肖立, 徐颖强, 陈智勇, 孙谢文, 徐颢

(西北工业大学 机电学院, 陕西 西安 710072)

浮动渐开线花键广泛应用于大扭矩、高转速的航空动力传输系统中，例如在航空发动机涡轮与压气机之间的动力联接、直升机主减速器行星传动及其与尾传动的动力耦合传递。区别于一般渐开线花键的定心方式，浮动花键齿面之间有间隙，内外齿顶及相邻齿根之间有间隙，并使用与侧隙相匹配的齿廓。这种非定心联接允许在运行过程中花键轴与花键套之间有一定的角向和轴线位移，以此来补偿制造、装配误差以及发动机或直升机启停和变工况运行的稳定性[1]。

正常情况下，渐开线花键的花键轴和花键套的轴线重合，在同一基圆上形成的齿具有相同的渐开线，此时所有的配对齿廓同时进入啮合，而与键齿的间隙无关。然而，浮动特征的存在使得花键轴与花键套之间有一定的不对中量，此时花键齿的接触状态发生改变，即具有较小侧隙的齿对先啮合，其余齿随侧隙的逐渐增大而依次啮合，直到所有载荷被分配完为止。在运动过程中，相对静止内/外花键齿面在交变载荷作用下产生接触应力和微幅振动，而微幅振动使得接触齿面产生相对运动，从而引起花键副的微动磨损。这种位置因素、几何因素造成的非正常接触使得载荷传递过程中并非所有的配合齿对都接触，增大了花键齿面服役过程中过早发生磨损或疲劳的风险，大大降低了传动系统的可靠性和服役寿命。……