1、第第10章章 键和花键的配合与测量键和花键的配合与测量 10.1 单键连接单键连接 10.2 花键连接花键连接返回10.1 单键连接单键连接1.掌握平键连接及矩形花键连接的公差与配合，形位公差和表面粗糙掌握平键连接及矩形花键连接的公差与配合，形位公差和表面粗糙度的选用与标注。度的选用与标注。2.了解平键与矩形花键连接采用的基准制和检测方法。了解平键与矩形花键连接采用的基准制和检测方法。键连接在机械工程中应用广泛，通常用于轴与轴上零件的连接，用以键连接在机械工程中应用广泛，通常用于轴与轴上零件的连接，用以传递扭矩，并可起到导向作用，如变速箱中的齿轮可以沿花键轴移动传递扭矩，并可起到导向作用，如变
2、速箱中的齿轮可以沿花键轴移动以达到变速的目的。以达到变速的目的。键的类型可分为单键和花键。单键包括平键、半圆键、楔键和切向键。键的类型可分为单键和花键。单键包括平键、半圆键、楔键和切向键。其中，以平键和半圆键应用最多，如其中，以平键和半圆键应用最多，如图图10.1所示。所示。下一页返回10.1 单键连接单键连接平键对中性好，可用于较高精度的连接，具有制造、装拆简便、成本平键对中性好，可用于较高精度的连接，具有制造、装拆简便、成本低廉等优点。低廉等优点。这里只介绍平键的公差配合这里只介绍平键的公差配合(GB/T 10951099-2003)。平键连接是由。平键连接是由键、轴槽和轮毅三部分组成，其
3、结合尺寸有键宽、槽宽、键高、槽深、键、轴槽和轮毅三部分组成，其结合尺寸有键宽、槽宽、键高、槽深、键和槽长等参数工作过程中是通过键的侧面和键槽的侧面相互接触来键和槽长等参数工作过程中是通过键的侧面和键槽的侧面相互接触来传递扭矩的，因此它们的宽度尺寸传递扭矩的，因此它们的宽度尺寸h是主要配合尺寸。是主要配合尺寸。平键的剖面尺寸及键槽形式在国标平键的剖面尺寸及键槽形式在国标GB/T 10951099-2003中都作了中都作了规定。平键的剖面尺寸如规定。平键的剖面尺寸如图图10.2所示。所示。上一页 下一页返回10.1 单键连接单键连接 1.平键的公差与配合平键的公差与配合平键连接采用基轴制，平键连接
4、的配合分为三类平键连接采用基轴制，平键连接的配合分为三类:松连接、正常连接松连接、正常连接和紧密连接。各类连接的配合性质和适用场合如和紧密连接。各类连接的配合性质和适用场合如表表10.1所示。所示。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型型(两端圆两端圆),B型型(两端平两端平),C型型(一端圆、一端圆、一端平一端平)之分，如之分，如图图10.3所示。所示。平键连接中，平键及键槽剖面尺寸和公差见平键连接中，平键及键槽剖面尺寸和公差见表表10.2和和表表10.3，其他，其他非配合尺寸的公差见非配合尺寸的公差见表表10.4，表中各参数见图，表中各参数见图10.2。键槽的几何公差主要
5、是指键槽的实际中心平面对基准轴线的对称度公键槽的几何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。键槽的对称度误差使键与键槽间不能保证面接触，致使传递扭矩差。键槽的对称度误差使键与键槽间不能保证面接触，致使传递扭矩时键工作表面负荷不均匀，从而影响键连接的配合性质。同时对称度时键工作表面负荷不均匀，从而影响键连接的配合性质。同时对称度误差还会影响键连接的自由装配误差还会影响键连接的自由装配。上一页 下一页返回10.1 单键连接单键连接为了保证键连接正常工作，国家标准对键和键槽的几何公差作出以下为了保证键连接正常工作，国家标准对键和键槽的几何公差作出以下规定规定:对称度公差等级按对称度公差
6、等级按GB/T 1184-1996形状和位置公差形状和位置公差选取选取(以键以键宽宽h为主参数为主参数)，一般取，一般取7一一9级级对长键对长键(L/b8)，规定键的两工作侧面在长度方向上的平行度，平，规定键的两工作侧面在长度方向上的平行度，平行度公差也按行度公差也按GB/T 1184-1996选取选取:当当b6 mm时取时取7级，级，b836 mm时取时取6级，级，b40 mm时取时取5级。级。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 um6.3 um，非配合，非配合面的面的Ra值取值取12.5 um。键槽尺寸和几何公差图样标注如键槽尺寸和几何公差图样标
7、注如图图10.4所示。所示。上一页 下一页返回10.1 单键连接单键连接 2.键的检验键的检验键和键槽的尺寸检验比较简单，可以用各种通用计量器具测量，如游键和键槽的尺寸检验比较简单，可以用各种通用计量器具测量，如游标卡尺、千分尺等。大批量生产时也可以用专用的极限量规来检验，标卡尺、千分尺等。大批量生产时也可以用专用的极限量规来检验，如如图图10.5所示。所示。上一页返回10.2 花键连接花键连接花键是将键与轴制成一个整体，与单键连接相比，具有许多优点花键是将键与轴制成一个整体，与单键连接相比，具有许多优点:定定心精度高、导向性好、承载能力强等。心精度高、导向性好、承载能力强等。花键按截面形状可
8、分为矩形花键、渐开线花键、三角形花键，其中以花键按截面形状可分为矩形花键、渐开线花键、三角形花键，其中以矩形花键应用最广泛，这里仅介绍矩形花键。矩形花键应用最广泛，这里仅介绍矩形花键。矩形花键有三个主要尺寸，即大径矩形花键有三个主要尺寸，即大径D、小径、小径d和键和键(槽槽)宽宽B，如，如图图10.6所示。所示。(1)尺寸系列尺寸系列矩形花键尺寸共分轻、中两个系列。键数规定为矩形花键尺寸共分轻、中两个系列。键数规定为6键键,8键键,10键三种。键三种。轻、中两个系列的键数是相等的，对于同一小径两个系列的键宽轻、中两个系列的键数是相等的，对于同一小径两个系列的键宽(或或槽宽槽宽)尺寸也是相等的，
9、不同的是中系列的大径比轻系列的大，所以尺寸也是相等的，不同的是中系列的大径比轻系列的大，所以中系列配合时的接触面积大，承载能力高。中系列配合时的接触面积大，承载能力高。下一页返回10.2 花键连接花键连接矩形花键基本尺寸系列如图矩形花键基本尺寸系列如图10.6和和表表10.5所示。所示。矩形花键键槽截面形状和尺寸如矩形花键键槽截面形状和尺寸如图图10.7和和表表10.6所示。所示。(2)定心方式定心方式花键连接的主要要求是保证花键孔和花键轴连接后具有较高的同轴度，花键连接的主要要求是保证花键孔和花键轴连接后具有较高的同轴度，并传递转矩。花键配合中三个主要尺寸都可以起定心作用，所以在老并传递转矩
10、。花键配合中三个主要尺寸都可以起定心作用，所以在老标准中三个尺寸都可选为定心尺寸，但比较复杂。因此在新标准中统标准中三个尺寸都可选为定心尺寸，但比较复杂。因此在新标准中统一规定用小径一规定用小径d定心，如定心，如图图10.8所示，减少了定心种类。对定心直径所示，减少了定心种类。对定心直径d采用较高的公差等级采用较高的公差等级;非定心直径非定心直径D采用较低的公差等级，并且非定采用较低的公差等级，并且非定心直径表面之间留有较大的间隙，以保证它们不接触。为要保证传递心直径表面之间留有较大的间隙，以保证它们不接触。为要保证传递扭矩和起导向的作用，键扭矩和起导向的作用，键(槽槽)宽宽B的尺寸应具有足够
11、的精度。的尺寸应具有足够的精度。上一页 下一页返回10.2 花键连接花键连接另外经热处理后的内、外花键其小径可分别采用内圆磨及成型磨进行另外经热处理后的内、外花键其小径可分别采用内圆磨及成型磨进行精加工，从而获得较高的加工精度和定心精度。精加工，从而获得较高的加工精度和定心精度。在某些行业中，也有采用键宽在某些行业中，也有采用键宽B定心的。它用于承载较大、传递双向定心的。它用于承载较大、传递双向扭拒，但对定心精度要求不高的场合。扭拒，但对定心精度要求不高的场合。(3)公差与配合公差与配合花键的尺寸公差与配合花键的尺寸公差与配合以小径定心的矩形花键，其小径以小径定心的矩形花键，其小径d、大径、大
12、径D和键宽和键宽B的尺寸公差带见的尺寸公差带见 表表10.7内、外花键定心小径、非定心大径和键内、外花键定心小径、非定心大径和键(键槽键槽)宽的尺寸公差带宽的尺寸公差带分为一般用和精密传动用两类。内、外花键的配合分为滑动、紧滑动分为一般用和精密传动用两类。内、外花键的配合分为滑动、紧滑动和固定三种。和固定三种。上一页 下一页返回10.2 花键连接花键连接选择花键尺寸公差带的一般原则是选择花键尺寸公差带的一般原则是:当定心精度要求高，传递扭矩大当定心精度要求高，传递扭矩大时时,为了使连接的各表面接触均匀为了使连接的各表面接触均匀,应选择精密传动用的尺寸公差带。应选择精密传动用的尺寸公差带。反之，
13、则选用一般用的尺寸公差带。反之，则选用一般用的尺寸公差带。当精密传动用的内花键需要控制键侧配合间隙时，键槽宽的公差带可当精密传动用的内花键需要控制键侧配合间隙时，键槽宽的公差带可以选用以选用H7(一般情况下可以选用一般情况下可以选用H9)。当内花键小径当内花键小径d的公差带选用的公差带选用H6和和H7时，外花键小径的公差带允许选时，外花键小径的公差带允许选用高一级。用高一级。尺寸尺寸d、D和和B的精度等级选择好之后，具体的数值可以根据尺寸的大的精度等级选择好之后，具体的数值可以根据尺寸的大小及精度等级查阅第小及精度等级查阅第2章圆柱体的标准公差数值表以及轴和孔的基本章圆柱体的标准公差数值表以及
14、轴和孔的基本偏差数值表。偏差数值表。上一页 下一页返回10.2 花键连接花键连接内、外花键小径内、外花键小径d的极限尺寸遵循包容原则。的极限尺寸遵循包容原则。花键的形状和位置公差花键的形状和位置公差花键除上述尺寸公差外，还有几何公差的要求。在大批大量生产条件花键除上述尺寸公差外，还有几何公差的要求。在大批大量生产条件下，为了便于采用综合量规进行检验，花键的几何公差主要是控制键下，为了便于采用综合量规进行检验，花键的几何公差主要是控制键(键槽键槽)的位置度误差的位置度误差(包括等分度误差和对称度误差包括等分度误差和对称度误差)和键侧对轴线的和键侧对轴线的平行度误差。平行度误差。位置度公差按位置度
15、公差按图图10.9和和表表10.8确定确定对较长的花键，还需要控制键侧对轴线的平行度误差，其数值标准中对较长的花键，还需要控制键侧对轴线的平行度误差，其数值标准中未作规定，可以根据产品性能在设计时自行规定。未作规定，可以根据产品性能在设计时自行规定。上一页 下一页返回10.2 花键连接花键连接对单件、小批量生产的花键，一般不采用综合量规进行检验，可以检对单件、小批量生产的花键，一般不采用综合量规进行检验，可以检验键宽的对称度误差和键槽的等分度误差代替检验位置度误差。具体验键宽的对称度误差和键槽的等分度误差代替检验位置度误差。具体规定按规定按图图10.10和和表表10.9。花键小径、大径和键侧的
16、表面粗糙度数值可以参考花键小径、大径和键侧的表面粗糙度数值可以参考表表10.10。(4)花键的标注花键的标注矩形花键在图纸上的标注包括以下项目矩形花键在图纸上的标注包括以下项目:键数键数Nx小径小径d x大径大径Dx键宽键宽B,其各自的公差带代号和精度等级标注于各基本尺寸之后，标准号在最其各自的公差带代号和精度等级标注于各基本尺寸之后，标准号在最后面，如后面，如图图10.11所示。所示。上一页 下一页返回10.2 花键连接花键连接例例10.1某花键副某花键副N=6,。根。根据不同需要各种标注如下据不同需要各种标注如下:花键规格花键规格:623266花键副花键副:GR/T 1144-2001内花
17、键内花键:623H726H106H11 GR/T 1144-2001外花键外花键:623f626a116d10 GR/T 1144-200110116,111026,16723dHBaHDHd上一页 下一页返回10116111026167236dHaHH10.2 花键连接花键连接(5)矩形花键的检验矩形花键的检验矩形花键的检验方法是根据不同的生产规模而确定的。在单件小批量矩形花键的检验方法是根据不同的生产规模而确定的。在单件小批量生产中，没有现成的量规可以使用，可采用通用量具按独立原则分别生产中，没有现成的量规可以使用，可采用通用量具按独立原则分别对各尺寸对各尺寸(d、D和和B)进行单项检验，
18、并检测键宽的对称度、键进行单项检验，并检测键宽的对称度、键(键槽键槽)的等分度等形位误差项目。的等分度等形位误差项目。对于大批量生产对于大批量生产,一般采用量规进行检验一般采用量规进行检验(内花键用综合塞规见内花键用综合塞规见图图10.12(a),外花键用综合环规见图外花键用综合环规见图10.12(b)按包容原则综合检测花键的小径按包容原则综合检测花键的小径d、大径、大径D及键及键(键槽键槽)宽宽B的作用尺寸，即包括上述位置度的作用尺寸，即包括上述位置度(等分度、对等分度、对称度在内称度在内)和同轴度等形位误差。综合量规只有通端，故另需要用单和同轴度等形位误差。综合量规只有通端，故另需要用单项
19、规项规(内花键用塞规、外花键用卡板内花键用塞规、外花键用卡板)分别检测尺寸分别检测尺寸d、D和和B的最小实的最小实体尺寸。体尺寸。上一页 下一页返回10.2 花键连接花键连接检测时，合格的标志是综合量规能通过、单项量规不能通过。检测时，合格的标志是综合量规能通过、单项量规不能通过。综合通规在使用过程中会有磨损，为了使它具有合理的使用寿命，允综合通规在使用过程中会有磨损，为了使它具有合理的使用寿命，允许综合通规的尺寸在使用中超出制造公差带许综合通规的尺寸在使用中超出制造公差带(磨损会使量规尺寸产生磨损会使量规尺寸产生变化变化)，直到磨损至规定的磨损极限时才停止使用。，直到磨损至规定的磨损极限时才
20、停止使用。上一页返回 谢谢观赏谢谢观赏返回图图10.1平键和半圆键连接平键和半圆键连接返回图图10.2平键和键槽尺寸平键和键槽尺寸返回表表10.1键连接的配合种类键连接的配合种类返回图图10.3普通平键普通平键返回(a)普通a型平键;(b)普通B型平键;(c)普通r,型平键表表10.2平键、键及键槽剖面尺寸和键槽公差平键、键及键槽剖面尺寸和键槽公差返回表表10.3平键公差平键公差返回表表10.4键连接中非配合尺寸的公差带键连接中非配合尺寸的公差带返回图图10.4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返回图图10.5检验键槽的量规检验键槽的量规返回(a)检验键槽宽6用的极限量规
21、;(b)检验轮毅槽深U+t,用的极限量规;(c)检验轮毅槽宽和深度的键槽复合量规;(d)轴槽对称度及歪斜度的测量;(e)检验轮毅槽对称度的量规;(f)检验轴槽对称度的量规图图10.6矩形内、外花键的矩形内、外花键的 基本尺寸基本尺寸返回表表10.5矩形花键基本尺寸系列矩形花键基本尺寸系列返回图图10.7矩形花键键槽截面尺寸矩形花键键槽截面尺寸返回表表10.6键槽的截面尺寸键槽的截面尺寸返回下一页续续 表表返回上一页图图10.8小径定心方式小径定心方式返回表表10.7内、外花键尺寸公差带内、外花键尺寸公差带返回表表10.8花键位置度公差花键位置度公差返回图图10.9花键位置公差标注花键位置公差标注返回图图10.10花键对称度公差的标注花键对称度公差的标注返回表表10.9花键的对称度公差和等分度公差花键的对称度公差和等分度公差返回表表10.10花键表面粗糙度花键表面粗糙度返回图图10.11矩形花键参数的标注矩形花键参数的标注返回图图10.12花键综合量规花键综合量规返回(a)内花键用综合塞规;(b)外花键用综合环规
