公差第7章键与花键的公差与配合.doc

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 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的公差带配合性质及应用场合松联接 键轴键槽轮毂键槽h8 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，用于载荷不大的场合紧密联接 P9 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。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)轴键键 槽公称直径 d键尺寸bh宽度b深 度半径 r基基本尺寸极限偏差轴t毂t1松联接正常联接紧密键接轴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682212+0.0250+0.060+0.020-0.004-0.0290.0125-0.006-0.0311.2+0.1010+0.1000801681033331.81.410124444+0.0300+0.078+0.0300-0.0300.015-0.012-0.0422.51.8121755553.02.3016025172266663.52.822308788+0.0360+0.098+0.0400-0.0360.018-0.015-0.0514.0+0.203.3+0.2030381081105.03.30.250.403844128112+0.0430+0.120+0.0500-0.0430.0215-0.018-0.0615.03.344501491145.53.8505816101166.04.3586518111187.04.465752012220+0.0520+0.149+0.0650-0.0520.026-0.022-0.0747.54.90.400.60758522142229.05.4注：1。（d-t）和(d-t1)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，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。要保证三个结合面同时达到高精度的定心作用很困难，也没有必要。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)小径d轻系列中系列规 格NdDB键数N大径D键宽B规 格NdDB键数N大径D键宽B2326283236424652566272623266626306628327832366836407842468846509652581085662108626812107278126668888888102630323640465058626878667678910101212623286626326628347832386836427842488846549852601085665108627212107282126668888888102832343842485460657282667678910101212GBT11442001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 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)用 途内 花 键外 花 键装配型式小径d大径D 键 宽 B小径d大径D键宽B拉削后不热处理拉削后热处理一般用H7H10H9H11f7a11d10滑动g7f9紧滑动h7h10固定精密传动用H5H7 H9f5d8滑动g5f7紧滑动h5h8固定H6f6d8滑动g6f7紧滑动h6h8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。d为H6、H7的内花键，允许与高一级的外花键配合。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的公差等级都高；大径只有一种配合为H10all。724 矩形花键的形位公差和表面粗糙度为保证定心表面的配合性质，应对矩形花键规定如下要求：1）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。2）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7-6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7-5图7-6花键位置度公差标注 b）图上少基准A a)内花键 b)外花键3)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。公差值见表7-6，标注如图7-7所示。图7-7花键对称度公差标注 b）图上少基准A a)内花键 b)外花键表7-5 矩形花键的位置度公差(摘自GBT11442001) (单位：mm)键槽宽或键宽B33.567101218键槽宽0.0100.0150.0200.025键 宽滑动、固定0.0100.0150.0200.025紧滑动0.0060.0100.0130.016表7-6 矩形花键对称度公差(摘自GBT11442001) (单位：mm)键槽宽或键宽B33.567101218一般用0.0100.0120.0150.018精密传动用0.0060.0080.0090.011注：矩形花键的等分度公差与键宽的对称公差相同。4)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推荐值：对于内花键，小径表面16um，大径表面63um，键槽侧面32um。对于外花键，小径表面08um，大径表面32um，键槽侧面16um。725 图样标注矩形花键规格按NdDB的方法表示，如8525810依次表示键数为8，小径为52mm，大径为58mm，键(键槽)宽10mm。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7-8所示。图7-8a）为一花键副，表示花键数为6，小径配合为23H7f7，大径配合为28H10a11，键宽配合为6Hlld10，在零件图上，花键公差带可仍按花键规格顺序注出，如图7-8b）、c）所示。 本章小结轴和轴上的传动件的可拆卸联接往往要借助于键联接或花键联接作周向固定，以传递转矩和运动，有时也作轴向滑动的导向。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，所以键联接采用基轴制配合。键宽只规定一种公差带，而键槽宽采用不同的公差带，形成松、正常和紧密三种联接类型。图7-8 矩形花键配合及公差的图样标注a) 在装