互换性与测试基础,第十一章演示文稿

1、1 第十一章第十一章 键和花键的互换性键和花键的互换性 1、内容： 键联结的作用、分类 、键的公差与配合。 矩形花键的定心方式、公差与配合、形位公差 2、重点： 键的作用、应用、键的配合性质的选择 矩形花键的定心方式 、形位公差标注实例 3、难点： 键的应用 、键联结配合公差带图的画法 键的形位公差的选择及标注 2 第一节：概述 键联结的作用： 用于轴和轴上 零件的连接。图示 工作原理： 轴转带动键转键侧面带动轮转。 或：轮转带动键转键侧带动轴转。 键的功能： 完成传递扭矩和运动。 3 二、键联结的分类 （一）单键联结 通过轴、毂上的键槽用键联结，完成扭矩传递。 单键的结构形式：（P220表1

2、1-1） 平键、半圆键、揳键、滑键等4种（ 如图示） （二）花键的联结 在轴或轮上有6个外齿或内齿（齿就是键）， 内外齿联结，完成扭矩传动的功能。 花键的结构形式：渐开线、三角、矩形齿三种。 如图示（P221图11-1） 联结方法： 4 三、键的应用 1、单键（3个零件的联结） 结构简单、容易制造、安装，满足一般要求。 传递扭矩小，负荷分布不均匀，定心精度低。 2、花键（2个零件联结） 优点： 传递扭矩大，负荷分布均匀，导向、 定心、同轴度高。 难加工，成本高。 3、键的应用： 键合理应用，应通过键与键孔的配合来完成。 通过配合精度，实现互换性。 优点： 缺点： 缺点： 5 第二节：单键联结的

3、公差与配合 一、配合尺寸的公差与配合 1、配合种类 1）键传递扭矩是两个侧面。 2）其配合尺寸应是键宽b。 3）键是标准件，且同时与轴槽、轮毂槽配合， 所以配合种类应是机轴制。 2、配合性质 1）常用较松、一般、较紧的三种状态。 配合性质为：间隙、过渡、过盈三种。 2）如何确定配合性质：P222表11-2根据实际工作状态。 3）如何确定配合公差：P222表11-3，按国标确定 健视为轴，槽视为孔。 6 3、键与轴、毂的配合公差图 键是国标，用h9，改变槽的尺寸， 来控制配合性质。如图示 025. 0 0 2 0 025. 0 2 （1）键与轴槽配合2H9/h9；配合尺寸为： 2h9=2H9=

4、Xmax=25-（-25）=50um Xmin=0-0=0 ； 一般间隙配合。 060. 0 020. 0 2 0 025. 0 2 （2）键与轮毂槽配合2D10/h9, 配合尺寸为： 2h9=2D10= 配合示意图 第一种配合： 结论： 轮毂的间隙轴的间隙 Xmax=60-（-25）=85 Xmin=20-0=20 ；较松间隙配合。 计算间隙： 计算间隙： 7 004. 0 029. 0 2 0 025. 0 2 第二种配合： （1）键与轴槽配合2N9/h9；配合尺寸为： 2h9=2N9= Xmax=-4-（-25）=21um Xmin=-29-0=-29=Yman ；一般过渡配合。 012

5、. 0 012. 0 2 0 025. 0 2 （2）键与轮毂槽配合2Js9/h9, 配合尺寸为： 2h9= Xmax=12-（-25）=37um Xmin=-12-0=-12=Ymax 一般过渡配合。 2Js9= 计算间隙： 计算间隙： 配合示意图 8 006. 0 031. 0 2 0 025. 0 2 第三种配合： （1）键与轴槽、轮毂槽配合同是2P9/h9； 配合尺寸为： 2h9= 计算间隙： Xmax=-6-（-25）=19um Xmin =-31-0=-31=Ymax 较紧过渡配合。 选择配合性质、配合公差均可以从P222223表11-211-6。 2P9= 配合 公差 带图 配合

6、示意图 9 二、键的非配合尺寸公差 键联结除键宽以外，均是非配合尺寸。 （槽深、长度、键高）用时可查表11-311-6 三、键和键槽的形位公差 1、键槽工作面对称度与平行度公差 应按国标GB/1184-1966；GB/183-80选取。 精度等级控制在68级 例：b=8 槽IT8 求平行度与对称度 精度等级 IT 6 7 8 9 10 平行度 8 12 20 30 50um 对称度 6 10 15 30 60um Ra=1.63.2um 如图示 如下图 2、求键槽两侧面及底面粗糙度 10 例一、 有一传动副用平键联结，要求键在槽和轮毂槽中均 固定（为一般联结），且呈受载荷不大。轴与孔基本尺 寸

7、40，键公称尺寸bh=128 求： 1、槽宽及槽深基本尺寸及上下偏差。 2、确定相应对称度公差及粗糙度值。 3、画出键与键槽配合公差带图。 4、计算键与轴槽、轮毂槽的配合间隙。 5、指出键与轴槽、轮毂槽的配合种类。 6、将各尺寸结果标在零件简图上。 解1、 11 解1、槽宽及槽深的基本尺寸及上下偏差。 1）求槽宽 由已知条件：键宽b=12；键高h=8 故：槽宽=键宽=b=12 2）求配合性质 由已知条件知：键固定、载荷不大， 查：P222表11-2（用一般联结） 键为h9；轴槽N9；毂槽Js9 配合性质为： 键与轴，12N9/h9；键与毂，12Js9/h9 3）求出上下偏差 查表11-3，11

8、-4 0 043. 0 12 0 043. 0 12 0215. 0 0215. 0 12 12h9=12N9= 12Js9= 12 2 . 0 0 5 2 . 0 0 3 . 3 4）求槽宽深度 （查表11-3） 轮毂槽深t1= 解2、确定相应对称度公差及粗糙度值。 (P224三段叙述，b8时)按6级，取键槽两侧对 称度公差=0.018um （P226表11-9，用花键的） 键槽两侧Ra=1.63.2，取3.2，键槽底取6.3 解3、画出键与键槽配合公差带图。 轴槽深t= 13 Xmax=0-（-0.043）=0.043 Xnin=-0.043-0=-0.043=Ymax Xmax=0.02

9、15-（-0.043）=0.0645 Xnin=-0.0215-0=-0.0215=Ymax 解5、指出键与轴槽、轮毂槽配合种类。 键与轴槽：过渡配合。 键与毂槽：过渡配合。 解6、将各尺寸结果标在轴、孔零件简图上。 2 . 0 0 540 0 2 . 0 35 轴槽深度尺寸标注： （偏差对调变号偏差对调变号） 2 . 0 0 3 . 340 2 . 0 0 3 .43 （偏差不变偏差不变） 1）键与轴槽： 2）键与毂槽： 解4、计算键与轴槽、轮毂槽配合间隙。 毂槽深度尺寸标注： 1）2） 14 没 例二、 平键用较紧的连接，承受重载。 轴与孔70，键2012。 求： 1、槽宽及槽深基本尺寸及

10、上下偏差。 2、确定各对称度公差及粗糙度值。 3、画出键与键槽配合公差带图。 4、计算键与轴槽、轮毂槽的配合间隙。 5、指出键与轴槽、轮毂槽的配合种类。 6、将各尺寸结果标注在零件简图上。 15 0 052. 0 20 022. 0 074. 0 20 022. 0 074. 0 20 解1、槽宽及槽深基本尺寸及上下偏差。 1）求槽宽由已知条件：键宽b=20,键高h=12 槽宽=键宽=b=20 2)求配合性质由已知条件知：键固定、载荷大， 查：P222表11-2（用较紧联结） h9 （ 或h8） ； P9； P9 配合性质为： 键与轴20P9/h9；键与毂：20P9/h9 3）求出上下偏差 查

11、表11-3，11-4 20P9= 20P9= 4）求槽宽深度 查表11-3 20h9= 2 . 0 0 9 . 4 轴槽深t= 轮毂槽深t1= 2 . 0 0 5 . 7 故： 键为 轴槽毂槽 16 解2、确定相应的平行度公差及粗糙度值。 (P224三段叙述，b8时)按6级。 取键槽两侧对称度公差（P226表11-9，用花键的） 对称度公差=0.020um (P224三段叙述，b8时)按6级。键槽两侧Ra=3.26.3， 键槽两侧取 键槽底取 解3、画出键与键槽配合公差带图。 3.2，6.3 17 解4、计算键与轴槽、轮毂槽的配合间隙。 1）键与轴槽和键与毂槽一样： Xmax=-0.022-（

12、-0.052）=0.030 Xnin=-0.074-0=-0.074=Ymax 解5、指出键与轴槽、轮毂槽的配合种类。 1）键与轴槽、与毂槽： 解6、将各尺寸结果标注在零件简图上。 轴槽毂槽 均是过渡配合。 18 第三节：矩形花键联结的公差与配合 一、矩形花键的定心方式 1、矩形花键联结的主要功能 保证内外花键的同轴度和传递扭矩运动。 2、主要参数： 大径D、小径d、键宽B。如图示 采用小径d定心的优点： 1）花键孔热处理变形可用内圆磨修正。图示 （因工件热处理后硬度高，拉刀易磨损） 2）花键轴小径d可用成型磨保证。如图示 大径D、小径d、键宽B3、三种定心方式： 4、国家标准定心方式：矩形花

13、键采用小径d定心。 19 二、矩形花键的公差与配合 1、采用基孔制（国标定） 目的：减少拉刀数目。 （拉刀制造复杂，成本高） 2、花键工作形式 1）滑动、紧滑动： 花键套可改变轴向位置 （如常见的双联滑移齿轮） 2）固定：只传递扭矩。 （传递的力大，精度高） 3、配合性质 通过改变花键轴的d 、B 的公差达到滑动或固定。 4、花键常用的配合性质 见P225表11-7不同的装配形式， 配合性质不同。 例：一般用途，均是基孔制， 滑动配合。如下图 根据大径D、小径d、键宽B的 尺寸，查出极限偏差，可计 算出配合间隙。 20 三、矩形花键的形位公差 主要是小径d形状公差、键槽 位置、对称度、等分度公

14、差。 （一）小径d的极限尺寸应 遵守包容要求圈E。如图 内径d=28；f7；7级精度； 评定基准A 圈E：d尺寸应遵守包容要求。即： 1）d处于MMC（最大实体状体）时， 必须是理想形状，即形状误差=0。 （MMS最大实体尺寸由f7的值决定） 2）只有dMMC时，才允许有形状误差。 （即形状误差应包容在f7限定变化的尺寸范围内） 如下图P225图11-5 21 （二）花键的位置度公差应遵守最大实体要求 （见上图6-7d10EQS） 6个键B=7、IT10级、EQS：均匀分布。 位置度允差0.02；6个键的角位置允差0.02； 圈M：表示允差在MMC下。 A圈M：基准A同时也应在MMC下， 即在

15、由d10控制的最大尺寸下。 22 （三）键和键槽的对称度公差、等分度公差应遵守独立原则。 独立原则：图纸上给出的形位公差与尺寸公差无关。 单件小批量时，可用对称度控制。其标注方法如： P226图11-6 等分度公差EQS=对称度的公差值 表11-9 如下图 23 四、矩形花键的图样标注 1、装配图 2、零件图 1）花键轴如下图1、2 23f7圈E：应遵守包容要求。 在花键轴最小时dmin，允许有形状误差。 在花键轴最大时dmax，形状误差=0。 当23-0.020时，允许形状误差0。 当23-0.041时，允许形状误差0.021。 020. 0 041. 0 23 即： 23f7 = 分析 图

16、2 图1 24 2）花键孔如下图1、2 注：花键孔d的尺寸应遵守包容要求。 在d尺寸MMC，max时，形状误差=0， 在d尺寸MMCmax时，才允许有形状误差。 图1 图2 25 举例1： 623H7/g726H10/a116H11/f9 确定矩形花键中内外花键的小径、大径、键宽、 键槽宽的极限偏差、位置度公差。并指出各自应遵守的 公差原则。 解： 021. 0 0 23 007. 0 028. 0 23 084. 0 0 26 300. 0 430. 0 26 130. 0 0 6 013. 0 049. 0 6 解一、查表求各自尺寸的极限偏差 轴：23g7= 2、26H10/a11 轴：2

17、6a11= 3、6H11/f9 轴：6f9= 1、23H7/g7； 孔：23H7=孔：6H11=孔：26H10= 26 解二、求位置度公差 查P226表11-8；按键宽6选 花键孔键槽宽的位置度公差0.015 花键轴键槽宽的位置度公差0.0150.010 标注方法见P213 图11-5 解三、各自应遵守的公差原则 1、d23应遵守包容原则要求圈E； 含义：实际要素不应超出最大最小实体尺寸。 本题含义： 小径d的形状误差应在轴23-0.00723-0.028之间。 孔23+0.02123+0之间。 在小径max或min时，形状误差为0。下述2 27 2、花键的位置度公差应遵守最大实体要求 1）以

18、小径d中心为基准， D孔或d轴的MMC下允许的形状公差。 2）以键宽B轴或B孔的MMC下允许的形状误差。 本质是：尺寸误差与形状误差有关！ 3、键与键槽对称度误差应遵守独立原则。 含义是：尺寸与形状、位置公差彼此无关。 本题既是：各自的键宽独立评价对称度公差。 4、花键的大径D应遵守独立的原则 本题是：花键大径D与形位公差无关。 28 没 举例2 1、确定槽宽的配合性质。（选择配合性质） 2、确定轴槽及毂槽深度基本尺寸及其上下偏差？ 3、确定键宽、轴槽宽及毂槽宽度基本尺寸的上下偏差？ 4、画出配合公差带图。判定配合性质。 5、确定相应的形位公差（参考矩形花键表） 6、确定表面粗糙度数值 7、将

19、所求数值及符号标在图上。 图示 减速器中有一传动轴与 一零件孔采用平键平键联结， 要求键在轴槽和毂槽中均 固定，且承受的载荷不大 ，轴与孔的直径为60mm, 现选定键的公称尺寸为 18mm11mm。求： 29 2 . 0 0 7 2 . 0 0 4 . 4 2 . 0 0 7 0 2 . 0 53 2 . 0 0 4 . 4 2 . 0 0 4 .64 解： 1、确定槽宽的配合性质。 根据题意，键在轴槽和毂槽中均固定，且承受载荷不大， 故为一般联结。（见P222表11-2） 解出键用国标h9, 轴槽用N9, 毂槽用Js9 2、确定轴槽及毂槽深度基本尺寸及其上下偏差？ 根据上述已知条件，查P22

20、2表11-3 毂槽t1= 计算标注尺寸： = （对调上下偏差） =（上下偏差不变） 轴槽t= 轴槽=60- 毂槽=60+ 30 0 043. 0 18 0 043. 0 18 0215. 018 3、确定键宽、轴槽宽及毂槽宽度基本尺寸的上下偏差？ 轴槽宽18N9= 毂槽宽18Js9= 4、画出配合公差带图。 判定配合性质。 5、确定相应的形位公差（参考矩形花键表） （见P226表11-9） 根据键宽b=18,一般用途，选取对称度公差=0.018。 轴槽毂槽对称度的基准均是中心线。用代号A、B。 键宽18h9= 属于过渡配合。 （见表（见表11-4；11-3） 31 7、将所求数值及符号标在图上

21、。 6、确定表面粗糙度数值（见P227） 按规定轴键槽、轮毂键槽的两个侧面Ra=1.63.2um, 轴键槽、轮毂键槽的底面Ra=6.3 um 32 课上练习：花键标注如图示 求： 1、指出该花键的键数和三个主要参数的基本尺寸。 2、查表确定内外花键各尺寸的极限偏差。 3、分析各处的配合性质。（画图、计算X、Y） 33 033. 0 0 23 052. 0 0 26 048. 0 0 6 007. 0 040. 0 23 300. 0 384. 0 26 010 . 0 028 . 0 6 解1：（求花键数、小径、大径、键宽） 花键数N=6小径d=23大径D=26键宽B=6 解2、（确定内外花键

22、各尺寸的极限偏差） （在p18；p2427）查表2-4，IT=? 表2-7，表2-8EI=?;es=? 因 IT=33 因 IT=52 外花键轴： 因 IT=33 es=-7 因 IT=84 es=-300 因 IT=18 es=-10 6f8= 26a10= 23g6= 因 IT=48 23H8= 6H10= 26H9= 内花键孔： 34 解3：分析各处的配合性质 1）小径d出的配合性质 （1）小径d 的配合公差带图 （2）计算配合间隙（3）结论： Xmax=33-（-40）=70 Xmin=0-（-7）=7 2）大径D出的配合性质 （1）大径D 的配合公差带图（2）计算配合间隙（3）结论：

23、 Xmax=52-（-300）=352 Xmin=0-（-384）=384 间隙配合。 间隙配合 033. 0 0 23d孔= 007. 0 040. 0 23 d轴= 052. 0 0 26 D孔= 300. 0 384. 0 26 D轴= 35 3）键宽B出的配合性质 （1）键宽 B 的配合公差带图 （2）计算配合间隙 Xmax=48-（-28）=76 Xmin=0-（-10）=10 （3）结论：间隙配合 048. 0 0 6 B孔= 010. 0 028. 0 6 B轴= 36 有一变速器6级精度齿轮的花键孔与花键轴的联 结采用小径定心矩形花键滑动配合，要求定心精度高， 设内外花键的公称尺寸为832366，结合长度60mm， 作用长度80mm，图形如下。 求： 1、内外花键的公差代号。 2、内外花键的极限尺寸。 3、工作表面的形位公差。 4、将各结果标注在装配图上和零件图上。 没 课上测验： 37 解1：确定内外花键的公差代号。 分析题意： 要求滑动配合，所以是一般用途。 定心精度要求高，应按国家标准用d定心。 查P225表11-7（一般用途