互換性與技術(shù)測(cè)量第9章.ppt

1、第9章 鍵與花鍵聯(lián)結(jié)的互換性,9.1 單鍵聯(lián)結(jié)的互換性 9.2 花鍵聯(lián)結(jié)的互換性 9.3 矩形花鍵的標(biāo)注及測(cè)量 思考題與習(xí)題,9.1 單鍵聯(lián)結(jié)的互換性 9. 1. 1 概述 單鍵（通常稱鍵）分為平鍵、半圓鍵、切向鍵和楔鍵等幾種，其中平鍵應(yīng)用最為廣泛。 平鍵又可分為導(dǎo)向平鍵和普通平鍵，前者用于導(dǎo)向聯(lián)結(jié)，后者用于固定聯(lián)結(jié)。 平鍵聯(lián)結(jié)是由鍵、軸槽和輪轂槽三部分組成的，其結(jié)合尺寸有鍵寬、鍵槽寬（軸槽寬和輪轂槽寬）、 鍵高、槽深和鍵長等參數(shù)。平鍵聯(lián)結(jié)的幾何參數(shù)如圖9-1 所示。其參數(shù)值見附表9-1。 ,圖 9-1 平鍵聯(lián)結(jié)的幾何參數(shù),9. 1. 2 平鍵聯(lián)結(jié)的公差與配合 1. 尺寸公差帶 由于平鍵聯(lián)結(jié)是

2、通過鍵的側(cè)面與軸槽和輪轂槽的側(cè)面相互接觸來傳遞扭矩的，因此在平鍵聯(lián)結(jié)的結(jié)合尺寸中，鍵和鍵槽的寬度是配合尺寸，應(yīng)規(guī)定較為嚴(yán)格的公差。其余的尺寸為非配合尺寸，可以規(guī)定較松的公差。 ,在鍵寬與鍵槽寬的配合中，鍵寬相當(dāng)于廣義的“軸”， 鍵槽寬相當(dāng)于廣義的“孔”。由于鍵寬同時(shí)要與軸槽寬和輪轂槽寬配合，而且配合性質(zhì)往往又不同， 還由于平鍵是由精（冷）拔鋼制成的，符合極限與配合基軸制的選擇原則，因此平鍵配合采用基軸制。其尺寸大小是根據(jù)軸的直徑進(jìn)行選取的。 ,GB/T 10962003普通平鍵鍵槽的剖面尺寸及公差對(duì)鍵寬規(guī)定 h8 一種公差帶；對(duì)軸槽和輪轂鍵槽寬各規(guī)定 H9、N9、P9 和 D10、JS9、P9

3、 三種公差帶， 構(gòu)成三種不同性質(zhì)的配合，以滿足各種不同用途的需要。鍵寬、鍵槽寬、輪轂槽寬 b 的公差帶如圖9-2 所示。,圖 9-2 平鍵聯(lián)結(jié)的配合性質(zhì),2. 鍵聯(lián)結(jié)的形位公差 為保證鍵側(cè)與鍵槽側(cè)面之間有足夠的接觸面積，避免裝配困難，應(yīng)分別對(duì)鍵槽對(duì)軸的軸線和輪轂槽對(duì)孔的軸線規(guī)定對(duì)稱度公差，對(duì)稱度公差按GB / T 1184 1996形狀和位置公差規(guī)定選取，一般取79 級(jí)。,當(dāng)鍵長 L 與鍵寬 b 之比大于或等于 8 時(shí)，應(yīng)對(duì)鍵寬 b 的兩工作側(cè)面在長度方向上規(guī)定平行度公差， 平行度公差應(yīng)按形狀和位置公差的規(guī)定選取。 當(dāng) b6時(shí)，平行度公差選 7 級(jí)；當(dāng) b636時(shí)，平行度公差選 6 級(jí)；當(dāng) b

4、37時(shí)，平行度公差選 5 級(jí)。 ,3. 鍵聯(lián)結(jié)的表面粗糙度 軸槽和輪轂槽兩側(cè)面的粗糙度參數(shù) Ra 值推薦為1.63.2 m，底面的粗糙度參數(shù) Ra 值為6.3 m。 軸槽的剖面尺寸、形位公差及表面粗糙度在圖樣上的標(biāo)注見圖1-3。根據(jù)GB/T 10962003，查附表9-2得12N9（00.043）， 16N9（00.043）；查附表4-4形狀和位置公差對(duì)稱度8級(jí)為0.02；軸槽兩側(cè)面的粗糙度參數(shù) Ra 值為3.2 m，底面的粗糙度參數(shù) Ra值為6.3 m。 ,9. 1. 3 單鍵的測(cè)量 在單件、小批量生產(chǎn)中，鍵槽寬度和深度一般用游標(biāo)卡尺、千分尺等通用測(cè)量工具來測(cè)量。 在成批量生產(chǎn)中可用量塊或極

5、限量規(guī)來檢測(cè)，如圖9-3所示。,圖 9-3 鍵槽尺寸檢測(cè)的極限量規(guī) (a) 鍵槽寬量規(guī)； (b) 輪轂槽深量規(guī)； (c) 軸槽深量規(guī),9.2 花鍵聯(lián)結(jié)的互換性 9. 2. 1 概述 花鍵聯(lián)結(jié)是由內(nèi)花鍵（花鍵孔）和外花鍵（花鍵軸）兩個(gè)零件組成的。與單鍵聯(lián)結(jié)相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是定心和導(dǎo)向精度高，承載能力強(qiáng)，因而在機(jī)械中獲得廣泛應(yīng)用。花鍵聯(lián)結(jié)可用作固定聯(lián)結(jié)，也可用作滑動(dòng)聯(lián)結(jié)?；ㄦI聯(lián)結(jié)按其截面形狀的不同，可分為矩形花鍵、 漸開線花鍵、三角形花鍵等幾種，其中矩形花鍵應(yīng)用最廣。,1. 矩形花鍵的主要參數(shù) 國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11442001規(guī)定了矩形花鍵的基本尺寸大徑D、小徑d、鍵寬和鍵槽寬B, 如圖9-4所

6、示。 為了便于加工和測(cè)量，鍵數(shù)規(guī)定為偶數(shù)，有6，8，10三種。按承載能力，矩形花鍵分為輕系列、中系列兩個(gè)系列。中系列的鍵高尺寸較大，承載能力強(qiáng)； 輕系列的鍵高尺寸較小，承載能力較低。矩形花鍵的基本尺寸系列見附表 9-3。 ,圖 9-4 矩形花鍵的主要尺寸,2. 矩形花鍵聯(lián)結(jié)的定心方式 矩形花鍵聯(lián)結(jié)有三個(gè)結(jié)合面，即大徑結(jié)合面、小徑結(jié)合面和鍵側(cè)結(jié)合面。要保證三個(gè)結(jié)合面同時(shí)達(dá)到高精度的配合是很困難的，也沒有必要。因此，為了保證使用性質(zhì)，改善加工工藝，只要選擇其中一個(gè)結(jié)合面作為主結(jié)合面，對(duì)其尺寸規(guī)定較高的精度，作為主要配合尺寸，以確定內(nèi)、外花鍵的配合性質(zhì)，并起定心作用，則該表面稱為定心表面。理論上每個(gè)

7、結(jié)合面都可以作為定心表面，GB/T 11442001中規(guī)定矩形花鍵以小徑的結(jié)合面為定心表面，即小徑定心，如圖9-5所示。 ,圖 9-5 矩形花鍵的小徑定心,小徑定心有一系列優(yōu)點(diǎn)，是國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定矩形花鍵以小徑結(jié)合面為定心表面的主要原因。因?yàn)椋捎眯蕉ㄐ臅r(shí)，熱處理后的變形可用內(nèi)圓磨修復(fù)，而且內(nèi)圓磨可達(dá)到更高的尺寸精度和更高的表面粗糙度要求。同時(shí)，外花鍵小徑精度可用成形磨削保證。 所以小徑定心精度高，定心穩(wěn)定性好，而且使用壽命長， 更有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高。,當(dāng)選用大徑定心時(shí)，內(nèi)花鍵定心表面的精度依靠拉刀保證，而當(dāng)花鍵定心表面硬度要求高時(shí)，如HRC40以上，熱處理后的變形難以用拉刀修正。當(dāng)內(nèi)花鍵定心

8、表面的粗糙度要求較高時(shí)，如 Ra0.40 m，用拉削工藝很難保證達(dá)到要求。在單件小批量生產(chǎn)、大規(guī)格的花鍵中，內(nèi)花鍵也難以使用拉削工藝（因?yàn)檫@種加工方法經(jīng)濟(jì)性不好）。,9. 2. 2 矩形花鍵結(jié)合的公差與配合 1. 矩形花鍵的尺寸公差 內(nèi)、外花鍵定心小徑、非定心大徑和鍵寬（鍵槽寬）的尺寸公差帶分一般用和精密傳動(dòng)用兩類。其內(nèi)、外花鍵的尺寸公差帶見表9-2。為減少專用刀具和量具的數(shù)量（如拉刀和量規(guī)），花鍵聯(lián)結(jié)采用基孔制配合。,注： 精密傳動(dòng)用的內(nèi)花鍵，當(dāng)需要控制鍵側(cè)配合間隙時(shí)，槽寬可 選用H7, 一般情況可選用H9。 當(dāng)內(nèi)花鍵公差帶為H6和H7時(shí)，允許與提高一級(jí)的外花鍵配合。,對(duì)一般用的內(nèi)花鍵槽寬規(guī)

9、定了兩種公差帶。加工后不再熱處理的，公差帶為H9；加工后需要進(jìn)行熱處理，其鍵槽寬的變形不易修正，為補(bǔ)償熱處理變形的， 公差帶為H11。對(duì)于精密傳動(dòng)用內(nèi)花鍵，當(dāng)聯(lián)結(jié)要求鍵側(cè)配合間隙較小時(shí)，槽寬公差帶選用H7, 一般情況選用H9。 ,定心直徑 d 的公差帶，在一般情況下，內(nèi)、外花鍵取相同的公差等級(jí)。這個(gè)規(guī)定不同于普通光滑孔、軸配合，主要是考慮到花鍵采用小徑定心使加工難度由內(nèi)花鍵轉(zhuǎn)為外花鍵。但在有些情況下，內(nèi)花鍵允許與提高一級(jí)的外花鍵配合。公差帶為H7的內(nèi)花鍵可以與公差帶為f6、g6、h6 的外花鍵配合，公差帶為H6的內(nèi)花鍵可以與公差帶為 f5、g5、h5 的外花鍵配合。這主要是考慮矩形花鍵常用來作

10、為齒輪的基準(zhǔn)孔，在貫徹齒輪標(biāo)準(zhǔn)過程中，有可能出現(xiàn)外花鍵的定心直徑公差等級(jí)高于內(nèi)花鍵的定心直徑公差等級(jí)的情況。 ,2. 矩形花鍵公差與配合的選擇 花鍵尺寸公差帶選用的一般原則是：定心精度要求高或傳遞扭矩大時(shí)，應(yīng)選用精密傳動(dòng)用的尺寸公差帶。反之，可選用一般用的尺寸公差帶。 內(nèi)、外花鍵的配合（裝配形式）分為滑動(dòng)、緊滑動(dòng)和固定三種。其中，滑動(dòng)聯(lián)結(jié)的間隙較大; 緊滑動(dòng)聯(lián)結(jié)的間隙次之; 固定聯(lián)結(jié)的間隙最小。,內(nèi)、外花鍵在工作中只傳遞扭矩而無相對(duì)軸向移動(dòng)時(shí)，一般選用配合間隙最小的固定聯(lián)結(jié)。除傳遞扭矩外，內(nèi)、外花鍵之間還要有相對(duì)軸向移動(dòng)時(shí)，應(yīng)選用滑動(dòng)或緊滑動(dòng)聯(lián)結(jié)。移動(dòng)頻繁，移動(dòng)距離長，則應(yīng)選用配合間隙較大的滑

11、動(dòng)聯(lián)結(jié)，以保證運(yùn)動(dòng)靈活及配合面間有足夠的潤滑油層。為保證定心精度要求，或?yàn)槭构ぷ鞅砻孑d荷分布均勻及為減少反向所產(chǎn)生的空程和沖擊，對(duì)定心精度要求高、傳遞的扭矩大、運(yùn)轉(zhuǎn)中需經(jīng)常反轉(zhuǎn)等的聯(lián)結(jié)，則應(yīng)用配合間隙較小的緊滑動(dòng)聯(lián)結(jié)。表9-3列出了幾種配合應(yīng)用情況的推薦，可供設(shè)計(jì)時(shí)參考。,9. 2. 3 矩形花鍵的形位公差和表面粗糙度 1. 矩形花鍵的形位公差 內(nèi)、外花鍵加工時(shí)，不可避免地會(huì)產(chǎn)生形位誤差。為在花鍵聯(lián)結(jié)中避免裝配困難，并使鍵側(cè)和鍵槽側(cè)受力均勻，國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)矩形花鍵規(guī)定了形位公差，包括小徑 d 的形狀公差和花鍵的位置度公差等。當(dāng)花鍵較長時(shí)， 還可根據(jù)產(chǎn)品性能自行規(guī)定鍵側(cè)對(duì)軸線的平行度公差。,(1）小

12、徑結(jié)合面遵守包容要求。小徑 d 是花鍵聯(lián)結(jié)中的定心尺寸，要保證花鍵的配合性能，其定心表面的形狀公差和尺寸公差的關(guān)系遵守包容要求， 即當(dāng)小徑 d 的實(shí)際尺寸處于最大實(shí)體狀態(tài)時(shí)，它必須具有理想形狀。只有當(dāng)小徑 d 的實(shí)際尺寸偏離最大實(shí)體狀態(tài)時(shí)，才允許有形狀誤差。,(2）花鍵的位置度公差遵守最大實(shí)體要求?；ㄦI的位置度公差綜合控制花鍵各鍵之間的角位移、各鍵對(duì)軸線的對(duì)稱度誤差以及各鍵對(duì)軸線的平行度誤差等。在大批量生產(chǎn)條件下，一般用花鍵綜合量規(guī)檢驗(yàn)。因此，位置度公差遵守最大實(shí)體要求，其圖樣標(biāo)注如圖 9-6 所示。 ,圖 9-6 花鍵位置度公差的標(biāo)注 (a） 內(nèi)花鍵； (b） 外花鍵,鍵和鍵槽的位置度公差見

13、表9-4。 表9-4 矩形花鍵的位置度公差（摘自GB/T 11442001）,mm,(3）鍵與鍵槽的對(duì)稱度公差遵守獨(dú)立原則。為了保證內(nèi)、外花鍵裝配，并能傳遞扭矩或運(yùn)動(dòng)，一般應(yīng)使用綜合花鍵量規(guī)檢驗(yàn)，控制其形位誤差。但當(dāng)在單件小批量生產(chǎn)條件下，或當(dāng)產(chǎn)品試制時(shí)，沒有綜合量規(guī)，為了控制花鍵的形位誤差，一般在圖樣上分別規(guī)定花鍵的對(duì)稱度和等分度公差。其對(duì)稱度公差在圖 樣上的標(biāo)注如圖9-7所示?；ㄦI的對(duì)稱度公差遵守獨(dú)立原則，表9-5為花鍵的對(duì)稱度公差。,圖 9-7 花鍵對(duì)稱度公差的標(biāo)注 (a） 內(nèi)花鍵； (b） 外花鍵,表9-5 矩形花鍵的對(duì)稱度公差（摘自GB/T 11442001）,mm,2. 矩形花鍵的

14、表面粗糙度 矩形花鍵結(jié)合面的表面粗糙度要求見表9-6。 表 9-6 矩形花鍵的表面粗糙度推薦值 m,9.3 矩形花鍵的標(biāo)注及測(cè)量 9. 3. 1 花鍵的標(biāo)注 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，圖樣上矩形花鍵的配合代號(hào)和尺寸公差帶代號(hào)應(yīng)按花鍵規(guī)格所規(guī)定的次序標(biāo)注，依次包括鍵數(shù) N、小徑 d、 大徑 D、鍵寬 B 以及基本尺寸的公差帶代號(hào)。 例如：矩形花鍵數(shù) N 為10，小徑 d 為72H7 / f7, 大徑 D 為78H10/a11, 鍵寬 B 為12H11/d10的標(biāo)記為,花鍵規(guī)格NdDB， 即10727812 花鍵副 內(nèi)花鍵 外花鍵,9. 3. 2 花鍵的測(cè)量 花鍵的測(cè)量分為單項(xiàng)測(cè)量和綜合檢驗(yàn), 也可以說對(duì)于定

15、心小徑、鍵寬、大徑的三個(gè)參數(shù)檢驗(yàn)，而每個(gè)參數(shù)都有尺寸、位置、表面粗糙度的檢驗(yàn)。 1. 單項(xiàng)測(cè)量 對(duì)于單件小批量生產(chǎn)，采用單項(xiàng)測(cè)量。 測(cè)量時(shí)，花鍵的尺寸和位置誤差使用千分尺、游標(biāo)卡尺、指示表等常用計(jì)量器具分別測(cè)量。,2. 綜合檢驗(yàn) 對(duì)于大批量生產(chǎn)，先用花鍵位置量規(guī)（塞規(guī)或環(huán)規(guī)）同時(shí)檢驗(yàn)花鍵的小徑, 大徑, 鍵寬及大、小徑的同軸度誤差, 各鍵（鍵槽）的位置度誤差等。若位置量規(guī)能自由通過，說明花鍵是合格的。用位置量規(guī)檢驗(yàn)合格后，再用單項(xiàng)止端塞規(guī)或普通計(jì)量器具檢驗(yàn)其小徑、大徑及鍵槽寬的實(shí)際尺寸是否超越其最小實(shí)體尺寸。矩形花鍵位置量規(guī)如圖9-8所示。矩形花鍵量規(guī)分綜合通規(guī)和單項(xiàng)止規(guī)，其具體規(guī)定見GB/T 114