键和花键的公差与配合(2)课件

1、主要内容：主要内容：9.1 键联结键联结9.2 花键联结花键联结目的和要求：目的和要求： 1 1、了解平键连接的的特点；掌握平键连接的公差与配合、了解平键连接的的特点；掌握平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；形位公差和表面粗糙度的选用与标注；2 2、了解矩形花键连接的特点；掌握矩形花键连接的定心方、了解矩形花键连接的特点；掌握矩形花键连接的定心方式；公差与配合、形位公差和表面粗糙度的选用与标注；式；公差与配合、形位公差和表面粗糙度的选用与标注；3 3、了解平键与矩形花键连接采用的基准制及检测方法；、了解平键与矩形花键连接采用的基准制及检测方法；概概 述述一、键连接的用途一、

2、键连接的用途 键与花键是机械传动中用来键与花键是机械传动中用来传递扭矩和运动传递扭矩和运动的一种连的一种连接件。广泛用于轴与轴上传动件之间的可拆卸连接，用于接件。广泛用于轴与轴上传动件之间的可拆卸连接，用于传递扭矩；但轴与传动件之间有轴向相对运动要求时，键、传递扭矩；但轴与传动件之间有轴向相对运动要求时，键、花键连接还能起花键连接还能起导向导向作用。如下图示：作用。如下图示：二、键连接的分类二、键连接的分类分为分为单键单键连接和连接和花键花键连接两类。连接两类。1.1.单键连接单键连接 键的种类很多，主要可分为键的种类很多，主要可分为平键、半圆键和楔键平键、半圆键和楔键等几等几种，统称为单键，

3、其中种，统称为单键，其中平键应用最广平键应用最广。平键又可分为普通。平键又可分为普通平键和导向平键。平键和导向平键。 普通平键一般用于固定联结，而导向平键用于可移动普通平键一般用于固定联结，而导向平键用于可移动的联结。的联结。特点：特点：平键对中性好，制造、装配均较方便。平键对中性好，制造、装配均较方便。 2.2.花键连接花键连接 花键按键轮廓的形状不同分为花键按键轮廓的形状不同分为矩形花键、渐开线花键和矩形花键、渐开线花键和三角形花键三角形花键等，其中等，其中矩形花键应用最多矩形花键应用最多。 矩形花键矩形花键机床、一般机械中应用较广，承载中等负荷；机床、一般机械中应用较广，承载中等负荷；

4、三角形花键三角形花键常用于薄壁零件的连接。常用于薄壁零件的连接。特点：特点：强度高、承载能力强；定心精度高、导向性好。强度高、承载能力强；定心精度高、导向性好。渐开线花键渐开线花键汽车、拖拉机制造业中广泛采用，能自汽车、拖拉机制造业中广泛采用，能自动定心、加工方便、精度高、齿面接触好；动定心、加工方便、精度高、齿面接触好；10.1 单键连接单键连接 键连接是通过键的侧面分别与轴槽和轮毂槽的侧面相互键连接是通过键的侧面分别与轴槽和轮毂槽的侧面相互接触来传递运动和扭矩的。如图所示。接触来传递运动和扭矩的。如图所示。 因此，键宽和键槽宽因此，键宽和键槽宽b是决定配合性质的是决定配合性质的主要互换性参

5、主要互换性参数数，是，是配合尺寸配合尺寸，应规定较小的公差。，应规定较小的公差。一、平键连接的几何参数一、平键连接的几何参数1.1.剖面尺寸剖面尺寸 平键连接的主要尺寸如图所示，其中平键连接的主要尺寸如图所示，其中b为键宽与键槽宽，为键宽与键槽宽，t1 与与t2分别为轴槽和轮毂槽的深度，分别为轴槽和轮毂槽的深度，h为键高，为键高， d为轴和轮毂槽直为轴和轮毂槽直径；径； 另外还有键长另外还有键长L。键宽与键槽宽。键宽与键槽宽b为配合尺寸，而键的高度为配合尺寸，而键的高度h和长度和长度L以及轴槽深度以及轴槽深度t1和轮毂槽深度和轮毂槽深度t2均为非配合尺寸。均为非配合尺寸。 在设计平键在设计平键

6、连接时，当连接时，当轴径轴径d确定后，确定后，根据根据d就可确就可确定平键的规定平键的规格参数格参数。2.2.尺寸公差带尺寸公差带 键结合的性质表现为与键槽宽的配合，因为键由型钢键结合的性质表现为与键槽宽的配合，因为键由型钢制成，是标准件，所以键连接采用制成，是标准件，所以键连接采用基轴制基轴制配合。国家标准配合。国家标准GB 10951979平键平键 键和键槽的剖面尺寸键和键槽的剖面尺寸对键宽规定对键宽规定了了一种公差带一种公差带 h8，键宽与键槽宽，键宽与键槽宽b的公差带如下图所示。的公差带如下图所示。 对轴和轮毂宽各规定了三种公差带，分别是：轴槽宽：对轴和轮毂宽各规定了三种公差带，分别是

7、：轴槽宽：H9H9、N9N9、P9P9；轮毂槽：；轮毂槽：D10D10、JS9JS9、P9P9；从而构成三种不同性；从而构成三种不同性质的配合。根据不同的使用要求，键与槽宽可以采用不同的质的配合。根据不同的使用要求，键与槽宽可以采用不同的配合，分为配合，分为较松连接、一般连接和较紧连接较松连接、一般连接和较紧连接等三种连接，以等三种连接，以满足各种用途的需要。各种配合的配合性质和适用满足各种用途的需要。各种配合的配合性质和适用场合见下表：场合见下表：国标也对平键连接的非配合尺寸的公差带作出了有关规定，见下表：国标也对平键连接的非配合尺寸的公差带作出了有关规定，见下表：3.键连接的形位公差 键与

8、键槽配合的松紧程度不仅取决于它们的配合尺寸的键与键槽配合的松紧程度不仅取决于它们的配合尺寸的公差带，而且还与它们的配合表面的形位误差有关。因而为公差带，而且还与它们的配合表面的形位误差有关。因而为保证键与键槽之间有足够的接触面积和避免装配困难，应分保证键与键槽之间有足够的接触面积和避免装配困难，应分别规定轴键槽和轮毂槽的对称度公差，即两侧面别规定轴键槽和轮毂槽的对称度公差，即两侧面相对于各自相对于各自的中心平面对称的中心平面对称。对称度公差按。对称度公差按GB/T1184GB/T118419961996取取7 78 8级级。5.5.应用举例应用举例例：例： 有一减速器中的轴和齿轮间采用普通平键

9、连接，已知有一减速器中的轴和齿轮间采用普通平键连接，已知轴和齿轮孔的配合是轴和齿轮孔的配合是试确定：轴槽和轮毂槽的剖面尺寸及其公差带，相应的形位试确定：轴槽和轮毂槽的剖面尺寸及其公差带，相应的形位公差和各个表面的粗糙度参数值，并标注在断面图中。公差和各个表面的粗糙度参数值，并标注在断面图中。 当平键的键长当平键的键长L L与键宽与键宽b b之比大于或等于之比大于或等于8 8时，应规定键宽时，应规定键宽b b的两工作侧面在长度上的平行度要求。当的两工作侧面在长度上的平行度要求。当b6mmb6mm时，公差时，公差等级取等级取7 7级；当级；当b8b836mm36mm时，公差等级取时，公差等级取6

10、6级；当级；当b40mmb40mm时，公差等级取时，公差等级取5 5级。级。 4.4.键连接的表面粗糙度键连接的表面粗糙度 键和键槽键和键槽配合面配合面的表面粗糙度参数值的表面粗糙度参数值RaRa一般取一般取1.6 1.6 6.3m6.3m，非配合面非配合面的的RaRa值取值取12.5m12.5m。 键槽尺寸和形位公差图样标注如下图所示键槽尺寸和形位公差图样标注如下图所示，图，图 a a为轴槽，图为轴槽，图b b为轮毂槽。为轮毂槽。 解：解： 1.查表查表103，得平键尺寸为：，得平键尺寸为：bh1610。 2.确定键连接：轴与齿轮承受一般载荷，故采用正常连确定键连接：轴与齿轮承受一般载荷，故

11、采用正常连接。查表得轴槽和轮毂槽的公差带及轴槽轮毂槽的槽深。接。查表得轴槽和轮毂槽的公差带及轴槽轮毂槽的槽深。 3.形位公差及表面粗糙度：形位公差对称度取形位公差及表面粗糙度：形位公差对称度取8级，得公级，得公差值为差值为 0.020mm；表面粗糙度按要求选取。；表面粗糙度按要求选取。二、平键的检测二、平键的检测 对于平键连接，需要检测的项目有键及键槽宽，轴槽和对于平键连接，需要检测的项目有键及键槽宽，轴槽和轮毂槽的深度及槽的对称度。轮毂槽的深度及槽的对称度。1. 键及键槽宽键及键槽宽 在单件小批量生产时，一般采用通用计量器具（如千分在单件小批量生产时，一般采用通用计量器具（如千分尺、游标卡尺

12、等）测量；在大批量生产时，用极限量规控尺、游标卡尺等）测量；在大批量生产时，用极限量规控制，如下图制，如下图a所示：所示：2. 轴槽和轮毂槽深轴槽和轮毂槽深 在单件小批量生产时，一般用游标卡尺或外径千分尺（在单件小批量生产时，一般用游标卡尺或外径千分尺（d-t1），用游标卡尺或内径千分尺测量轮毂尺寸（），用游标卡尺或内径千分尺测量轮毂尺寸（d+t2）。在）。在大批量生产时，用专用量规，如轮毂槽深度极限量规和轴槽大批量生产时，用专用量规，如轮毂槽深度极限量规和轴槽深极限量规，如上图深极限量规，如上图b、c所示。所示。3. 键槽对称度键槽对称度 在单件小批量生产时，可用分度头、在单件小批量生产时，

13、可用分度头、V型块和百分表测型块和百分表测量，在大批量生产时一般用综合量规检测，如对称度极限量量，在大批量生产时一般用综合量规检测，如对称度极限量规，只要量规通过即为合格。如图所示，规，只要量规通过即为合格。如图所示，图图a为轮毂槽对称度为轮毂槽对称度量规，图量规，图b为轴槽对称度量规。为轴槽对称度量规。10.2 10.2 花键连接花键连接 花键连接是通过花键孔（内花键）和花键轴花键连接是通过花键孔（内花键）和花键轴（外花键）作为连接件以传递扭矩和轴向移动的，（外花键）作为连接件以传递扭矩和轴向移动的，与平键连接相比，具有与平键连接相比，具有定心精度高、导向性好等优定心精度高、导向性好等优点点

14、。同时，由于键数目的增加，键与轴连接成一体，。同时，由于键数目的增加，键与轴连接成一体，轴和轮毂上承受的轴和轮毂上承受的载荷分布比较均匀载荷分布比较均匀，因此可以，因此可以传传递较大的扭矩递较大的扭矩，连接强度高连接强度高，连接也更，连接也更可靠可靠。花键。花键可用作可用作固定连接固定连接，也可用作，也可用作滑动连接滑动连接，在机械结构，在机械结构中应用较多。中应用较多。常见花键有常见花键有矩形花键、渐开线花键、三角形花键矩形花键、渐开线花键、三角形花键，其中最常用的是矩形花键。如下图示：其中最常用的是矩形花键。如下图示：一、矩形花键的基本尺寸一、矩形花键的基本尺寸 矩形花键的主要参数为矩形花

15、键的主要参数为大径大径D、小径、小径d、键宽和键槽宽、键宽和键槽宽B，如图所示：如图所示： 矩形花键尺寸规定了矩形花键尺寸规定了轻、中轻、中两个系列，键数两个系列，键数N有有6键、键、8键和键和10键键三种，便于加工检测。键数随小径增大而增多，三种，便于加工检测。键数随小径增大而增多，轻、中系列合计轻、中系列合计35种规格。种规格。二、矩形花键的定心二、矩形花键的定心 矩形花键连接的矩形花键连接的结合面有三个结合面有三个，即，即大径结合面、小径结大径结合面、小径结合面和键侧结合面合面和键侧结合面。要保证三个结合面同时达到高精度的配合。要保证三个结合面同时达到高精度的配合是很困难的，也是很困难的

16、，也无此必要无此必要。因此，为了保证使用性质和改善加。因此，为了保证使用性质和改善加工工艺，只要选择其中工工艺，只要选择其中一个结合面作为主要配合面一个结合面作为主要配合面，对其尺寸，对其尺寸规定较高的精度，作为只要配合尺寸，以确定内、外花键的配规定较高的精度，作为只要配合尺寸，以确定内、外花键的配合性质，并起定心作用。该表面称为定心表面。合性质，并起定心作用。该表面称为定心表面。 因此矩形花键的因此矩形花键的定心方式有三种定心方式有三种：按：按大径大径D定心、按小定心、按小径径d定心和按键宽定心和按键宽B定心定心。对于起定心作用的尺寸应要求较。对于起定心作用的尺寸应要求较高的配合精度，非定心

17、尺寸要求可低一些，但对键宽这一配高的配合精度，非定心尺寸要求可低一些，但对键宽这一配合尺寸，无论是否起定心作用，都应要合尺寸，无论是否起定心作用，都应要求较高的配合精度求较高的配合精度，因为扭矩是通过因为扭矩是通过键和键槽键和键槽的的侧面侧面传递的。传递的。 国家标准规定采用国家标准规定采用小径小径d定心定心。由于花键结合面的硬度要。由于花键结合面的硬度要求较高，需淬火处理，为了保证定心表面的尺寸精度和形状求较高，需淬火处理，为了保证定心表面的尺寸精度和形状精度，淬火后需要进行磨削加工。精度，淬火后需要进行磨削加工。从加工工艺性来看，小径从加工工艺性来看，小径便于用磨削方法进行精加工便于用磨削

18、方法进行精加工（内花键小径可以在内圆磨床上（内花键小径可以在内圆磨床上磨削，外花键小径可用成形砂轮磨削），磨削，外花键小径可用成形砂轮磨削），因此因此GB/T 11442001规定采用小径规定采用小径d定心。定心。 三、矩形花键的尺寸公差三、矩形花键的尺寸公差 为减少专用刀具、量具的数目（如：拉刀、量规），花为减少专用刀具、量具的数目（如：拉刀、量规），花键联结一般键联结一般采用基孔制采用基孔制。内、外花键的尺寸公差带一般按下。内、外花键的尺寸公差带一般按下表的规定选择。表的规定选择。 国家标准对矩形花键的形位公差作了以下规定：国家标准对矩形花键的形位公差作了以下规定： （1）为了保证定心表面

19、的配合性质，内、外花键小径（定为了保证定心表面的配合性质，内、外花键小径（定心直径）的尺寸公差和形位公差的关系必须心直径）的尺寸公差和形位公差的关系必须采用采用包容要求包容要求。 四、矩形花键的形位公差四、矩形花键的形位公差 由于矩形花键连接表面复杂，键长与键宽比值较大，形由于矩形花键连接表面复杂，键长与键宽比值较大，形位误差对花键连接的装配性能和传递扭矩与运动的性能影响位误差对花键连接的装配性能和传递扭矩与运动的性能影响很大，是影响连接质量的重要因素，因此必须对其加以控制。很大，是影响连接质量的重要因素，因此必须对其加以控制。（2）在大批量生产时，采用花键综合量规来检验矩形花在大批量生产时，

20、采用花键综合量规来检验矩形花键，因此对键宽需要遵守键，因此对键宽需要遵守最大实体最大实体要求。对键和键槽只需要求。对键和键槽只需要规定位置度公差标注相应的位置度公差，图样标注如要规定位置度公差标注相应的位置度公差，图样标注如下下图图所示。所示。 （3）在单件、小批量生产时，对键（键槽）宽规定对称度在单件、小批量生产时，对键（键槽）宽规定对称度公差和等分度公差，并遵守独立原则，两者同值，公差见表，公差和等分度公差，并遵守独立原则，两者同值，公差见表，图样标注如下图所示图样标注如下图所示（4）对于较大的花键，国家标准未作规定，可根据产品性对于较大的花键，国家标准未作规定，可根据产品性能，自行规定键（键槽）侧对小径能，自行规定键（键槽）侧对小径d轴线的平行度公差。轴线的平行度公差。五、矩形花键的表面粗糙度五、矩形花键的表面粗糙度矩形花键的表面粗糙度参数矩形花键的表面粗糙度参数RaRa值，可参考下表。值，可参考下表。10.4 10.4 花键的标注与检测花键的标注与检测一、花键的标注 矩形花键在图样上的标记代号按次序包括矩形花键在图样上的标记代号按次序包括下列项目下列项目：键数键数N小径小径d大径大径D键宽键宽B，其各自的公差带代号和，其各自的公差带代号和精度等级可根据需