神行问答312:
纯电或PHEV中电机输出轴一般采用花键连接,电机转速较高,设计不好会有一些噪声问题。那么,此处花键配合应如何设计(最好推荐一些案例参数,说明原因)、如何装配?同时,该花键在电机总成上的圆跳动如何定义?
参考答案1:
简析:花键设计不好时,因为加工和装配误差的存在,会产生电机轴和电桥轴径向偏心和角向倾斜,从而产生弯振附加激励引起的噪音。
花键配合间隙的设计,需要补偿两根轴的径向偏心和轴的角度倾斜。径向偏心由轴相对连接面销孔的位置度误差引起,每根轴最大偏差约0.05mm。角度偏差与轴承座孔中心连线对大端面垂直度、花键距离轴承位距离、轴承游隙、轴和轴承自身误差等有关。设计时,花键总长越短,花键与轴承位置越近对减小角向偏差越有利。此处可取角向偏差导致的花键错位各0.05mm。总的偏差把4处偏差累加起来为0.2mm。考虑制造过程能力CPK1.67,实际累加偏差约为0.2mm/3≈0.07mm。所以花键侧隙至少要能补偿0.07的偏差。考虑花键副的齿厚和齿槽宽公差分别为0.035,直连花键侧隙设计范围为0.07~0.14mm比较合适。
设计公差非常难以保证的情况下,还可以采用滑动套连接的方式,这种方式可以适当放宽对花键精度的要求,且对弯振有比较好的削弱作用。比如宝马全新225xe插电混动大众的吉凯恩第二代电桥。如下图。
花键接口处配有一个滑动套,位于电机输出轴和电桥输入轴之间。此设计可以在径向和角向补偿两轴之间的未对准情况。另外,通过O型圈密封,可以保证花键接触部位涂覆的润滑脂得以长期保留和洁净润滑,从而有效提高花键的耐磨损和耐腐蚀寿命。
参考答案2:
渐开线花键有三种定心方式:齿侧定心,大径定心和小径定心(不常用)。齿侧定心时,扭矩的传递和内外花键的对中都是由花键的齿面所提供。此时外花键的大径比内花键的大径小 0.1M(M为花键的模数),外花键的小径比内花键的小径小0.1M。内外花键的对中精度取决于内花键的齿槽宽和外花键的齿厚的精度等级。内花键的小径公差取H11,外花键的大径公差取h11。
大径定心时,扭矩的传递是由齿侧完成的。定心精度高。内外花键的对中是由各自的大径决定的。此时外花键的大径公差可取h6,内花键的大径公差可取H7,大径公差需在生产制造时严格保证。
当花键联接中对于内外花键对中性要求较高时,可优先考虑采用大径定心。如转速高,有噪音要求,那就可以选择精度高的大径定心。
花键的配合有三大类:间隙配合、过渡配合与过盈配合。大径定心要求较高,一般安装较紧,通常采用过渡配合。圆跳动按照DIN5480标准中不同精度推荐的Fr即可。
参考答案提供者:鸣志-史锋