受力分析

① 无载荷。由于花键副是相互连接的同轴偶件，所以对于无误差的花键连接，在其无载荷状态时(不计自重，下同)，内花键各齿槽的中心线(或对称面)与外花键各键齿的中心线(或对称面)是重合的。此时，键齿两侧的间隙(或过盈)相等，均为侧隙之半(图1)

图1  无载荷、有间隙的渐开线花键连接和矩形花键连接的理论位置

② 受纯转矩载荷。对无误差的花键连接，在其只传递转矩T而无压轴力F时，一侧的各齿面在转矩T的作用下，彼此接触、侧隙相等，内花键与外花键的两轴线仍是同轴的(图2)。所有键齿传递转矩，承受同样大小的载荷(图3)

图2 有载荷、有间隙的渐开线花键连接和矩形花键连接的理论位置

图3 只传递转矩T而无压轴力F时的载荷分配

③ 受纯压轴力载荷。对无误差的花键连接，在只承受压轴力F、不受转矩T时，内花键与外花键的两轴线不同轴，出现一个相对位移量e₀(图4)。这个相对位移量e₀是由花键副的部分侧隙消失和部分键齿弹性变形造成的。键齿的弹性变形主要与它们的受力大小和位置、侧隙(间隙或过盈)、弹性模量、花键齿数等因素有关

图4 只承受压轴力F而无转矩T时内、外渐开线花键的相对位置

当花键副回转时，各键齿两侧面所受载荷的大小按图5周期性变化。此时，花键副容易磨损

图5 只承受压轴力F而无转矩T时的载荷分配

④ 受转矩和压轴力两种载荷。对无误差的花键连接，在其承受转矩T和压轴力F两种载荷时，内花键与外花键的相对位置和各键齿所受载荷的大小和方向，决定于所受转矩T和压轴力F的大小及两者的比例

当花键副所受的载荷主要是转矩T，压轴力F是次要的或很小时，该花键副回转后，各键齿的位置近似如图2所示，各键齿两侧面的受力状态发生周期性变化，如图6所示

图6 同时承受转矩T和压轴力F而转矩T占优势时的载荷分配

当花键副所受的载荷主要是压轴力F，转矩T是次要的或很小时，该花键副回转后，各键齿的位置近似如图4所示，各键齿两侧面的受力状态发生周期性变化，如图7所示。在这种情况下，花键副也容易磨损

图7 同时承受压轴力F和转矩T而压轴力F占优势时的载荷分配

对有误差的花键连接，在转矩T和压轴力F同时作用下，其载荷分配如图8所示，偏心状态如图9所示

图8 同时承受转矩T和压轴力F作用下齿数为46的渐开线花键副的载荷分配

图9 间隙配合、齿数为46的渐开线花键副在压轴力F和转矩T作用下的偏心状态