《机械测量技术》第9章-键连接的公差与测量

第9章键和花键的公差与配合课前导读

键联接和花键联接广泛应用于轴和轴上零件（如齿轮、带轮、联轴器、手轮等）之间的联接，用以传递扭矩和运动，需要时，配合件之间还可以有轴向相对运动。键和花键联接属于可拆卸联接，常用于需要经常拆卸和便于装配之处。本章主要介绍普通平键和矩形花键联接的公差与配合。基础知识

平键、花键的几何参数重点知识

平键、花键的公差与配合难点知识

平键、花键的公差配合的选择

9.1单键结合的互换性9.1.1平键联接的几何参数键的分类按其结构形式平键半圆键切向键楔键键联结结构（图9-1）图9-19.1.2平键的公差与配合

平键是标准件，平键联结是键与轴及轮毂三个零件的配合。国家标准规定键联结采用基轴制配合。

为满足不同的使用要求，国家标准对平键与键槽和轮毂槽规定了正常联结、紧密联结和松联结三种联结类型，对轴和轮毂的键槽宽各规定了三种公差带，对键宽规定了h9一种公差带（图9-2），因此构成了三组配合，其配合性质及应用可参考表9-1，根据轴径确定平键的规格参数，见表9-1。根据平键的使用要求和应用场合来选择键联结的松紧类型，见表9-2。确定键槽、轮毂槽的宽度、深度尺寸和公差，参考表9-1。确定键槽的形位公差和各表面的粗糙度要求。平键联结的公差与配合的选用:图9-2联接类型尺寸b的公差带配合性质及适用场合键轴槽轮毂槽松h9H9D10用于导向平键，轮毂可在轴上移动正常N9JS9键在轴槽中和轮毂中均固定，用于载荷不大的场合紧密P9P9键在轴槽中和轮槽毂中均牢固地固定，用于载荷较大，有冲击和双向转矩的场合表9-2键和键槽的配合

9.1.3平键联结的形位公差和表面粗糙度

为保证键与键槽的侧面具有足够的接触面积和避免装配困难，应分别规定轴槽对轴线和轮毂槽对孔的轴线的对称度公差。对称度公差等级按GB／T1184—1996，一般取7～9级。轴槽与轮毂槽的两个工作侧面为配合表面，表面粗超度Ra值取1.6～6.3µm。槽底面等为非配合表面，表面粗超度Ra值取6.3µm。

9.1.4应用举例例9-1有一减速器中的轴和齿轮间采用普通平键联接，已知轴和齿轮孔的配合是Φ56H7/r6，试确定轴槽和轮毂槽的剖面尺寸及其公差带、相应的形位公差和各个表面的粗糙度参数值，并把它们标注在断面图中。轴槽深

t=6.0，

d-t=50；2、确定键联接：减速器中轴与齿轮承受一般载荷，故采用正常联接。查表9-1，则轴槽公差带为16N9（

），轮毂槽公差带为16JS9（±0.0215）。

轮毂槽深t1=4.3，d+t1=60.3

。解

1、查表9-1，查得直径为Φ56的轴孔用平键的尺寸为

b×h=16×10+0.20+0.2+0.20

3、确定键联接形位公差和表面粗糙度：轴槽对轴线及轮毂槽对孔轴线的对称度公差按GB/T1184—1996中的8级选取，公差值为0.020mm。轴槽及轮毂槽侧面表面粗糙度Ra值为3.2μm，底面为6.3μm。图样标注如图9-4所示。图9-39.2

矩形花键结合的互换性与平键联结相比花键联结具有定心精度高、导向性好、轴和轮毂上承受的负荷分布比较均匀、传递的转矩较大，而且强度高，联结更可靠等特点。花键按其键齿形状分为矩形花键，渐开线花键两种，本节讨论应用最广的矩形花键。矩形花键联结由内花键（花键孔）与外花键（花键轴）构成，用于传递转矩和运动。其联结应保证内花键与外花键的同轴度、联结强度和传递强度的可靠性，对要求轴向滑动的联结，还应保证导向精度。矩形花键联结的特点:9.2.1矩形花键的主要尺寸按承载能力，矩形花键分为中、轻两个系列。对同一小径，两个系列的键数相同，键(槽)宽相同，仅大径不相同。矩形花键的尺寸系列见表9-3。矩形花键主要尺寸有小径d、大径D、键(槽)宽B，如图9-4所示。图9-4矩形花键联结的结合面有三个，即大径结合面、小径结合面和键侧结合面。每个结合面都可作为定心表面，所以花键联结有三种定心方式：小径d定心、大径D定心和键(槽)宽B定心，如图9-5所示。

国家标准规定矩形花健采用小径定心。图9-59.2.2矩形花键的定心为了减少制造内花键用的拉刀和量具的品种规格，有利于拉刀和量具的专业化生产，矩形花键配合应采用基孔制。矩形花键配合精度的选择，主要考虑定心精度要求和传递转矩的大小。精密传动用花键联结定心精度高，传递转矩大而且平稳，多用于精密机床主轴变速箱与齿轮孔的联结。一般用花键联结则常用于定心精度要求不高的卧式车床变速箱及各种减速器中轴与齿轮的联结。配合种类的选择，首先应根据内、外花键之间是否有轴向移动，确定是固定联结还是非固定联结。9.2.3矩形花键的公差与配合

使配合面间有足够的润滑油层，以保证运动灵活。对于内、外花键之间有相对移动、定心精度要求高、传递转矩大，或经常有反向转动的情况，则应选择配合间隙较小的紧滑动联结。对于内、外花键之间相对固定，无轴向滑动要求时，则选择固定联结。矩形花键小径d、大径D和键宽B的公差与配合的选择可参考表9-4。对于内、外花键之间要求有相对移动，而且移动距离长，移动频率高的情况，应选择配合间隙较大的滑动联结，内、外花键定心直径d的尺寸公差与形位公差的关系，必须采用包容要求。1）内（外）花键应规定键槽（键）侧面对定心轴线的位置度公差，如图9-6所示，并采用最大实体要求，用综合量规检验。（位置度公差见表9-5）1、形状公差2、位置公差9.2.4矩形花键的形位公差和表面粗糙度图9-6键槽宽或键宽B33.5～67～1012～18t1键槽宽0.0100.0150.0200.025键宽滑动0.0100.0150.0200.025固定0.0060.0100.0130.016表9-5矩形花键位置度公差

2）单件小批生产，采用单项测量时，应规定键槽（键）的中心平面对定心轴线的对称度和等分度，并采用独立原则，见图9-7。（公差值见表9-6）图9-7表9-6矩形花键对称度公差

键槽宽或键宽B33.5～67～1012～18t2一般用0.0100.0120.0150.018精密传动用0.0060.0080.0090.0114）对较长的花键可根据性能自行规定键侧对轴线的平行度公差。5）矩形花键的表面粗糙度Ra允许值：对于内花键，小径表面≤1.6µm，大径表面6.3µm，键槽侧面3.2µm。对于外花键，小径表面≤0.8µm，大径表面3.2µm，键槽侧面1.6µm。矩形花键规格按N×d×D×B的方法表示，矩形花键的标记按花键规格所规定的顺序书写，另需加上配合或公差带代号。其在图样上标注如图9-8所示。9.2.5矩形花键联接在图样上的标注图9-8例9-2计算6×23

×26

×6GB/T1144—2001花键联接的极限尺寸。

H7H10H11解:

由表2-3、表2-4、表2-5可查得内、外花键的小径、大径和键宽（键槽宽）的标准公差和基本偏差，并可计算出它们的极限偏差和极限尺寸，详见表9-7。9.3.1平键的检测在单件小批量生产中，通常采用游标尺、千分尺等通用计量器具测量键槽尺寸。键槽对其轴线的对称度误差可用图9-10（b）所示的方法进行测量。把与键槽宽度相等的定位块插入键槽，用V形块模拟基准轴线，首先进行截面测量，调整被测件使定位块沿径向与平板平行，测量定位块至平板的距离，再把被测件旋转180°，重复上述测量，得到该截面上下两对应点的读数差为a，则该截面的对称度误差为f截=ah/(d−h) 式中，d

——

轴的直径；

h

——

轴槽深。接下来再进行长向测量。沿键槽长度方向测量，取长向两点的最大读数差为长向对称度误差：f长=a高−a低。取f截、f长中最大值作为该零件对称度误差的近似值。当对称度符合相关公差原则时，可使用键槽对称度量规检验，如图9-10（d）、（f）所示。9.3键和花键的检测

图9-10

轴槽与轮毂槽的测量图9-10

轴槽与轮毂槽的测量

9.3.2矩形花键的检测矩形花键的检测分为单项检测和综合检验。在单件小批量生产中，用通用量具如千分尺、游标卡尺、指示表等分别对各尺寸（d、D和B）及形位误差进行检测。在成批生产中，可先用花键位置量规同时检验花键的小径、大径、键宽及大、小径的同轴度误差，各键和键槽的位置度误差等综合结果。位置量规通过为合格。花键经位置量规检验合格后，可再用单项止端塞规（卡规）或通用计量器具检测其小径、大径及键宽（键槽宽）的实际尺寸是否超越其最小实体尺寸。图9-11所示为矩形花键位置量规。图9-11

矩形花键位置量规

本课小结平键联接是通过键的侧面分别与轴槽、轮毂槽的侧面接触来传递的运动和转矩的，键的上表面和轮毂槽底面留有一定的间隙。键宽和键槽宽b是决定配合性质和配合精度的主要参数。平键是标准件，所以键联结采