第8章 键和花键的互换性

键和花键联结的精度设计与检测第8章《机械精度设计与检测》课程组制作中南林业科技大学精品课程本章重点矩形花键的定心方式及其主要尺寸的公差配合。本章内容

8.1键联结的应用与种类

8.2平键联结的精度设计

8.3花键联结的种类和特点

8.4矩形花键联结的精度设计与标注8.1键联结的应用与种类键和花键通常用于轴与轴上的传动件之间的可拆卸联结，用以传递扭矩和运动；当联结件间有轴向相对移动时，还可以起导向作用。有些还能实现轴向固定以传递轴向力。8.1键联结的应用与种类平键的分类：常用的键联结有平键（包括普通平键、导向平键和滑键）、半圆键、切向键和楔键联结，其中以平键联结应用最广泛。8.1键联结的应用与种类A型平键B型平键A型导向平键半圆键C型楔键B型楔键钩头楔键切向键C型平键8.1键联结的应用与种类普通平键用于静联接，即轮毂与轴之间无相对移动的联接。导向平键和滑键用于动联接，即轮毂与轴之间有轴向相对移动的联接。花键的分类：花键联结分为矩形花键、渐开线花键和三角形花键联结，其中以矩形花键联结应用最广泛。8.1键联结的应用与种类外花键内花键齿轮与内花键齿轮与外花键8.1键联结的应用与种类花键联结与平键联结相比，花键联结具有定心精度和导向精度高、承载能力强的优点。但花键的制造工艺比单键复杂，制造成本相对较高。8.2平键联结的精度设计8.2.1平键联结的公差与配合

8.2.2平键联结的形位公差

8.2.3平键联结的表面粗糙度

8.2.4平键联结的检测8.2平键联结的精度设计LAAA—Abd-ttd+t1hd8.2.1平键联结的形位公差平键联结是应用最广的单键联结，主要分为普通平键和导向平键。平键联结是由键、轴键槽、轮毂键槽构成。在工作时，通过键的侧面与轴槽和轮毂槽的侧面相互接触来传递转矩。轮毂槽键轴键槽平键联结中有键（槽）的长度、宽度、深度及高度等参数。其几何参数图样标注如图。8.2.1平键联结的形位公差由于扭矩的传递是通过键和键槽侧面来实现的，因此国标（GB/T1096－2003《平键、键和键槽的剖面尺寸》）把键（槽）的宽度b作为配合尺寸，其公差带见图。8.2.1平键联结的形位公差+0-bh9H9D10h9N9JS9h9P9键宽公差带轴槽公差带轮毂公差带较松键联结一般键联结较紧键联结P98.2.1平键联结的形位公差平键联结采用基轴制，国家标准对键宽只规定了一种公差带h9。通过改变轴槽宽和轮毂槽宽的公差带来实现不同配合，便于键作为标准件集中生产。国家标准对平键联结规定了三种联结类型，即较松键联结、一般键联结和较紧键联结，三种配合的性质与主要应用场合参见表。由于键槽形位误差的影响，键联结配合的实际松紧程度比理论上要紧。8.2.1平键联结的形位公差标准还规定了平键联结中的键长和轴槽长度的公差带分别采用h14和H14

。8.2.1平键联结的形位公差8.2.2平键联结的形位公差在键联结中除了对有关尺寸有公差要求外，对有关表面的形状和位置也有公差要求。为了保证键侧与键槽之间有足够的接触面积，避免工作面负荷不均匀，对中性不好，影响联结的松紧程度和装配，国家标准对键和键槽的形位公差作了如下规定：（1）轴槽对轴、轮毂槽对孔轴线的对称度，根据不同要求和宽度b，按GB/T1184－2001中的对称度公差7～9级选取。8.2.2平键联结的形位公差（2）当键长L与键宽b之比大于或等于8时，键槽两侧面对轴线的平行度要求，应符合GB/T1184－2001的规定：当b≤6mm时，公差等级取7级；当b≥8～36mm时，公差等级取6级；当b≥40mm时，公差等级取5级。8.2.2平键联结的形位公差8.2.3平键联结的表面粗糙度平键和键槽表面粗糙度Ra的选用，对于配合面一般取（1.6～6.3）μm；其它非配合面取6.3μm。8.2.4平键联结的检测平键和键槽的尺寸检测相对比较简单，检测的项目主要有键和键槽宽度、键槽深度及键槽对称度等。单件、小批生产常用用游标卡、千分尺等一些通用计量器具测量其宽度和深度，成批生产时可采用的极限量规来检验键槽宽度及对称度误差，当对称度量规能插入轮毂或伸入轴槽底，则为合格。对称度误差是位置误差，故其量规只有通规没有止规。8.2.4平键联结的检测8.2.5应用实例8.2.5应用实例8.3花键联结的种类和特点花键联结由内花键（孔）与外花键（轴）构成，用以传递扭矩和轴向运动。花键联结可作固定联结，也可作滑动联结。按键齿形状的不同，花键主要分为矩形花键、渐开线花键和三角形花键三种。其中矩形花键联结应用广泛。内花键外花键三角形花键8.3花键联结的种类和特点8.3花键联结的种类和特点特点：1、对中、导向性好、定心精度高；2、各键齿承载均匀，承载力大；3、键槽浅，对轴损伤较小；4、加工要用专用设备，成本高。8.4.1矩形花键的主要尺寸及定心方式8.4.2矩形花键的公差与配合

8.4.3矩形花键的形位公差

8.4.4矩形花键的表面粗糙度

8.4.5矩形花键的检测8.4矩形花键联结的精度设计与标注

GB/T1144-2001《矩形花键尺寸、公差和检验》规定了矩形花键的剖面形式、定心形式、尺寸要素、公差等内容。矩形花键的主要尺寸：小径d、大径D、键槽宽B。键数规定为偶数，分别为6、8、10三种。按承载能力的不同，矩形花键可分为中、轻两个系列。8.4.1矩形花键的主要尺寸及定心方式8.4.1矩形花键的主要尺寸及定心方式1.矩形花键的主要尺寸矩形花键的主要尺寸有大径D、小径d、键和键槽的宽度B，如图所示。其中(a)为内花键，（b）为外花键。（2）矩形花键的定心方式在矩形花键联结中，主要要求是保证内、外花键的同轴度，以及键侧面与键槽侧面接触均匀，保证传递一定的转矩。为此，必须保证一定的配合性质。国家标准规定采用小径定心，即把小径的结合面作为定心表面，规定较高的精度；其它两个尺寸规定较低的精度。

8.4.1矩形花键的主要尺寸及定心方式按GB1144—2001中的规定，矩形花键以小径结合面作为定心表面，即采用小径定心。8.4.1矩形花键的主要尺寸及定心方式矩形花键联结以小径定心有以下优点：①小径容易保证较高的加工精度和表面硬度，因此能提高耐磨性和花键的使用寿命，定心稳定性好。②有利于简化加工工艺，降低生产成本，能减少成本较高的拉刀规格，也易于保证表面质量。③与国际标准规定相一致，便于技术引进，有利于机械产品的进出口贸易和技术交流。④有利于齿轮精度标准贯彻配套。8.4.1矩形花键的主要尺寸及定心方式一般用途矩形花键联结精密传动用矩形花键结合矩形花键结合按其使用要求分类适用于普通机械，一般可作为7～8级精度齿轮的基准孔如用于定心精度要求不高的普通机床变速箱以及各种减速器中轴与齿轮花键孔（内花键）的联结。适用于精密传动机械，常用作精密齿轮传动基准孔，如精密机床主轴变速箱或6级以上齿轮用花键副等8.4.2矩形花键的公差与配合矩形花键的公差与配合采用基孔制，目的是减少花键拉刀和花键塞规的规格。定心直径d的公差等级高，要求严格，且一般情况下，定心直径d的公差带，内、外花键取相同的公差等级。8.4.2矩形花键的公差与配合8.4.2矩形花键的公差与配合滑动联结紧滑动联结固定联结矩形花键按配合类型分类移动时定心精度要求高，传递扭矩大或经常有反向转动或移动距离较长、移动频率高时时选用内、外花键之间要求有轴向相对移动时选用当内、外花键之间无轴向相对移动要求时8.4.3矩形花键的形位公差由于矩形花键的形位误差会影响可装配性、定心精度和承载的不均匀性，因此国家标准GB1144—2001对矩形花键的形位公差按照公差原则作了如下规定：（1）小径d的极限尺寸遵守包容原则。因为矩形花键的小径既是配合尺寸，又是联结的定心尺寸，必须保证其配合性质。（2）因为花键的键槽宽和键宽是花键联结的非定心尺寸，在工作中起传动扭矩作用。因此为保证内、外花键的互换装配，花键的位置度公差应遵守最大实体原则。此时，位置度公差综合控制各键之间的角度位置，并包括各键对轴线的对称度误差以及键侧对轴线的平行度误差。检验方法采用花键综合量规检验。它适用于大批量生产的情况。8.4.3矩形花键的形位公差8.4.3矩形花键的形位公差8.4.3矩形花键的形位公差（3）当花键采用单项检验法时，在图样上对键（槽）宽规定对称度公差和等分度公差。此时，花键的对称度和等分度公差遵守独立原则。它适用于单件、小批生产的情况。

(4)对于较长的花键，可以根据产品的性能，自行规定键（槽）侧对小径d轴线的平行度公差。8.4.3矩形花键的形位公差8.4.3矩形花键的形位公差8.4.3矩形花键的形位公差另外，在分析花键的加工质量、产生废品的原因、制造花键刀具、量具以及首件检查和抽样中也可能进行对称度检查。由于形位误差的影响，矩形花键各结合面的配合均比预定的要紧。8.4.3矩形花键的形位公差8.4.4矩形花键的表面粗糙度注：在新标准中，键侧的数值都扩大一倍8.4.4矩形花键的标注方式矩形花键的标记代号，依次包括以下项目：键数N、小径d、大径D、键（槽）宽B，其各自的公差带代号或配合代号标注于各基本尺寸之后。花键副：GB/T1144－2001内花键：6×28H7×34H10×7H11GB/T1144－2001外花键：6×28f7×34a11×7d10GB/T1144－20018.4.4矩形花键的标注方式8.4.5花键联结的检测花键检测分为单项检测和综合检测。在单件小批量生产