第八章 螺纹、键、花键公差与配合

1、Wang chenggang 螺纹、键、花键螺纹、键、花键公差与配合公差与配合第八章第八章Wang chenggang第一节第一节 概概 述述第二节第二节 普通螺纹的公差、配合及其选用普通螺纹的公差、配合及其选用第三节第三节 螺纹的检测螺纹的检测第四节第四节 键键 联联 结结第五节第五节 花花 键键 联联 结结第六节第六节 键的测量键的测量Wang chenggang第一节第一节 概概 述述一一 螺纹的种类及用途螺纹的种类及用途紧固螺纹（普通螺纹）紧固螺纹（普通螺纹）传动螺纹传动螺纹紧密螺纹紧密螺纹二二 螺纹的基本牙型及主要几何参数螺纹的基本牙型及主要几何参数 将原始三角形的顶部截去将原始三角

2、形的顶部截去H/8H/8，底部，底部 截去截去H/4H/4所形成的理想牙型所形成的理想牙型基本牙型：基本牙型：Wang chenggang4 4 螺距螺距P P和导程和导程L L 1 1 大径大径D dD d 2 2 中径中径D D2 2 d d2 2 3 3 小径小径D D1 1 d d1 15 5 牙型半角牙型半角/2/26 6 旋合长度旋合长度D dD1 d1D2 d2螺纹轴线螺纹轴线2Wang chenggang7 单一中径单一中径P2P-PP-P22中径单一中径单一中径中径线中径线Wang chenggang第二节第二节 普通螺纹的公差、配合及其选用普通螺纹的公差、配合及其选用一一

3、普通螺纹的性能要求：普通螺纹的性能要求：可旋合性：可旋合性：公称直径和螺距相等的内外螺纹能够公称直径和螺距相等的内外螺纹能够自由旋合，并达到配合的要求自由旋合，并达到配合的要求联接强度：联接强度： 牙侧彼此能够接触，有足够的承载能力牙侧彼此能够接触，有足够的承载能力 1 1 中径偏差：中径偏差：实际中径与理论中径的差实际中径与理论中径的差dd2 2DDD2 2 有可能产生干涉而难于旋合有可能产生干涉而难于旋合主要是由于进刀的深浅造成的主要是由于进刀的深浅造成的中径偏差的大小直接影响着螺纹的互换性，螺纹与光中径偏差的大小直接影响着螺纹的互换性，螺纹与光滑圆柱工件相类似，偏差的大小随中径的大小而变

4、化滑圆柱工件相类似，偏差的大小随中径的大小而变化Wang chenggang 2 螺距误差螺距误差 螺距误差包括螺距误差包括局部误差和累积误差局部误差和累积误差，前者与旋，前者与旋合长度无关，后者与旋合长度有关。合长度无关，后者与旋合长度有关。 假设内螺纹具有理想的牙型，外螺纹的中径及假设内螺纹具有理想的牙型，外螺纹的中径及牙型半角与内螺纹相同，但螺距有误差，并假设外牙型半角与内螺纹相同，但螺距有误差，并假设外螺纹的螺距比内螺纹的大。假定在螺纹的螺距比内螺纹的大。假定在n n个螺距长度上，个螺距长度上，螺距累积误差为螺距累积误差为P P。P=PP=P实实-P-P公称公称PP =P =P实实-n

5、P-nP公称公称Wang chenggang 在实际生产中，为了使有螺距误差的外螺纹可在实际生产中，为了使有螺距误差的外螺纹可旋入内螺纹，在制造时，把外螺纹中径减小或将内旋入内螺纹，在制造时，把外螺纹中径减小或将内螺纹中径增大。螺纹中径增大。外螺纹外螺纹内螺纹内螺纹D D2 2 d d2 2f fp p/2/2 Pd d2 2Wang chenggang 3 3 牙型半角偏差牙型半角偏差外螺纹外螺纹222=实-公内螺纹内螺纹 螺纹牙侧相对于螺纹轴线的位置误差，影响螺纹牙侧相对于螺纹轴线的位置误差，影响螺纹的旋合性和联接强度螺纹的旋合性和联接强度D D2 2 D D2 2P/2P/2f fa/2

6、a/2/2/2内螺纹内螺纹外螺纹外螺纹可旋可旋d d2 2干涉干涉Wang chenggang 普通螺纹的公差带是由相对于基本牙型的位置和普通螺纹的公差带是由相对于基本牙型的位置和 公差带本身的宽度两个因素决定公差带本身的宽度两个因素决定基本牙型基本牙型0 0线线内螺纹基本牙型的内螺纹基本牙型的上上方方外螺纹基本牙型的外螺纹基本牙型的下下方方公差带是沿基本牙型的牙侧、牙顶和牙底分布公差带是沿基本牙型的牙侧、牙顶和牙底分布二二 普通螺纹普通螺纹公差带公差带0 0内内螺螺纹纹外外螺螺纹纹Wang chenggang1 1 基本偏差基本偏差内螺纹内螺纹D2D1DHEI=0GEI0DD2D1DD2D1

7、TD1/2TD1/2TD2/2TD2/2EI/2基本牙型基本牙型基本牙型基本牙型基本偏差是下偏差基本偏差是下偏差EIEITESEIG GEI=0ES=TH HWang chenggangd1d2ddd2d1es/2Td2/2Td2/2外螺纹外螺纹d1d2de f g es0es=0hTd/2Td/2基本偏差是上偏差基本偏差是上偏差esesei Th hei Tg gf fe eesesWang chenggang三三 普通螺纹实现互换性的条件普通螺纹实现互换性的条件 1 1 中径公差中径公差 由于螺距偏差和牙型半角偏差对螺纹互换性的影由于螺距偏差和牙型半角偏差对螺纹互换性的影响均可以折算为中径

8、当量，因此，可以不单独规定螺响均可以折算为中径当量，因此，可以不单独规定螺距公差和牙型半角公差，而仅规定一项中径公差，用距公差和牙型半角公差，而仅规定一项中径公差，用以综合控制中径本身的尺寸偏差、螺距偏差和牙型半以综合控制中径本身的尺寸偏差、螺距偏差和牙型半角偏差。角偏差。 2 2 作用中径作用中径 螺纹加工后存在着中径本身的尺寸偏差、螺距偏差和螺纹加工后存在着中径本身的尺寸偏差、螺距偏差和牙型半角偏差，可以用综合形成的作用中径来表示。牙型半角偏差，可以用综合形成的作用中径来表示。中径公差是一项综合公差中径公差是一项综合公差。Wang chenggang 当实际外螺纹存在螺距偏差和牙型半角偏差

9、时，当实际外螺纹存在螺距偏差和牙型半角偏差时， 该实际外螺纹只可能与一个中径较大而具有基本牙该实际外螺纹只可能与一个中径较大而具有基本牙 型的理想内螺纹旋入，这时外螺纹中径好比增大了。型的理想内螺纹旋入，这时外螺纹中径好比增大了。d d2m2md d2s2sP/2P/2Wang chenggang 内螺纹的作用中径内螺纹的作用中径D D2m2m等于内螺纹的单一中径等于内螺纹的单一中径D D2s2s与螺与螺 距偏差中径当量距偏差中径当量f fp p及牙型半角中径当量及牙型半角中径当量f fa/2a/2之差。之差。 在旋合长度范围内，包容实际外螺纹且具有最小在旋合长度范围内，包容实际外螺纹且具有最

10、小 牙型的理想内螺纹的中径称为外螺纹的作用中径牙型的理想内螺纹的中径称为外螺纹的作用中径d d2m2md d2m2m=d=d2s2s+ +（f fp p+f+fa/2a/2） 当实际外螺纹各个部位的单一中径不相同时，当实际外螺纹各个部位的单一中径不相同时， d d2s2s 应取其中的最大值。应取其中的最大值。D D2m2m=D=D2s2s- - （f fp p+f+fa/2a/2） 当实际内螺纹各个部位的单一中径不相同时，当实际内螺纹各个部位的单一中径不相同时， D D2s2s 应取其中的最小值。应取其中的最小值。Wang chenggang四四 泰勒原则泰勒原则 如果外螺纹的作用中径过大，内

11、螺纹的作用中如果外螺纹的作用中径过大，内螺纹的作用中径过小，将使螺纹难以旋合。若外螺纹的单一中径径过小，将使螺纹难以旋合。若外螺纹的单一中径过小，内螺纹的单一中径过大，将会影响螺纹的联过小，内螺纹的单一中径过大，将会影响螺纹的联接强度。接强度。 泰勒原则就是控制螺纹的作用中径和单一中径于泰勒原则就是控制螺纹的作用中径和单一中径于中径公差范围内的一种原则。具体是：中径公差范围内的一种原则。具体是：实际螺纹的作实际螺纹的作用中径不允许超越其最大实际牙型的中径，任何部位用中径不允许超越其最大实际牙型的中径，任何部位的单一中径不允许超越其最小实体牙型的中径。的单一中径不允许超越其最小实体牙型的中径。

12、最大和最小实体牙型是指在螺纹中径公差范围内，最大和最小实体牙型是指在螺纹中径公差范围内，分别具有材料量最多和最少且与基本牙型形状一致的分别具有材料量最多和最少且与基本牙型形状一致的螺纹牙型。螺纹牙型。Wang chenggang五五 公差带与配合的选用公差带与配合的选用螺纹螺纹分为分为精密，中等和粗糙精密，中等和粗糙三个等级三个等级螺纹的公差等级与基本偏差组成不同的公差带螺纹的公差等级与基本偏差组成不同的公差带公差带公差带公差等级公差等级基本偏差基本偏差旋合长度旋合长度配合的选用配合的选用公差带公差带HHG ghh,HG gh,HhHgHeWang chenggang六六 标注标注 M M代表

13、公制螺纹代表公制螺纹M 10 M 10 5g6g 5g6g1010代表公称直径代表公称直径（大径）（大径）5g5g代表中径公差带代表中径公差带代号代号6g6g代表顶径公差带代表顶径公差带代号代号外螺纹外螺纹:内螺纹内螺纹: :M 10M 101 1 左左H H L LM M代表公制螺纹代表公制螺纹1010代表公称直径（大径）代表公称直径（大径）螺距（细牙螺纹）螺距（细牙螺纹）左代表左旋螺纹（右旋不标出）左代表左旋螺纹（右旋不标出）H H代表中径和顶径公差带代代表中径和顶径公差带代号（相同）号（相同）L L代表长旋合长度代表长旋合长度Wang chenggang一一 螺纹的综合测量螺纹的综合测量

14、 1 1 概述概述: :一般综合检验使用螺纹量规一般综合检验使用螺纹量规, ,检验效率高检验效率高, ,适适 用于大批量生产。用于大批量生产。 2 2 检验原理：螺纹量规按泰勒原理设计，分通规和止规。检验原理：螺纹量规按泰勒原理设计，分通规和止规。 用通规综合控制螺纹的作用中径，应能顺利与工件旋合，用通规综合控制螺纹的作用中径，应能顺利与工件旋合，止规控制螺纹的单一中径，与工件不能旋合或不完全旋合，止规控制螺纹的单一中径，与工件不能旋合或不完全旋合，则螺纹为合格。反之，若通规不能旋合，则说明螺母过小，则螺纹为合格。反之，若通规不能旋合，则说明螺母过小，螺栓过大，应予退修。当止规与工件能旋合，则

15、表示螺母螺栓过大，应予退修。当止规与工件能旋合，则表示螺母过大，螺栓过小，螺纹为废品。过大，螺栓过小，螺纹为废品。第三节第三节 螺螺 纹纹 的的 检检 测测Wang chenggangWang chenggangWang chenggang二二 螺纹塞规检验螺母螺纹塞规检验螺母通端螺纹塞规通端螺纹塞规止端螺纹塞规止端螺纹塞规光滑塞规光滑塞规螺母止端螺纹塞规通端螺纹塞规内螺纹公差带 螺纹塞规检验螺母螺纹塞规检验螺母, ,通规检验螺母通规检验螺母的作用中径的作用中径, ,同时控制螺母大径的最大同时控制螺母大径的最大极限尺寸极限尺寸, ,止规检验螺母的单一中径止规检验螺母的单一中径, ,螺螺母小径则

16、另用光滑极限量规检验。母小径则另用光滑极限量规检验。Wang chenggang三三 螺纹环规检验螺栓螺纹环规检验螺栓止端螺纹环规止端螺纹环规通端螺纹环规通端螺纹环规止端螺纹环规通端螺纹环规外螺纹公差带光滑卡规光滑卡规螺纹环规检验螺栓螺纹环规检验螺栓, ,通规检验螺栓的作通规检验螺栓的作用中径用中径, ,同时控制螺栓小径的最大极限同时控制螺栓小径的最大极限尺寸尺寸, ,止规检验螺栓的单一中径止规检验螺栓的单一中径, ,螺栓螺栓大径则另用光滑极限量规检验。大径则另用光滑极限量规检验。Wang chenggang 第四节第四节 键联结键联结1 1 键联结的分类键联结的分类2 2 基本尺寸基本尺寸A

17、ALAA-bd-td-tD+tD+t1 1Wang chenggangb bD+tD+t1 1D Db bd-td-td d轮毂槽轮毂槽轴槽轴槽Wang chenggang+-0轴槽公差带键宽公差带轮毂槽公差带H9h9D10N9h9js9P9h9P93 3 基准制基准制基轴制基轴制Wang chenggang4 键键联接联接的配合及应用的配合及应用配合种类配合种类 尺寸尺寸b b的公差带的公差带 应用应用键键轴槽轴槽 轮毂槽轮毂槽较松联结较松联结 h9h9H9H9D10D10用于导向平键，轮毂可在轴上移动用于导向平键，轮毂可在轴上移动一般联结一般联结N9N9Js9Js9键在轴槽和轮毂槽均固定，

18、用于载键在轴槽和轮毂槽均固定，用于载荷不大的场合荷不大的场合较紧联结较紧联结P9P9P9P9键在轴槽和轮毂槽中均固定，用于键在轴槽和轮毂槽中均固定，用于载荷较大，有冲击和双向力矩作用载荷较大，有冲击和双向力矩作用的场合的场合5 键连接中有关尺寸的公差带代号键连接中有关尺寸的公差带代号 项目项目 轴槽长度轴槽长度 键宽键宽b 键键长长L 键高键高h公差带代号公差带代号 H14 h9 h14 h11Wang chenggang1 1）键和键槽配合表面的粗糙度数值）键和键槽配合表面的粗糙度数值R Ra a一般取一般取1.6-3.2um1.6-3.2um，非配合面取非配合面取6.3-12.5um6.3

19、-12.5um。2 2）当键长）当键长L L与键宽与键宽b b之比大于或等于之比大于或等于8 8时，键宽时，键宽b b的两侧在的两侧在长度方向的平行度公差等级如下表长度方向的平行度公差等级如下表键宽的公称尺寸键宽的公称尺寸 =6=8-36=8-36 =40=40平行度的公差等级平行度的公差等级 7 7级级 6 6级级 5 5级级6 6 键联接的位置公差及粗糙度键联接的位置公差及粗糙度Wang chenggang平键联结的设计中，首先依据轴颈平键联结的设计中，首先依据轴颈d确定平键的规格参确定平键的规格参数，其次是根据平键的使用要求和其应用场合来选择数，其次是根据平键的使用要求和其应用场合来选择

20、平键联结的松紧。平键联结的松紧。对于导向平键，应选用对于导向平键，应选用较松联结较松联结。对于承受一般载荷的平键，考虑到易于拆装，应选用对于承受一般载荷的平键，考虑到易于拆装，应选用一般联结一般联结。对于承受重载荷、冲击载荷或双向转矩的平键，应选对于承受重载荷、冲击载荷或双向转矩的平键，应选用用较紧联结较紧联结。对于平键联结的非配合尺寸，对于平键联结的非配合尺寸，按公差带选取按公差带选取。7 平键联结的极限与配合的选用平键联结的极限与配合的选用Wang chenggang 例：例： 轴与齿轮孔采用平键一般联结，孔轴配合轴与齿轮孔采用平键一般联结，孔轴配合为为56H7/r656H7/r6，根据，

21、根据GB1095-79GB1095-79确定槽宽为确定槽宽为16mm16mm和槽深和槽深t=6mmt=6mm的公称尺寸及上下偏差，并确定相应的形位公差值并的公称尺寸及上下偏差，并确定相应的形位公差值并标注在图样上。标注在图样上。解：解：轴槽轴槽16N9（ )0-0.043轮毂槽：轮毂槽：Js9( )+0.021-0.021t=6d-t( )0-0.2t1=4.3d+t( )+0.20Wang chenggang050( )-0.2A56 )+0.060+0.041Er6(A0.0216N9（ ）0-0.0433.23.212.5轴槽的零件图：轴槽的零件图：Wang chenggang3.23.

22、2+0.260.3（ ）09( )+A0.0216JS0.021-轮毂槽的零件图：轮毂槽的零件图：AEH7+0.030Wang chenggangB B第五节第五节 花键联结花键联结2 2 基本尺寸基本尺寸N N d d D D B B1 1 花键的分类花键的分类3 3 矩形花键的定心方式矩形花键的定心方式小径定心小径定心4 4 基准制基准制基孔制基孔制Wang chenggang5 5 公差与配合公差与配合三种配合类型：三种配合类型：滑动配合：滑动配合：间隙大，存储润滑油，便于移动间隙大，存储润滑油，便于移动紧滑动配合：紧滑动配合：传递扭矩大时，应使应力分布传递扭矩大时，应使应力分布均匀，间

23、隙小均匀，间隙小固定配合：固定配合：仍是间隙配合，传递大或双向扭矩，仍是间隙配合，传递大或双向扭矩，间隙更小间隙更小6 6 精度精度精密级用途精密级用途主要考虑定心精度及传递扭矩大小主要考虑定心精度及传递扭矩大小一般级用途一般级用途Wang chenggang 内、外花键尺寸公差带的选用内、外花键尺寸公差带的选用矩形花键的用途矩形花键的用途 选用选用说明说明一般用途一般用途适用于普通机械，一般可作适用于普通机械，一般可作7 7、8 8级齿轮的基准孔级齿轮的基准孔1 1 内外花键小内外花键小径的公差径的公差等级相同等级相同2 2 小径小径d d为为H6H6或或H7H7的内花的内花键允许与键允许与

24、提高一级提高一级的外花键的外花键相配合相配合精密传动用精密传动用适用于精密机械传动，常用适用于精密机械传动，常用在精密齿轮传动的基准孔，在精密齿轮传动的基准孔，对对5 5级齿轮，其内外花键的小级齿轮，其内外花键的小径公差等级选用径公差等级选用5 5级级，对，对6 6级级齿轮小径公差选用齿轮小径公差选用6 6级级对内花键，当需控制键侧配对内花键，当需控制键侧配合间隙时，键槽宽选合间隙时，键槽宽选H7H7，一，一般情况下可选般情况下可选H9H9Wang chenggang7 7 矩形花键表面粗糙度的矩形花键表面粗糙度的RaRa值值加工件加工件 内花键内花键外花键外花键小径小径d d1.61.60.

25、80.8大径大径D D6.36.33.23.2键侧键侧6.36.31.61.6Wang chenggang8 8 形位公差要求形位公差要求 位置度公差采用最大实体要求，适用于大批量位置度公差采用最大实体要求，适用于大批量生产，便于用花键综合量规检验生产，便于用花键综合量规检验 对称度采用独立原则，适用于单件、小批量生产对称度采用独立原则，适用于单件、小批量生产9 9 标注标注852 58 10H7f7H10a11H11d10852H758H1010H11852f758a1110d10Wang chenggang0.02MMA810H11均布52H7 EAEA52f70.02MM A8-10d10均布58H1058a11位置公差的标注位置公差的标注：内花键内花键外花键外花键Wang chenggang对称度公差的标注：对称度公差的标注：A8-10H11均布0.01552H7 EA58H10内花键内花键EA52f7外花键外花键A8-10d10均布0.01558a11Wang chengganga)b)c)H7H10H11852f7a11d1058108