9.1平键、花键联接的精度设计

1、典型结合和传动的精度设计（典型结合和传动的精度设计（2）键、花键配合的精度设计键、花键配合的精度设计一、键和花键的作用一、键和花键的作用n键与花键常用于轴与轴上的传动件之键与花键常用于轴与轴上的传动件之间的可拆卸联结，用以间的可拆卸联结，用以传递转矩和运传递转矩和运动动；当配合件之间要求作轴向移动时，；当配合件之间要求作轴向移动时，还可以起还可以起导向作用导向作用。二、单键和花键的分类二、单键和花键的分类n单键的分类：单键的分类：常用的键联结有平键平键（包括普通平键和导向平键）、半圆半圆键键、切向键和楔键联结切向键和楔键联结，其中以平键联结应用最广泛。n花键的分类：花键的分类：花键联结分为矩形

2、花键矩形花键、渐开线花键渐开线花键和三角形花键三角形花键联结，其中以矩形花键联结应用最广泛。单键的分类单键的分类花键的分类a) 矩形花键 b) 渐开线花键c) 三角形花键三、普通平键结合的精度设计三、普通平键结合的精度设计包括尺寸精度设计、形位精度设计以及表面粗糙度的精度设计1、尺寸精度设计（、尺寸精度设计（1）：）：n平键联结的基本构成平键联结的基本构成 ：平键联结是由键、平键联结是由键、轴键槽、轮毂键槽构成。在工作时，通过轴键槽、轮毂键槽构成。在工作时，通过键的侧面与轴键槽和轮毂槽的侧面键的侧面与轴键槽和轮毂槽的侧面相互接相互接触来传递转矩。触来传递转矩。n平键联结的配合尺寸：平键联结的配

3、合尺寸：键和轴键槽、轮毂键和轴键槽、轮毂槽的宽度尺寸是配合尺寸，应选用较小的槽的宽度尺寸是配合尺寸，应选用较小的公差。其余尺寸，如键高、键长、轴槽深、公差。其余尺寸，如键高、键长、轴槽深、轮毂槽深等都属于非配合尺寸，应选用较轮毂槽深等都属于非配合尺寸，应选用较大的公差。大的公差。 平键结构示意图：bd-t1t1d+t2hdLAAAA1、尺寸精度设计（、尺寸精度设计（2）：）：n平键联结的配合制：平键联结的配合制： n由于使用的平键为标准件，且键又为外表面，因由于使用的平键为标准件，且键又为外表面，因而，键与轴槽、键与轮毂槽的配合均而，键与轴槽、键与轮毂槽的配合均采用基轴制采用基轴制。国家标准对

4、键宽只规定了一种国家标准对键宽只规定了一种公差带公差带h8。 n一般键与轴槽配合要求较紧，键与轮毂槽配合要一般键与轴槽配合要求较紧，键与轮毂槽配合要 求较松求较松，相当于一个轴与两个孔相配合，且配合，相当于一个轴与两个孔相配合，且配合性质不同。国家标准对轴槽宽和轮毂槽宽各规定性质不同。国家标准对轴槽宽和轮毂槽宽各规定了三种公差带，构成三种配合形式，分别对应于了三种公差带，构成三种配合形式，分别对应于较松键联结较松键联结、一般键联结和较紧键联结一般键联结和较紧键联结。用于不。用于不同的场合。键宽与键槽宽公差带图如图示。同的场合。键宽与键槽宽公差带图如图示。 平键公差带图：+0-bh8H9D10h

5、8N9JS9h8P9P9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1、尺寸精度设计（、尺寸精度设计（2）：）：n平键联结的配合制：平键联结的配合制： n普通平键的非配合尺寸中，键高普通平键的非配合尺寸中，键高h的公差的公差带采用带采用h11，键长度，键长度l的公差带采用的公差带采用h14；轴；轴键槽长度键槽长度L的公差带采用的公差带采用H14。国家标准规。国家标准规定了轴键槽深度定了轴键槽深度t1和轮毂键槽深度和轮毂键槽深度t2的极限的极限偏差，见表偏差，见表6.9。 表6.9表表6.10 键宽与轴槽及轮毂槽宽的配合与应用键宽与轴槽及轮毂槽宽的配合与应用配合配合种类种类尺寸尺

6、寸b的公差的公差配合性质及应用配合性质及应用键键 键槽键槽轮毂轮毂槽槽松联接松联接h8H9D10键在轴上及轮毂上均能滑动。键在轴上及轮毂上均能滑动。主要用于导向平键，轮毂可在主要用于导向平键，轮毂可在轴上作轴向移动轴上作轴向移动正常正常联接联接N9JS9键在轴上及轮毂中均固定。用键在轴上及轮毂中均固定。用于载荷不大的场合于载荷不大的场合紧密紧密联接联接P9P9键在轴上及轮毂上均固定，而键在轴上及轮毂上均固定，而比上种配合更紧。主要用于载比上种配合更紧。主要用于载荷较大、载荷具有冲击性以及荷较大、载荷具有冲击性以及双向传递扭矩的场合双向传递扭矩的场合2、形位精度设计：、形位精度设计：n为了保证键

7、宽与键槽宽之间具有足够的为了保证键宽与键槽宽之间具有足够的接触面积和可装配性，对键和键槽的位接触面积和可装配性，对键和键槽的位置误差要加以控制，应分别规定轴键槽置误差要加以控制，应分别规定轴键槽对轴的基准线和轮毂槽对孔的基准轴线对轴的基准线和轮毂槽对孔的基准轴线的的对称度公差对称度公差，一般可按对称度公差，一般可按对称度公差79级级选取，查表时，公称尺寸是指选取，查表时，公称尺寸是指键键宽宽b。3、表面粗糙度的选择：、表面粗糙度的选择： n键和键槽配合面的表面粗糙度一般取Ra1.63.2m，非配合面取Ra6.312.5m。4、轴的标注示例、轴的标注示例 ：0.02 A50-0.2056r6（

8、）+0.060+0.041ARa 3.2Ra 12.5 16N9（ ）0-0.0431、标注槽深标注槽深d-t1及公差及公差2、标注槽宽、标注槽宽b及公差及公差3、标注对称度公差、标注对称度公差4、标注表面粗糙度、标注表面粗糙度Ra 1.65、轮毂的标注示例、轮毂的标注示例 ：56H7（ ）+0.030A 16JS9（ ）0.021 0.02 A60.30+0.21、标注轮毂深、标注轮毂深d+t2及公差及公差2、标注槽宽、标注槽宽b及公差及公差3、标注对称度公差、标注对称度公差4、标注表面粗糙度、标注表面粗糙度Ra 1.6Ra 3.2Ra 6.3四、花键配合的精度设计四、花键配合的精度设计n花

9、键分为花键分为内花键内花键（花键孔）和（花键孔）和外花外花键键（花键轴），它是把键和轴、键（花键轴），它是把键和轴、键槽和轮毂做成一整体的联结件，它槽和轮毂做成一整体的联结件，它既可以是固定联结，也可以是滑动既可以是固定联结，也可以是滑动联结。与键联结相比，联结。与键联结相比，花键联结有花键联结有联结可靠，强度高，可以传递较大联结可靠，强度高，可以传递较大的转矩，且孔、轴定心精度高和导的转矩，且孔、轴定心精度高和导向精度高等优点。向精度高等优点。矩形花键结构示例：1、尺寸精度设计（、尺寸精度设计（1）：）：n矩形花键的基本尺寸矩形花键的基本尺寸 ：基本尺寸有基本尺寸有小径小径d、大径大径D、键

10、槽宽键槽宽B。键数规定为偶数，分别键数规定为偶数，分别为为6、8、10三种。三种。n尺寸精度的规定：尺寸精度的规定：花键联结的主要要求是花键联结的主要要求是保证内、外花键的同轴度，以及键侧面与保证内、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。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。国家标为此，必须保证一定的配合性质。国家标准规定采用准规定采用小径定心小径定心，即，即把小径的结合面把小径的结合面作为定心表面，规定较高的精度；其它两作为定心表面，规定较高的精度；其它两个尺寸规定较低的精度。个尺寸规定较低的精度。花键定心方式花键定心方式 大径定心在

11、工艺上难以实现，当定心表面硬度高时，花键孔的大径热大径定心在工艺上难以实现，当定心表面硬度高时，花键孔的大径热处理后的变形难以用拉刀修正；处理后的变形难以用拉刀修正；若采用小径定心，当表面硬度高时，花键轴的小径可用成形磨削进行若采用小径定心，当表面硬度高时，花键轴的小径可用成形磨削进行加工，花键孔小径也可用一般内圆磨进行修正，定心工艺性好。加工，花键孔小径也可用一般内圆磨进行修正，定心工艺性好。b) 小径定心小径定心 a) 大径定心大径定心c) 键宽定心键宽定心1、尺寸精度设计（、尺寸精度设计（2）：）：n矩形花键的分类：矩形花键的分类： n按使用要求分按使用要求分：分为一般使用与精密传：分为

12、一般使用与精密传动两种。动两种。每种精度的联结又都有三种装每种精度的联结又都有三种装配形式：配形式：滑动、紧滑动滑动、紧滑动和和固定固定三种配合三种配合类型。类型。n每种情况下花键配合的公差等级都不每种情况下花键配合的公差等级都不相同。相同。 表表6.12 矩形花键联接的公差与配合矩形花键联接的公差与配合 2、形位精度设计、形位精度设计 ：对矩形花键的形位公差做如下规定：对矩形花键的形位公差做如下规定：n小径小径d：因为小径是花键联结的定心尺寸，：因为小径是花键联结的定心尺寸，必须保证其配合性质，所以必须保证其配合性质，所以内、外花键小内、外花键小径径d的极限尺寸应遵守包容原则的极限尺寸应遵守

13、包容原则，即花键，即花键孔和轴的小径不能超越最大实体边界。孔和轴的小径不能超越最大实体边界。n花键的位置度公差：为保证装配性和键侧花键的位置度公差：为保证装配性和键侧受力均匀，规定受力均匀，规定花键的位置度公差应遵守花键的位置度公差应遵守最大实体原则最大实体原则，即不能够超过实效边界。，即不能够超过实效边界。表6.13花键图样标注示例：关于图a最大实体原则的讨论：1、键槽宽B=7mm（MMS），基准孔D=28mm（MMS），位 置度为0.02mm2、键槽宽B=7.09mm（LMS），基准孔D=28mm（MMS），位置度为0.02+0.09=0.11mm3、键槽宽B=7.09mm（LMS），基准

14、孔D=28.021mm（LMS），位置度为0.02+0.09+0.021=0.131mmn花键的对称度公差：单件小批量生产时，花键的对称度公差：单件小批量生产时，一般规定键或键槽两侧面的中心平面对定一般规定键或键槽两侧面的中心平面对定心表面轴线的心表面轴线的对称度公差和等分度公差对称度公差和等分度公差，并遵守独立原则。并遵守独立原则。n对于较长的长键，应根据产品性能自行规对于较长的长键，应根据产品性能自行规定键（键槽）侧面对定心表面轴线的平行定键（键槽）侧面对定心表面轴线的平行度公差值。度公差值。矩形花键的对称度公差标注67H11 EQSE34H10A28H7A0.01528h734a11E6

15、7d10 EQSA0.015A3、表面粗糙度的选择：、表面粗糙度的选择：加工加工表面表面内内花花键键外外花花键键Ra不大不大于于大径大径6.33.2小径小径0.80.8键侧键侧3.20.8表表6.15 矩形花键的表面粗糙度推荐值矩形花键的表面粗糙度推荐值4、内、外花键代号的图样标注：、内、外花键代号的图样标注：n矩形花键的尺寸公差带代号和配合代号矩形花键的尺寸公差带代号和配合代号按照花键规格规定的次序标 注 ， 即按照花键规格规定的次序标 注 ， 即NdDB。即：即：n内花键：内花键：628H632H107H9n外花键：外花键：628g532a117f7n花键副：花键副： 7971110325

16、6286fHaHgH小 结 1 平键联接的公差与配合平键联接的公差与配合（从（从极限与配合极限与配合标准中选出）标准中选出） 平键联接的键宽与键槽宽平键联接的键宽与键槽宽b是决定配合性质和配合精度是决定配合性质和配合精度的主要参数。平键联接采用基轴制配合。国标对键宽规定了的主要参数。平键联接采用基轴制配合。国标对键宽规定了一种公差带（一种公差带（h8），对轴和轮毂的键槽宽各规定了三种公），对轴和轮毂的键槽宽各规定了三种公差带。由这些公差带构成三组配合，分别得到规定的三种联差带。由这些公差带构成三组配合，分别得到规定的三种联接类型，即较松联接、一般联接和较紧联接，它们的应用见接类型，即较松联接、

17、一般联接和较紧联接，它们的应用见表表6.10 。应根据使用要求和应用场合确定其配合类别。应根据使用要求和应用场合确定其配合类别。2 矩形花键联接的定心方式及极限与配合矩形花键联接的定心方式及极限与配合 花键有矩形花键、渐开线花键和三角形花键，其中矩形花键有矩形花键、渐开线花键和三角形花键，其中矩形花键应用最广。国标规定了矩形花键联接的尺寸系列、定心花键应用最广。国标规定了矩形花键联接的尺寸系列、定心方式及极限与配合。方式及极限与配合。（1）矩形花键联接定心方式）矩形花键联接定心方式 矩形花键有大径（矩形花键有大径（D）结合面、小径（）结合面、小径（d）结合面和键侧）结合面和键侧（B），其中只有

18、一个为主要结合面，它决定花键联接的配合），其中只有一个为主要结合面，它决定花键联接的配合性质，称为定心表面。按定心表面的不同，矩形花键有大径性质，称为定心表面。按定心表面的不同，矩形花键有大径D定心、小径定心、小径d定心、和键（槽）宽定心、和键（槽）宽B定心三种定心方式，国定心三种定心方式，国标规定矩形花键采用小径定心。标规定矩形花键采用小径定心。（2）矩形花键的极限与配合）矩形花键的极限与配合（从（从极限与配合极限与配合标准中选出）标准中选出） 矩形花键的极限与配合分为一般用途的矩形花键和精密矩形花键的极限与配合分为一般用途的矩形花键和精密传动的矩形花键，它们的公差带见表传动的矩形花键，它们的公差带见表6.12。矩形花键的配合采用基孔制，即内花键的矩形花键的配合采用基孔制，即内花键的D、d、和、和B的基本的基本偏差不变，依靠改变外花键的偏差不变，依靠改变外花键的D、d和和B的基本偏差，以获得的基本偏差，以获得不同松紧的配合。由这些公差带构成内、外花键的各种配合不同松紧的配合。由这些公差带构成内、外花键的各种配合（配合的种类和配合特点见本章相关内容），分别得到三种（配合的种类和配合特点见本章相关内容），分别得到三种联接形式，即滑动联接、紧滑动联接和固定联接。联接形式，即滑动联接、紧滑动联接和固定联接。3 键槽和花键的形位公差和表面粗糙度键槽和花键的形位公差和表面粗糙度 键