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1、键联结精度与检测本讲稿第一页，共四十九页单键与花键都是机械传动中的标准件，广泛应用单键与花键都是机械传动中的标准件，广泛应用单键与花键都是机械传动中的标准件，广泛应用单键与花键都是机械传动中的标准件，广泛应用于轴与齿轮、链轮、皮带轮或连轴器等可拆卸传动件于轴与齿轮、链轮、皮带轮或连轴器等可拆卸传动件于轴与齿轮、链轮、皮带轮或连轴器等可拆卸传动件于轴与齿轮、链轮、皮带轮或连轴器等可拆卸传动件之间的联接，以传递扭矩、运动兼作导向。之间的联接，以传递扭矩、运动兼作导向。之间的联接，以传递扭矩、运动兼作导向。之间的联接，以传递扭矩、运动兼作导向。例如，变速箱中变速齿轮与轴之间通过平键联例如，变速箱中变
2、速齿轮与轴之间通过平键联接，如接，如图图图图7-17-1（a a）所示，通过花键孔与花键轴的联接如所示，通过花键孔与花键轴的联接如所示，通过花键孔与花键轴的联接如所示，通过花键孔与花键轴的联接如图图图图7-1（b）所示。所示。所示。所示。平键对中性好，可用于较高精度的联接，具有制造、平键对中性好，可用于较高精度的联接，具有制造、平键对中性好，可用于较高精度的联接，具有制造、平键对中性好，可用于较高精度的联接，具有制造、装拆简便、成本低廉等优点。装拆简便、成本低廉等优点。装拆简便、成本低廉等优点。装拆简便、成本低廉等优点。本讲稿第二页，共四十九页图图图图7-17-1键联接示意图键联接示意图键联接
3、示意图键联接示意图本讲稿第三页，共四十九页图图图图7-27-2单键单键单键单键单键：单键的类型有平键、半圆键、钩头单键：单键的类型有平键、半圆键、钩头楔键和切向键，如图楔键和切向键，如图7-2所示。所示。本讲稿第四页，共四十九页图图图图7-3 7-3 平键联接平键联接平键联接平键联接平键分为普通平键和导向平键，前者用平键分为普通平键和导向平键，前者用于固定联接，后者用于移动联接（如双联齿于固定联接，后者用于移动联接（如双联齿轮），如图轮），如图7-3所示。所示。本讲稿第五页，共四十九页图图图图7-4 7-4 普通平键普通平键普通平键普通平键普通平键根据其两端形状又有普通平键根据其两端形状又有A
4、型（两端型（两端圆）、圆）、B型（两端平）、型（两端平）、C型（一端圆、一端型（一端圆、一端平）之分，如图平）之分，如图7-4所示。所示。本讲稿第六页，共四十九页花键：当需要传递较大扭矩时，单键联接已花键：当需要传递较大扭矩时，单键联接已不能满足要求，因而键联接发展为花键联接。不能满足要求，因而键联接发展为花键联接。花键分为内花键（花键孔）和外花键（花键轴）花键分为内花键（花键孔）和外花键（花键轴），如图，如图7-1（b）所示。按截面形状又有矩形花键、所示。按截面形状又有矩形花键、渐开线花键、梯形花键、三角形花键之分，其中渐开线花键、梯形花键、三角形花键之分，其中矩形花键应用最广泛。矩形花键应
5、用最广泛。本讲稿第七页，共四十九页花键联接中键的数目增加，接触面比平键多，花键联接中键的数目增加，接触面比平键多，且联接键与轴为一体，使轴和轮毂上承受负荷分且联接键与轴为一体，使轴和轮毂上承受负荷分布比较均匀。而且花键联接可作固定联接，也可布比较均匀。而且花键联接可作固定联接，也可作滑动联接。因此，与平键联接相比，花键联接作滑动联接。因此，与平键联接相比，花键联接具有定心精度高、导向性好、承载能力强等优点。具有定心精度高、导向性好、承载能力强等优点。故在汽车、机床等机械行业中广泛应用。但其加故在汽车、机床等机械行业中广泛应用。但其加工需用专用设备和刃具、量具，制造成本较高。工需用专用设备和刃具
6、、量具，制造成本较高。本讲稿第八页，共四十九页本章主要讨论普通平键和矩形花键的公差配本章主要讨论普通平键和矩形花键的公差配合及精度检测。合及精度检测。本讲稿第九页，共四十九页7.1 平键的公差配合与精度检测 1.平键的几何参量及标记 平键联接由键、轴上键槽和轮毂上键槽平键联接由键、轴上键槽和轮毂上键槽3部分组成，通过键的侧面与轴上键槽、轮部分组成，通过键的侧面与轴上键槽、轮毂上键槽侧面之间的相互接触来实现扭矩传毂上键槽侧面之间的相互接触来实现扭矩传递。联接时，键的上表面与轮毂键槽底面间递。联接时，键的上表面与轮毂键槽底面间要留有一定的间隙。其结构及其主要尺寸如要留有一定的间隙。其结构及其主要尺
7、寸如图图7-3（a）所示（图示为减速器的输出轴与所示（图示为减速器的输出轴与带轮之间的联接，输出的动力及转矩通过平带轮之间的联接，输出的动力及转矩通过平键来传递）。键来传递）。本讲稿第十页，共四十九页键为标准件（由型钢制成），其基本尺寸是键为标准件（由型钢制成），其基本尺寸是键宽（键宽（b）、键高（）、键高（h）和键长（）和键长（L）。）。标记为：标记为：GB/T 1099.1键键bhL 如：键如：键61025其他尺寸包括：轴槽深（其他尺寸包括：轴槽深（t）和轮毂槽深（）和轮毂槽深（t1），），轴和轮毂直径（轴和轮毂直径（d）（为了便于测量，在图样上）（为了便于测量，在图样上分别标注尺寸分别标
8、注尺寸“d-t”和和“d-t1”）。设计键联接）。设计键联接时，平键的规格参数根据时，平键的规格参数根据d查表确定，如查表确定，如表表7-1和和表表7-2所示。所示。本讲稿第十一页，共四十九页2.平键联接的公差配合及选用（1）尺寸公差）尺寸公差单键是标准件，故单键联接通常采用基单键是标准件，故单键联接通常采用基轴制配合。轴制配合。键与键槽宽（键与键槽宽（b）是主要配合尺寸，其他尺）是主要配合尺寸，其他尺寸为非配合尺寸。一般来说对配合尺寸给予较严寸为非配合尺寸。一般来说对配合尺寸给予较严格的公差，对非配合尺寸给出较宽松的公差。格的公差，对非配合尺寸给出较宽松的公差。本讲稿第十二页，共四十九页 配
9、合尺寸键与键槽宽（配合尺寸键与键槽宽（b）由于键是标准件，因此对误差的主要控制由于键是标准件，因此对误差的主要控制对象是键槽宽。国家标准对象是键槽宽。国家标准GB/T 1095-2003规定，规定，键宽公差带为键宽公差带为h9，对键槽宽和轮毂槽宽分别规，对键槽宽和轮毂槽宽分别规定定3种公差带：种公差带：H9、N9、P9和和D10、Js9、P9，共同组成共同组成3种配合类型，如图种配合类型，如图7-5所示，其应用所示，其应用如如表表7-3所示。所示。本讲稿第十三页，共四十九页图图图图7-57-5平键联接的配合类型平键联接的配合类型平键联接的配合类型平键联接的配合类型本讲稿第十四页，共四十九页 非
10、配合尺寸非配合尺寸轴槽深（轴槽深（t）和轮毂槽深（）和轮毂槽深（t1）的公差带如表）的公差带如表7-1所示。键高（所示。键高（h）、键长（键长（L）和轴槽长的公）和轴槽长的公差带如差带如表表7-4所示。所示。本讲稿第十五页，共四十九页（2）形位公差和表面粗糙度）形位公差和表面粗糙度键槽的形位公差主要是指键槽的实际中心键槽的形位公差主要是指键槽的实际中心平面对基准轴线的对称度公差。键槽的对称度平面对基准轴线的对称度公差。键槽的对称度误差使键与键槽间不能保证面接触，致使传递误差使键与键槽间不能保证面接触，致使传递扭矩时键工作表面负荷不均匀，从而影响键联扭矩时键工作表面负荷不均匀，从而影响键联接的配
11、合性质。同时对称度误差还会影响键联接的配合性质。同时对称度误差还会影响键联接的自由装配。接的自由装配。本讲稿第十六页，共四十九页 为了保证键联接正常工作，国家标准对键为了保证键联接正常工作，国家标准对键和键槽的形位公差作出以下规定。和键槽的形位公差作出以下规定。对称度公差等级按对称度公差等级按GB/T 1184-1996形状和形状和位置公差选取（以键宽位置公差选取（以键宽b为主参数），一般取为主参数），一般取79级。级。对长键（对长键（L/b8），规定键的两工作侧面在长度），规定键的两工作侧面在长度方向上的平行度，平行度公差也按方向上的平行度，平行度公差也按GB/T 1184-1996选取：当
12、选取：当b6mm时取时取7级，级，b836mm时取时取6级，级，b40mm 时取时取5级。级。本讲稿第十七页，共四十九页键和键槽配合面的表面粗糙度键和键槽配合面的表面粗糙度Ra值一般取值一般取1.6 m6.3 m，非配合面的，非配合面的Ra值取值取12.5 m。键槽尺寸和形位公差图样标注如键槽尺寸和形位公差图样标注如图图7-6所示。所示。本讲稿第十八页，共四十九页图图图图7-67-6平键的键槽尺寸和公差标注示例平键的键槽尺寸和公差标注示例平键的键槽尺寸和公差标注示例平键的键槽尺寸和公差标注示例本讲稿第十九页，共四十九页3平键的精度检测对对于于平平键键联联接接，需需要要检检测测的的项项目目有有键
13、键槽槽宽宽、轴槽深、轮毂槽深以及槽对轴线的对称度。轴槽深、轮毂槽深以及槽对轴线的对称度。本讲稿第二十页，共四十九页（1）单件小批量平键的检测）单件小批量平键的检测单件小批生产时，采用通用量具（如千分尺、单件小批生产时，采用通用量具（如千分尺、游标卡尺等）测量键槽的尺寸。游标卡尺等）测量键槽的尺寸。键槽对其轴线的对称度误差可采用如键槽对其轴线的对称度误差可采用如图图7-7所示方法进行检测。所示方法进行检测。本讲稿第二十一页，共四十九页图图图图7-77-7轴槽对称度误差测量轴槽对称度误差测量轴槽对称度误差测量轴槽对称度误差测量本讲稿第二十二页，共四十九页 将与键槽宽度相等的定位块（模拟体现将与键槽
14、宽度相等的定位块（模拟体现键槽中心平面）插入轴槽，与轴同置在键槽中心平面）插入轴槽，与轴同置在V形铁形铁（模拟体现基准轴线）上。先用指示表对定位（模拟体现基准轴线）上。先用指示表对定位块上表面进行校平（即定位块上表面沿径向与块上表面进行校平（即定位块上表面沿径向与平板平行）。平板平行）。本讲稿第二十三页，共四十九页 测量定位块与平板间距离，记下指示表读测量定位块与平板间距离，记下指示表读数数 1；然后将工件旋转；然后将工件旋转180 重复上述操作，再次重复上述操作，再次记下指示表读数记下指示表读数 2。该截面上、下两对应点的读。该截面上、下两对应点的读数差为数差为a，则该截面的对称度误差为，则
15、该截面的对称度误差为f截截截截=ah/(dh)式中：式中：d轴的直径，轴的直径，h槽深。槽深。本讲稿第二十四页，共四十九页 沿键槽长度方向测量，取长向两点的最大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：读数差为长向对称度误差：f长长长长=a高高高高a低低低低 取以上两个方向测得的误差最大值，为该工取以上两个方向测得的误差最大值，为该工件键槽的对称度误差。件键槽的对称度误差。本讲稿第二十五页，共四十九页（2）大批量平键的检测）大批量平键的检测大大批批量量生生产产时时，用用综综合合量量规规进进行行检检验验，如如用用尺尺寸寸量量规规检检测测键键槽槽宽宽及及键键槽槽对对称称度度量量规
16、规检检测测键键槽槽对对称称度度，如如图图7-8所所示示；用用轴轴槽槽深深度度量量规规和和轮轮毂毂槽槽深深度度量量规规检检测测轴轴槽槽和和轮轮毂毂槽槽深深，如如图图7-9所示。所示。本讲稿第二十六页，共四十九页当量规能插入轮毂槽中或伸入轴槽底，通端能通当量规能插入轮毂槽中或伸入轴槽底，通端能通当量规能插入轮毂槽中或伸入轴槽底，通端能通当量规能插入轮毂槽中或伸入轴槽底，通端能通过而止端不能通过时，键槽合格。过而止端不能通过时，键槽合格。过而止端不能通过时，键槽合格。过而止端不能通过时，键槽合格。图图图图7-87-8键槽对称度量规键槽对称度量规键槽对称度量规键槽对称度量规 图图图图7-9 7-9 键
17、槽深度量规键槽深度量规键槽深度量规键槽深度量规 本讲稿第二十七页，共四十九页7.2 矩形花键的公差配合 1.花键的几何参量及标记 花键联接由内花键（花键孔）和外花键花键联接由内花键（花键孔）和外花键（花键轴）组成，将轴与轴上零件联为一体（花键轴）组成，将轴与轴上零件联为一体共同传递扭距。其规格尺寸在国标共同传递扭距。其规格尺寸在国标GB 1144-2001矩形花键尺寸公差和检验矩形花键尺寸公差和检验中规定。中规定。矩形花键的基本尺寸是键数（矩形花键的基本尺寸是键数（N）、小）、小径（径（d）、大径（）、大径（D）、键宽和键槽宽（）、键宽和键槽宽（B），），如图如图7-10所示。所示。本讲稿第二
18、十八页，共四十九页图图图图7-107-10矩形花键的主要尺寸矩形花键的主要尺寸矩形花键的主要尺寸矩形花键的主要尺寸本讲稿第二十九页，共四十九页 为了便于加工和测量，规定矩形花键的键数为了便于加工和测量，规定矩形花键的键数为偶数，有为偶数，有6、8、10三种。据承载能力不同，按三种。据承载能力不同，按键高分为中、轻两个系列，中系列比轻系列的键键高分为中、轻两个系列，中系列比轻系列的键高尺寸大（大径大）承载能力强。矩形花键的尺高尺寸大（大径大）承载能力强。矩形花键的尺寸系列如寸系列如表表7-5所示。所示。花键的标记为：键数花键的标记为：键数小径小径大径大径键宽，键宽，即即NdDB，如，如62326
19、6。需要标注公差时，各。需要标注公差时，各自公差带代号紧跟其后。自公差带代号紧跟其后。本讲稿第三十页，共四十九页例如：某花键副例如：某花键副例如：某花键副例如：某花键副N N6 6，d=，D D=，B B=，标记如下（见，标记如下（见，标记如下（见，标记如下（见图图7-11）：）：）：）：零件图上标注外花键零件图上标注外花键零件图上标注外花键零件图上标注外花键623f726a116d10 GB/T 1144-2001623f726a116d10 GB/T 1144-2001零件图上标注内花键零件图上标注内花键零件图上标注内花键零件图上标注内花键623H726H106H11 GB/T 1144-
20、2001623H726H106H11 GB/T 1144-2001装配图上标注装配图上标注装配图上标注装配图上标注66 GB/T 1144-2001 GB/T 1144-2001本讲稿第三十一页，共四十九页图图图图7-117-11矩形花键在图样中的标注矩形花键在图样中的标注矩形花键在图样中的标注矩形花键在图样中的标注本讲稿第三十二页，共四十九页2.花键联接的公差配合及选用（1）尺寸公差）尺寸公差 基准制：由于内花键比外花键加工复基准制：由于内花键比外花键加工复杂，为了减少内花键用花键拉刀加工、花键杂，为了减少内花键用花键拉刀加工、花键量规检验用的刀、量具的规格及数量，故花量规检验用的刀、量具的
21、规格及数量，故花键联接通常采用基孔制配合。键联接通常采用基孔制配合。本讲稿第三十三页，共四十九页 主主要要配配合合尺尺寸寸：小小径径（d）是是花花键键的的主主要要配配合合尺尺寸寸也也称称为为定定心心尺尺寸寸，其其他他为为次次要要配配合合尺尺寸寸。一一般般来来说说对对定定心心尺尺寸寸给给予予较较严严格格的的公公差差，对对其其他他尺寸给出较宽松的公差。尺寸给出较宽松的公差。本讲稿第三十四页，共四十九页 配配合合精精度度：花花键键的的配配合合精精度度也也即即联联接接精精度度分分为为两两种种，一一般般传传动动和和精精密密传传动动。根根据据定定心心精精度要求和传递扭距大小选用。度要求和传递扭距大小选用。
22、本讲稿第三十五页，共四十九页精密传动多用于定心精度高、传递扭距大且精密传动多用于定心精度高、传递扭距大且要求平稳的精密传动机械，如精密机床主轴变速要求平稳的精密传动机械，如精密机床主轴变速箱。箱。一般传动用于定心精度要求不太高但传一般传动用于定心精度要求不太高但传递扭矩较大的重载减速器，如重载汽车、拖递扭矩较大的重载减速器，如重载汽车、拖拉机的变速器。拉机的变速器。矩形花键的尺寸公差带如矩形花键的尺寸公差带如表表7-6所示。所示。本讲稿第三十六页，共四十九页 配配合合类类型型：即即花花键键的的联联接接类类型型分分为为3种种，即即固固定定联联接接、紧紧滑滑动动联联接接和和滑滑动动联联接接。其其选
23、选用用范范围如围如表表7-7所示。所示。本讲稿第三十七页，共四十九页（2）形位公差及表面粗糙度）形位公差及表面粗糙度 形位公差：由于矩形花键联接表面复形位公差：由于矩形花键联接表面复杂，键长与键宽比值较大，因此形位误差是杂，键长与键宽比值较大，因此形位误差是影响联接质量的重要因素，因此必须加以控影响联接质量的重要因素，因此必须加以控制。制。单件小批生产多采用单项控制法，为保单件小批生产多采用单项控制法，为保证定心表面的配合性质，给出键宽对称度，证定心表面的配合性质，给出键宽对称度，并规定小径处的尺寸公差与形位公差的关系并规定小径处的尺寸公差与形位公差的关系必须采用包容要求，图样标注如图必须采用
24、包容要求，图样标注如图7-12所示。所示。本讲稿第三十八页，共四十九页图图图图7-12 7-12 矩形花键对称度公差标注示例矩形花键对称度公差标注示例矩形花键对称度公差标注示例矩形花键对称度公差标注示例本讲稿第三十九页，共四十九页大大批批量量生生产产时时，对对如如键键宽宽对对定定心心轴轴线线的的对对称称度度、键键等等分分度度及及键键侧侧对对定定心心轴轴线线的的平平行行度度等等位位置置误误差差，规规定定位位置置度度公公差差加加以以综综合合控控制制，并并采采用用最最大大实实体体要要求求。位位置置度度公公差差如如表表7-8所所示示。对对称称度度公差如公差如表表7-9所示。所示。表表面面粗粗糙糙度度：
25、花花键键各各结结合合表表面面的的表表面面粗粗糙糙度值如度值如表表7-10所示。所示。本讲稿第四十页，共四十九页7.3矩形花键的精度检测 矩形花键的检测包括尺寸检测和形位误差矩形花键的检测包括尺寸检测和形位误差检测。检测。在单件小批量生产时，花键的尺寸和位置度在单件小批量生产时，花键的尺寸和位置度误差使用千分尺、游标卡尺、指示表等通用量具误差使用千分尺、游标卡尺、指示表等通用量具分别检测。分别检测。大批量生产时，用花键综合量规综合检验大批量生产时，用花键综合量规综合检验内、外花键的大径、小径、键宽的尺寸误差，内、外花键的大径、小径、键宽的尺寸误差，以及大、小径的同轴度误差、各键（键槽）的以及大、
26、小径的同轴度误差、各键（键槽）的位置度误差等项目，判断花键加工的合格性。位置度误差等项目，判断花键加工的合格性。本讲稿第四十一页，共四十九页图图图图7-137-13矩形花键综合量规矩形花键综合量规矩形花键综合量规矩形花键综合量规矩形花键综合量规如矩形花键综合量规如图图7-13所示。所示。本讲稿第四十二页，共四十九页表表7-1 普通平键键槽的尺寸与公差（摘自普通平键键槽的尺寸与公差（摘自GB/T 1095-2003）（单位：（单位：mm）本讲稿第四十三页，共四十九页表表7-2 普通平键的尺寸与公差（摘自普通平键的尺寸与公差（摘自 GB/T 1096-2003）单位：单位：mm本讲稿第四十四页，共
27、四十九页表表7-3平键联接中键宽平键联接中键宽b的的3种配合类型及其应用种配合类型及其应用表表7-4 平键联接中非配合尺寸的公差带平键联接中非配合尺寸的公差带本讲稿第四十五页，共四十九页表表7-5 矩形花键基本尺寸系列（摘自矩形花键基本尺寸系列（摘自GB/T 1144-2001）单位：单位：mm本讲稿第四十六页，共四十九页表表7-6 矩形花键的尺寸公差带矩形花键的尺寸公差带本讲稿第四十七页，共四十九页表表7-7 花键联接类型及选用范围花键联接类型及选用范围本讲稿第四十八页，共四十九页表表7-8矩形花键的位置度公差矩形花键的位置度公差表表7-9矩形花键的对称度公差矩形花键的对称度公差表表7-10花键表面粗糙度参考值花键表面粗糙度参考值本讲稿第四十九页，共四十九页