组合如下所示。
考虑到今后公差方式的扩展，这些基本公差的组合仅表示思考的原则，以达到对对应公差单位（i）的再认识。
花键的公差等级
基本公差（IT）的表达
4
（IT6*+IT9**）
5
（IT7*+IT10**）
6
（IT8*+IT11**）
7
（IT9*+IT12**）
注：
*基于分度圆的公差；**基于齿槽宽度或齿厚的公差
7.花键的标准齿条齿形（略）
8.加工公差及误差
8.1综合误差的允许值（λ）综合误差的允许值是总齿距积累误差、总齿形误差及总齿向误差所允许的综合值，影响花键的配合。
但这些误差，除配合的最小间隙部以外、不单独对配合产生影响，同时，不能把这些误差当作的某一花键的最大值，因此，取总齿距积累误差、总齿形误差及总齿向误差的平方和的平方根的60%作为综合误差的允许值。
综合误差允许值λ如下式。
λ=0.6
综合误差的允许指以接合长度为分度圆直径的1/2的情况为基准。
接合长度较长时，应根据需要调整综合公差的允许值。
8.2加工公差（T）加工公差（T）是总公差（T+λ）与综合误差的允许值（λ）的差，即、（T+λ）－λ。
8.1种表示的允许值机8.2种表示的加工公差，作为一般原则推荐使用，对于特别的设计上的要求或通过特殊的制造工序制作的花键，要求与此不同的加工公差。
8.3总齿距积累误差（FP）总齿距积累误差的值为从全周的一半的任意位置上的结局误差的正侧及负侧偏离间距的最大值（积累）。
此总齿距积累误差（FP）以ISO1328的标准公差等级为基准。
总齿距积累误差（FP）的允许值如下式（单位μm）
花键的公差等级
总齿距积累误差（FP）的允许值得计算式
4
2.5
+6.3
5
3.55
+9
6
5
+12.5
7
7.1
+18
式中：
L（弧长）=m2π/2
8.4总齿形误差（ff）总齿形误差为测定实际齿面与理论齿形相对应的凹凸量，求其正的及负的最大值的绝对值的和所得的值。
此误差的正、负方向如图7所示，加厚（齿面的突出）方向为正，缺肉方向为负。
总齿形误差（ff）的允许值以ISO1328的标准公差等级为基准，允许值如式（单位μm）
花键公差等级
总齿形误差（ff）的允许值的计算式
4
1.6φf+10
5
2.5φf+16
6
4φf+25
7
6.3φf+40
式中：
φf（公差单位）=m+0.0125mz
在齿形界限直径的齿高中央部分1/3时，花键轴的正侧允许值及花键孔的负侧允许值不能超过通过上述计算式计算出来的值得1/3（参照图7）。
备注：
中心处于与花键轴大径和花键孔的小径等距离的点，此中心与量棒直径的计算相关（图7）。
图7齿形误差
8.5总齿向误差（Fβ）总齿向误差为测定齿向从理论位置的偏离，求其正的及负的最大值的绝对值的和所得的值。
测定时，应跨过花键的全长在齿面用直角方式进行。
总齿向误差（Fβ）的允许值以ISO1328的标准公差等级为基准，允许值如式（单位μm）。
花键的公差等级
总齿向误差（Fβ）的允许值得计算式
4
0.8
+4
5
1
+5
6
1.25
+6.3
7
2
+10
式中：
g为花键长度（mm）
参考：
花键长度是选择使用滑动长度gW还是接合长度gγ，制造商与使用方协商后决定。
8.6不圆度不圆度由8.3和8.4中规定的总齿距积累误差及总齿形误差的结果体现，因此并不需要特别规定允许值。
但进行过热处理的零件及薄壁零件的形状会从正圆产生偏离，总齿距积累误差及总齿形误差会有所增加。
这种情况下公差受许多变动要素的影响，因此不在此表示。
此时应重新定义齿及齿槽的公差等级。
8.7偏心
8.7.1齿面啮合花键中，对于分度圆的大径或小径的偏心，即使是在有效间隙为最大值的情况下，也不能超过相应花键的齿形界限直径与之接触。
不在此特别规定其公差。
8.7.2H/h配合（无间隙、无干涉的配合）以外的齿厚修正量间隙配合中因偏心而影响啮合的情况下，组装的时候，因为允许啮合的偏离，有必要通过减少足够量的花键轴的齿厚（有效齿厚及实际齿厚）来确保最小间隙。
参考：
要求过盈配合时，有必要增加花键轴的齿厚来确保必需的过盈量。
8.7.2.1为完备具有各种最大有效过盈量和最小有效间隙的花键配合的种类，规定了与花键轴的基本齿厚S相应的k、js、h、f、e、d6个种类的齿厚修正量（参照表7）。
由此综合通端花键量规也实现标准化了。
与5.2种规定的6个种类的配合相应公差域及齿厚修正量在图8进行图示。
8.7.2.2齿厚修正量的使用第2章的表5～116中规定的H/h配合的最小有效间隙为0时适用。
选择拥有其他齿厚修正量的花键等级时，根据下述规定调整花键轴的各要素。
a）根据选择的齿厚修正量（k、js、h、f、e、d），依据表7求得上尺寸允许差esV。
b）仅修正第2章的表15～116种规定的最大有效齿厚SVmax及最小实际齿厚Smin的上尺寸偏差esV值。
c）同样，按每个齿厚修正量及压力角修正大径（Dee）、小径的最小值（Diemin）及小径的最大值（Diemax）的表所的规定的值。
d）计算跨棒距的最小值（MRemin）及最大值（MRemax）。
MRemin=MRemin*+（esV）Ke
MRemax**=MRemax*+（esV+T）Ke
注*MRemin：
与H/h配合相对的跨棒距的最小值
**MRemax：
与加工公差对应的跨棒距的最大值
Ke的值参照第3章（23.3.4.2.2）。
此式为近似式（参照地3章的近似系数）。
需要严格论证时，使用第3章规定的跨棒距及棒间距的计算式。
e）计算k个齿的公法线齿厚的最小值（Wmin）和最大值（Wmax）。
与H/h配合对应的K个齿的公法线齿厚的最小值及最大值在第3章（23.4）中给出。
其他种类的配合依据第3章（23.4.1）规定的计算式。
8.7.2.3加工具有标准齿厚修正量的花键轴时，可采用使用具有标准齿条齿形的刀具的变位切齿法（将标准齿条的基准齿距线与花键的分度圆接触的点向半径方向移动进行切齿的方法）。
花键的齿形是，以渐开的形式，在分度圆的外侧或内侧，与根部同样渐开曲线的稍微不同的部分显露出来的齿形。
因此，必需的半径方向变位量（移距量）为0.5esV/tanαD。
8.7.2.4与齿形相对的上尺寸允许差esV的量，影响花键轴的大径部齿顶齿厚，而且，大径也产生变化。
使用齿厚修正量时，必须进行如下的检验。
a）花键轴的大径部的齿顶齿厚的检验。
必须避免齿顶厚度See小于0.25m。
齿顶齿厚用Deemax按如下关系式计算。
See=Deemax（Smin/D+invαD－invαDee）
式中：
See为齿顶圆齿厚；Smin为由齿厚修正量决定的最小实际齿厚；αD分度圆上的压力角；αDee最大大径上的压力角（cosαDee=DD/Deemax）
invαD=tanαD－αD
invαDee=tanαDee－αDee
b）齿根圆的齿根部根切（干涉）
选择间隙配合时，使用创成工具的话花键轴可能会产生根切。
必须用适当的工具数据计算判定有无根切。
如果会产生根切，应进一步计算其是否在允许范围内。
齿数、压力角都很小，并符合下式时，标准齿条展成切齿存在根切的危险。
（hs+0.5ΔDie）＞0.5Dsin2αD
参考式中：
hs为齿条的有效齿顶高（=D－DFemin/2）；0.5ΔDie为负移距量。
9.花键的各种误差的影响（略）
10.花键的各种有效尺寸及实际尺寸
10.1有效齿槽宽度及实际齿槽宽度图9的a）表示具有齿距误差和齿形误差的花键孔。
图9的b）表示完整的花键轴（无误差的花键轴），即使各齿具有和相应齿槽同样的宽度也无法完全啮合的情况。
为使完整的花键轴在任何位置上都能啮合，必需扩大所有花键孔的齿槽宽的干涉量，此处的宽度如图9的c）所示，为花键孔的实际齿槽宽度。
有效齿槽宽度等于啮合的完整花键轴的齿厚。
10.2有效齿厚及实际齿厚对于存在误差的花键轴与完整的花键孔的配合，用与10.1同样的关系定义有效齿厚及实际齿厚。
而且，有效齿厚的综合误差大于实际齿厚的误差（参照图10）。
10.3有效间隙（间隙或过盈）有效间隙或过盈就是花键孔的有效齿槽宽度减去花键轴的有效齿厚所得的值，它决定了与对应零件的配合（这种情况，严格地说仅在接触啮合零件齿面上的高处也就是顶部时才适用）。
正（+）侧的有效间隙为间隙或齿隙，负（－）侧的有效间隙为过盈量或干涉量。
10.4齿槽宽及齿厚的尺寸允许界限加工公差内的实际齿槽宽度及实际齿厚的误差，会使各种有效尺寸产生相当的误差。
如图11所示对于齿槽宽度存在4种尺寸界限（即，最小有效尺寸、最大有效尺寸、最小实际尺寸及最大实际尺寸4种），对于齿厚也存在4种尺寸界限（即，最小有效尺寸、最大有效尺寸、最小实际尺寸及最大实际尺寸4种）。
10.4.1对于花键的H/h配合的最小有效齿槽宽度（EVmin）、最大有效齿厚（SVmax）及最小有效间隙（cVmin）如下式：
EVmin=SVmax=0.5πm（Ebasic或Sbasic）
cVmin=0（无齿隙）
10.4.2对于花键的H/h配合的最大有效齿槽宽度（EVmax）、最小有效齿厚（SVmin）及最大有效间隙（cVmax）如下式：
EVmax=0.5πm+T
SVmin=0.5πm－T
cVmax=2T
10.4.3对于花键的H/h配合的最小实际齿槽宽度（Emin）、最大实际齿厚（Smax）及计算上的最小间隙（cmin）如下式：
Emax=0.5πm+λ
Smin=0.5πm－λ
cmax=2λ
10.4.4对于花键的H/h配合的最大实际齿槽宽度（Emax）、最小实际齿厚（Smin）及计算上的最大有效间隙（cmax）如下式：
Emax=0.5πm+（T+λ）
Smin=0.5πm－（T+λ）
cmax=2（T+λ）
10.4.5花键轴存在h以外的修正量时，有效间隙cV（参照10.4.1及10.4.2）及计算上的间隙c（参照10.4.3及10.4.4）必须修正到这些齿厚修正量的程度。
11.齿槽宽度及齿厚的有效尺寸及实际尺寸的使用
11.1最小有效齿槽宽度（EVmin）和最大有效齿厚（SVmax）这些尺寸表示保证花键能够组装的最大实体状态。
对于通过管理最小有效间隙的综合通端花键量规检验的所有测量，都必须标明这些尺寸。
11.2最小实际齿槽宽度（Emin）和最大实际齿厚（Smax）这些尺寸最好作为参考尺寸作出规定，对于通过管理最大实体状态的花键综合通端花键量规检验出的零件的合格与否不使用这些尺寸。
测得的实际齿槽宽度比作为参考值的最小实际齿槽宽度小，且花键孔通过综合通端花键量规时，或是测得的实际齿厚比作为参考值的最大实际齿厚大，且花键轴通过综合通端花键量规时，由每个花键的误差产生的积累性影响也比综合误差的允许值λ要小。
这样的零件因不会超过最大实体状态可以接受。
为管理齿槽宽度及齿厚，作为参考尺寸的这些实际尺寸的规定是必需的
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