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1、第 7 章 键与花键的公差与配合学习目的和要求1掌握平键联接的公差与配合。能够根据轴颈和使用要求，选用平键联接的规格参数和联接类型，确定键槽尺寸公差、形位公差和表面粗糙度，并能够在图样上正确标注。2熟悉矩形花键联接采用小径定心的优点。3掌握花键联接的公差与配合。能够根据标准规定选用花键联接的配合形式，确定配合精度和配合种类，熟悉花键副和内外花键在图样上的标注。键联接和花键联接广泛用于轴和轴上传动件(如齿轮、皮带轮、手轮和联轴器等) 之间的可拆卸联接，用以传递转矩和运动，有时也作轴向滑动的导向，特殊场合还能起到定位和保证安全的作用。71 平键联接的公差与配合711 概述键又称单键，按其结构形式不
2、同，分为平键、半圆键、切向键和楔键等四种。其中平键又分为普通型平键和导向型平键两种。本节主要讨论平键联接。平键联接是由键、轴、轮毂三个零件结合，通过键的侧面分别与轴槽、轮毂槽的侧面接触来传递运动和转矩，键的上表面和轮毂槽底面留有一定的间隙。因此，键和轴槽的侧面应有足够大的实际有效面积来承受负荷，并且键嵌入轴槽要牢固可靠，防止松动脱落。所以，键宽和键槽宽 6 是决定配合性质和配合精度的主要参数，为主要配合尺寸，应规定较严的公差；而键长 L、键高 h、轴槽深 t1 和轮毂槽深 t2 为非配合尺寸，其精度要求较低。平键联接方式及主要参数如图 7-1 所示。图 7-1 平键联接方式及主要结构参数712
3、 平键联接的公差与配合平键是标准件，平键联接是键与轴及轮毂三个零件的配合，考虑工艺上的特点，为使不同的配合所用键的规格统一，利于采用精拔型钢来制作，国家标准规定键联接采用基轴制配合。为保证键在轴槽上紧固，同时又便于拆装，轴槽和轮毂槽可以采用不同的公差带，使其配合的松紧不同，国家标准 GBT10952003平键 键槽的剖面尺寸 对平键与键槽和轮毂槽的宽度规定了三种联接类型，即正常联接、紧密联接和松联接，对轴和轮毂的键槽宽各规定了三种公差带。而国家标准 GBT10962003 普通型 平键对键宽规定了一种公差带 h8，这样就构成了三组配合。其配合尺寸(键与键槽宽 )的公差带均从GBT180l 一
4、1999 标准中选取，键宽与键槽宽 6 的公差带如图 7-2 所示。具体的公差带和各种联接的配合性质及应用见表 7-1。平键与键槽的剖面尺寸及键槽的公差与极限偏差见表 7-2。平键联接的非配合尺寸中，轴槽深 t1 和轮毂槽深 t2 的公差带见表 7-2；矩形普通平键键高 h 的公差带为 h11；键长 L 的公差带为 h14；轴槽长度的公差带为 H14。图 7-2 键宽和键槽宽 b 的公差带表 7-1 平键联接的三组配合及应用配合种类 尺寸 b 的公差带键 轴键槽 轮毂键槽 配合性质及应用场合松联接H9 D10 用于导向平键，轮毂可在轴上移动正常联接 N9 JS9 键在轴键槽中和轮毂键槽中均固定
5、，用于载荷不大的场合紧密联接h8P9 P9键在轴键槽中和轮毂键槽中均牢固地固定，用于载荷较大、有冲击和双向扭矩的场合 713 平键联接的形位公差及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 GBT11841996，一般取 79级。轴槽与轮毂槽的两个工作侧面为配合表面，表面粗糙度 Ra 值取 1632um 。槽底面等为非配合表面，表面粗糙度 Ra 值取 63um 。714 平键联接的公差与配合的选用参见表 7-2，根据轴径确定平键的规格参数。参见表 7-1，根据平键的使用要求和应用场合来选择键联接的松紧类型
6、。参见表 7-2，确定键槽、轮毂槽的宽度、深度尺寸和公差。根据国标推荐，确定键槽的形位公差和各表面的粗糙度要求。715 图样标注键槽的图样标注如图 7-3 所示。图 7-3 键槽尺寸和公差的图样标注a)轴键槽 b)轮毂键槽表 7-2 普通平键键槽的剖面尺寸与公差 (摘自 GB/T10952003) （mm)注：1。 （d-t）和(d-t 1)两组合尺寸的极限偏差按相应的 t 和 t1 的极限偏差选取，但（d-t ）的极限偏差应取负号（-） 。 、2在 GB/T10962003 没有给出相应轴径的公差直径，此表为根据一般受力情况推荐的轴的公称直径值。72 矩形花键联接的公差与配合当传递较大的转矩
7、，定心精度又要求较高时，单键联接满足不了要求，需采用花键联接。花键联接是花键轴、花键孔两个零件的结合。花键可用作固定联接，也可用作滑动联接。花键联接与平键联接相比具有明显的优势：孔、轴的轴线对准精度(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，因而可以传递较大的转矩，而且强度高，联接更可靠。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。721 矩形花键联结的特点矩形花键联接由内花键(花键孔 )与外花键(花键轴) 构成，用于传递转矩和运动。其联接应保证内花键与外花键的同轴度、联接强度和传递强度的可靠性，对要求轴向滑动的联接，还应保证导向精度。722 矩
8、形花键的配合尺寸及定心方式为了便于加工和检测，键数 N 规定为偶数( 有 6、8、10)，键齿均布于全圆周。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。中系列的承载能力强，多用于汽车、拖拉机等制造业；轻系列的承载能力相对低，多用于机床制造业。矩形花键的尺寸系列见表 7-3。矩形花键主要尺寸有小径 d、大径 D、键( 槽)宽 B，如图 7-4 所示。矩形花键联接的结合面有三个，即大径结合面、小径结合面和键侧结合面。要保证三轴 键 键 槽宽度 b 深 度极限偏差松联接 正常联接 紧密键接 轴 t 毂 t1半径 r公称直径d键尺寸bh基基本
9、尺寸 轴 H9 毂 D10 轴 N9 毂 JS9轴和毂 P9基本尺寸极限偏差基本尺寸极限偏差 最大 最小自 68 22 12 1.2 10810 33 33+0.0250+0.060+0.020-0.004-0.029 0.0125-0.006-0.031 1.8 1.41012 44 44 2.5 1.80080161217 55 55 3.0 2.31722 66 66+0.0300+0.078+0.0300-0.030 0.015-0.012-0.0423.5+0.102.8+0.102230 87 88 4.0 3.30160253038 108 110+0.0360+0.098+0.
10、0400-0.036 0.018-0.015-0.051 5.0 3.33844 128 112 5.0 3.34450 149 114 5.5 3.85058 1610 116 6.0 4.35865 1811 118+0.0430+0.120+0.0500-0.043 0.0215-0.018-0.0617.0 4.40.25 0.406575 2012 220 7.5 4.97585 2214 222+0.0520+0.149+0.0650-0.052 0.026-0.022-0.074 9.0+0.205.4+0.200.40 0.60个结合面同时达到高精度的定心作用很困难，也没有必要
11、。实用中，只需以其中之一为主要结合面，确定内、外花键的配合性质。确定配合性质的结合面称为定心表面。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) 宽日定心，如图 7-5 所示。表 7-3 矩形花键基本尺寸系列( 摘自 GBT11442001) (mm)轻系列 中系列小径 d 规 格NdDB 键数 N 大径 D 键宽 B规 格NdDB 键数 N 大径 D 键宽 B232628323642465256627262326662630662832783236683640784246884650965258108566210862681210727812
12、6668888888102630323640465058626878667678910101212623286626326628347832386836427842488846549852601085665108627212107282126668888888102832343842485460657282667678910101212GBT11442001 规定矩形花健以小径结合面作为定心表面，即采用小径定心。定心直径 d 的公差等级较高，非定心直径 D 的公差等级较低，并且非定心直径 D 表面之间有相当大的间隙，以保证它们不接触。键齿侧面是传递转矩及导向的主要表面，故键(槽)宽 B 应具有
13、足够的精度，一般要求比非定心直径 D 要严格。723 矩形花键的公差与配合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，即内花键 d、D 和 B 的基本偏差不变，依靠改变外花键 d、D 和 B 的基本偏差，获得不同松紧的配合。 图 7-4 矩形花键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接。一般用花键联接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接。图 7-5 矩形花键联结的定心方式a)小径定心 b)大径定心
14、c)键侧(键槽侧)定心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接。一般用花键联接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接。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，确定是固定联接还是非固定联接。对于内、外花键之问要求有相对移动，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接，使配合面间有足够的润滑油层，以保证运动灵活，例如汽车、拖拉机等变速箱中的齿轮与轴的联接。对于内、外花键之同有相对移动、定心精度要求高、传递转矩大，或经常有反向
15、转动的情况，则应选择配合间隙较小的紧滑动联接。对于内、外花键之问相对固定，无轴向滑动要求时，则选择固定联接。表 7-4 列出了矩形花键小径 d、大径 D 和键宽 B 的配合，其公差带均选自 GBT180l一 1999。尽管三类配合都是间隙配合，但由于形位误差的影响，其结合面配合普遍比预定的紧些。表 7-4 内、外花键的尺寸公差带(摘自 GBT11442001)内 花 键 外 花 键键 宽 B用 途小径 d 大径 D 拉削后不热处理拉削后热处理小径 d 大径 D 键宽 B装配型式f7 d10 滑动g7 f9 紧滑动一般用 H7 H9 H11h7 h10 固定f5 d8 滑动g5 f7 紧滑动H5h5 h8 固定f6 d8 滑动g6 f7 紧滑动精密传动用H6H10H7 H9h6a11h8 固定注： 精密传动用的内花键，当需要控制键侧配合间隙时，槽宽可选 H7，一般情况下可选 H9。 1d 为 H6、H7 的内花键，允许与高一级的外花键配合。 2由表 8-4 可以看出，内外花键小径 d 的公差等级相同，且比相应的大径 D 和键宽 B 的公差等级
