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花键连接是由带有多个纵向键齿的轴（外花键）与毂孔（内花键）组成的，如图3-10所示。花键可视为由多个平键组成，键齿侧面为工作面，依靠内、外花键齿侧面的相互挤压传递转矩。花键可用于静连接，也可用于动连接。
1.花键连接的特点
花键与其他键连接相比有以下优点：键齿数多，总接触面积较大，因而可承受较大的载荷；花键齿槽浅、齿根应力集中小，对轴的强度削弱较小；键齿对称布置，受力均匀。轴上零件与轴的对中性好；导向性好，适合于载荷较大、对定心要求高的连接，可用于动、静连接。因此，在机械制造业中得到了非常广泛的应用。
花键连接的缺点是：与平键相比结构比较复杂，故需要专用的设备和刀具进行加工，成本较高。
图3-10 花键的组成
图3-11 矩形花键连接
2.花键连接的分类
按齿形花键可分为两类：矩形花键连接（图3-11）和渐开线花键连接（图3-12）。
（1）矩形花键 矩形花键制造容易、应用广泛，按齿高的不同分轻、中两个系列，已标准化。轻系列的承载能力较低，多用于静连接，而中系列多用于中等载荷的连接。
花键连接有三个结合面，即大径、小径和侧面，确定配合性质的结合面称为定心表面，国家标准规定矩形花键以小径的结合面为定心表面，即外花键和内花键的小径作为配合表面，称小径定心或内径定心。制造时，轴和毂上的结合面都要经过磨削，定心精度高，定心稳定性好，表面硬度一般高于40HRC。
用外径定心。如图3-13a所示，轴、孔加工简单，孔可拉削，但硬度过高时拉刀拉不动，一般用于硬度＜40HRC的情况。当内花键定心表面质量要求高（ Ra ＜0.63μm）时，用拉削工艺也难以保证；在单件、小批量生产以及大规格的花键中，内花键也难以用拉削工艺，因为该加工方法不经济。
侧面定心如图3-13b所示，精度不高，但载荷分布均匀；承载能力高，但零件易移动，侧面易磨损，使对中性变坏。适用于定心要求不高的重载连接（静连接）。
在目前的实际生产中，也还有使用外径定心和侧面定心的矩形花键连接。
（2）渐开线花键 渐开线花键齿廓为渐开线，分度圆压力角有 α ＝30°和 α ＝45°两种，如图3-12所示，后者也称细齿渐开线花键或三角形花键，齿高较小，多用于薄壁容器。渐开线花键齿顶高有两种，分别为0.5 m 和0.4 m （ m 为模数），可用齿轮机床进行加工，工艺性较好，制造精度高，齿根圆角大，应力集中小，易于对心。但加工花键孔用渐开线拉刀，制造复杂，成本高，适用于传递大转矩、大直径的轴。
渐开线花键的定心方式为齿形定心，当齿受力时，齿上的径向力能起到自动定心的作用，因此定心性优于矩形花键。
图3-12 渐开线花键
图3-13 矩形花键定心方式
图3-14 花键连接的受力情况
花键连接的强度计算与平键连接类似，根据使用要求和连接的结构特点，选定花键连接的类型和尺寸，再进行必要的强度校核计算。花键连接的受力情况以图3-14所示的矩形花键为例进行分析，其主要失效形式是键齿的压溃（静连接）或磨损（动连接），所以一般进行抗压强度（静连接）或耐磨性验算：
静连接
动连接
式中 T ——传递的转矩（N·mm）；
ψ ——载荷分配不均系数，与齿数多少有关，一般取 ψ ＝0.7～0.8，齿数多时取偏小值；
Z ——花键的齿数；
h
——花键齿侧面的工作高度（mm），矩形花键：
，此处
D
为花键的大径，
d
为花键的小径，
C
为倒角尺寸（图3-14）；渐开线花
键 ： α ＝30 ° 时 h ＝ m ， α ＝45 ° 时 h ＝0.8 m ， m 为模数；
l ——齿的工作长度（mm）；
d
m
——花键的平均直径（mm），矩形花键：
；渐开线花键：
d
m
＝
d
，
d
为分度圆直径；
［ σ p ］——花键连接的许用挤压应力（MPa），见表3-2；
［ p ］——花键连接的许用压强（MPa），见表3-2。
表 3-2 花键连接的许用挤压应力 ［ σ p ］ 和压强 ［ p ］ （单位：MPa）
注：1.工作条件不良是指受变载荷、有双向冲击、振动频率高和振幅大、润滑不良（动连接）、材料硬度不高或精度不高等。
2.同一情况下，［ σ p ］或［ p ］的较小值用于工作时间长和较重要的场合。