第六章键和花键

6.2 键、花键 连接的精度设计6.2.1平键结合的精度设计1.概述键是轴与轴上的传动件之间的可拆卸联结，用于轴和齿轮（链轮、皮带轮等）间的连接，通过键来传递扭矩、传递运动和导向。2.键的分类：有平键（普通平键和导向平键）、半圆键、切向键和楔键联结，平键联结应用最广。3.平键结合的特点键侧工作，由于 轴和齿轮的 定心精度高，故键和键槽及轮毂槽应采用小间隙或小过盈配合，键宽和键槽宽及轮毂槽宽是主要参数。键同时与键槽和轮毂槽配合，是典型的 一轴配两孔 ，因此平键结合按 基轴制 。键一般较长要考虑对称度和平行度。键联接的工作原理和结构键联接的工作原理和结构平键联接的结构平键联接的结构n 平键联结是由键、轴键槽、轮毂键槽构成。通过键的侧平键联结是由键、轴键槽、轮毂键槽构成。通过键的侧面与轴槽和轮毂槽的侧面相互接触来传递转矩。面与轴槽和轮毂槽的侧面相互接触来传递转矩。n 普通平键工作原理：靠侧面受挤压来传递载荷；工作面普通平键工作原理：靠侧面受挤压来传递载荷；工作面：两侧面，上、下表面是非工作面。：两侧面，上、下表面是非工作面。n 平键的平键的 分类：分类：n A型：两端皆为圆头型：两端皆为圆头n B型：两端皆为方头型：两端皆为方头n C型：一端方头，一端圆头，用于轴端。型：一端方头，一端圆头，用于轴端。n 导向平键：引导移动零件沿轴向移动；键由螺钉固定于导向平键：引导移动零件沿轴向移动；键由螺钉固定于轴上。轴上。键被剪断平键平键 失效形式：侧面压溃 (磨损 )静联接 (动联接 )主要失效形式键截面剪切。圆盘铣刀铣键槽4.平键联结的配合尺寸：键和轴槽、轮毂槽的宽度尺平键联结的配合尺寸：键和轴槽、轮毂槽的宽度尺寸是寸是 配合尺寸配合尺寸 。键高、键长、轴槽深、轮毂槽深等都属于键高、键长、轴槽深、轮毂槽深等都属于 非配合尺寸非配合尺寸。5.平键结合的公差与配合平键结合的公差与配合国家标准对轴槽宽和轮毂槽宽各规定了三种公差带，构国家标准对轴槽宽和轮毂槽宽各规定了三种公差带，构成三种配合形式，用于不同的场合三种类型的配合较松成三种配合形式，用于不同的场合三种类型的配合较松连接、一般连接、较紧连接（见连接、一般连接、较紧连接（见 P257表表 6.9或图或图 6.8）：）：平键公差带图+0-bh9H9D10h9N9JS9h9P9 P9键宽公差带键宽公差带轴槽公差带轴槽公差带轮毂公差带轮毂公差带较松连结 一般连结 较紧连结平键为标准件。 键与轴槽、键与轮毂槽的配合均采用基轴制。 国家标准对键宽只规定了一种公差带国家标准对键宽只规定了一种公差带 h9。 一般键与轴槽配合要求较紧，键与轮毂槽配合要求较一般键与轴槽配合要求较紧，键与轮毂槽配合要求较松，相当于松，相当于 一个轴与两个孔相配合一个轴与两个孔相配合 ，且配合性质不同，且配合性质不同。键宽与键槽宽公差带图如图键宽与键槽宽公差带图如图 6.8示。表示。表 6.10为键配合的为键配合的尺寸和极限偏差，键槽的检验见尺寸和极限偏差，键槽的检验见 P257表表 6.11。形位公差确定形位公差确定国标规定轴键槽对轴的基准线和轮毂槽对孔的基准轴线国标规定轴键槽对轴的基准线和轮毂槽对孔的基准轴线的对称度公差，可按对称度公差的对称度公差，可按对称度公差 7-9级选取。查表时，级选取。查表时，公称尺寸是指键宽。公称尺寸是指键宽。键和键槽配合面的表面粗糙度一般取键和键槽配合面的表面粗糙度一般取 Ra1.6-6.3m ，非配合面取非配合面取 Ra12.5m 。轴的标注示例1、标注槽深、标注槽深 d-t及公差及公差2、标注槽宽、标注槽宽 b及公差及公差3、标注对称度公差、标注对称度公差4、标注表面粗糙度、标注表面粗糙度轮毂的标注示例 ：1、标注轮毂深、标注轮毂深 d+t1及及公差公差2、标注槽宽、标注槽宽 b及公差及公差3、标注对称度公差、标注对称度公差4、标注表面粗糙度、标注表面粗糙度1)矩形花键结构示例n 花键联接的特点n 1）在轴上与毂孔上直接而均匀地制出较多的齿与槽，故受力较为均匀；n 2） 导向性好；n 3）齿数较多，总接触面积较大，可承受较大的载荷； n 4）轴上零件与轴的对中性好； n 5）制造工艺较复杂，需专门设备，成本较高；n 适用于定心精度 和导向精度 要求高、传递转矩大或经常滑移的联接。 与平键结合相比花键结合有联结可靠、强度高，可传递较大的转矩。n 花键的分类：花键联结分为矩形花键、渐开线花花键的分类：花键联结分为矩形花键、渐开线花键和三角形花键联结，以矩形花键联结应用最广泛键和三角形花键联结，以矩形花键联结应用最广泛。三种花键。三种花键 均已标准化。渐开线花键渐开线花键 联接联接 的齿廓为渐开线，分度圆压力角的齿廓为渐开线，分度圆压力角 有有30 及及 45 两种。齿顶高分别为两种。齿顶高分别为 0.5m和和 0.4m（ m为模数）为模数）。渐开线花键可以用制造齿轮的方法来加工，工艺性较。渐开线花键可以用制造齿轮的方法来加工，工艺性较好，易获得较高的制造精度和互换性。特点：渐开线齿好，易获得较高的制造精度和互换性。特点：渐开线齿形自动定心精度高，受力均匀，承载能力高。定心方式形自动定心精度高，受力均匀，承载能力高。定心方式：齿形、外径定心，加工成本较高。用于载荷较大，定：齿形、外径定心，加工成本较高。用于载荷较大，定心精度要求较高的联接，如航空发动机、汽车等。压力心精度要求较高的联接，如航空发动机、汽车等。压力角角 45 的花键多用于轻载、小直径和薄型零件的联接。的花键多用于轻载、小直径和薄型零件的联接。三角形花键联接 的特点：内花键为三角形，外花键压力角为 45 的渐开线；用于薄壁零件的配合，承载能力低，侧面定心。n 花键分为内花键（孔）和外花键（轴），把键和轴或键槽和轮毂做成一体的联结件。n 按松紧程度分为三种配合类型：滑动、紧滑动和固定。n 矩形花键的基本尺寸 ：小径 d、 大径 D、 键槽宽 B。n 键数规定为偶数，分别为 6、 8、 10三种。n 花键结合要求保证内、外花键的同轴度，以及键侧面与键槽侧面接触均匀，保证传递一定的转矩。n 定心方式有三种： 小径定心、 大径定心或键宽定心。n 国家标准规定采用 小径定心 ，即把小径的结合面作为定心表面，规定较高的精度，其它两个尺寸精度较低。特殊 情况下，可选大径定心或键宽定心。6.2.2、花键结合的精度设计矩形花键连接的公差与配合 矩形花键 采用基孔制采用基孔制 矩形花键的基本尺寸系列见 P260表 6.12；尺寸公差带见 P261表 6.13；对矩形花键做如下规定：对矩形花键做如下规定：小径是花键联结的定心尺寸，必须保证其配合性质，小径是花键联结的定心尺寸，必须保证其配合性质，内、外花键小径内、外花键小径 d的极限尺寸应遵守包容原则的极限尺寸应遵守包容原则 ，即花键，即花键孔和轴的小径不能超越最大实体边界。孔和轴的小径不能超越最大实体边界。为保证装配性和键侧受力均匀，规定为保证装配性和键侧受力均匀，规定 花键的位置度公花键的位置度公差应遵守最大实体原则差应遵守最大实体原则 ，即不能够超过最大实体实效，即不能够超过最大实体实效边界。形位公差见边界。形位公差见 P263表 6.14、 P264表 6.15；表面粗糙度 见见 P264表 6.16。矩形花键的检测：单项检测：综合检测： 见见 P266图 6.14花键图样标注示例关于最大实体原则的讨论1、键槽宽 B=7mm（ MMS）， 小径 D=28mm（ MMS）， 键槽中心平面的位置度为 0.02mm2、键槽宽 B=7.09mm（ LMS）， 小径 D=28mm（ MMS）， 键槽中心平面的位置度为 0.02+0.09=0