第8章 鍵和花鍵的互換性

鍵和花鍵聯(lián)結(jié)的精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)第8章《機(jī)械精度設(shè)計(jì)與檢測(cè)》課程組制作中南林業(yè)科技大學(xué)精品課程本章重點(diǎn)矩形花鍵的定心方式及其主要尺寸的公差配合。本章內(nèi)容

8.1鍵聯(lián)結(jié)的應(yīng)用與種類

8.2平鍵聯(lián)結(jié)的精度設(shè)計(jì)

8.3花鍵聯(lián)結(jié)的種類和特點(diǎn)

8.4矩形花鍵聯(lián)結(jié)的精度設(shè)計(jì)與標(biāo)注8.1鍵聯(lián)結(jié)的應(yīng)用與種類鍵和花鍵通常用于軸與軸上的傳動(dòng)件之間的可拆卸聯(lián)結(jié)，用以傳遞扭矩和運(yùn)動(dòng)；當(dāng)聯(lián)結(jié)件間有軸向相對(duì)移動(dòng)時(shí)，還可以起導(dǎo)向作用。有些還能實(shí)現(xiàn)軸向固定以傳遞軸向力。8.1鍵聯(lián)結(jié)的應(yīng)用與種類平鍵的分類：常用的鍵聯(lián)結(jié)有平鍵（包括普通平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵）、半圓鍵、切向鍵和楔鍵聯(lián)結(jié)，其中以平鍵聯(lián)結(jié)應(yīng)用最廣泛。8.1鍵聯(lián)結(jié)的應(yīng)用與種類A型平鍵B型平鍵A型導(dǎo)向平鍵半圓鍵C型楔鍵B型楔鍵鉤頭楔鍵切向鍵C型平鍵8.1鍵聯(lián)結(jié)的應(yīng)用與種類普通平鍵用于靜聯(lián)接，即輪轂與軸之間無(wú)相對(duì)移動(dòng)的聯(lián)接。導(dǎo)向平鍵和滑鍵用于動(dòng)聯(lián)接，即輪轂與軸之間有軸向相對(duì)移動(dòng)的聯(lián)接?；ㄦI的分類：花鍵聯(lián)結(jié)分為矩形花鍵、漸開(kāi)線花鍵和三角形花鍵聯(lián)結(jié)，其中以矩形花鍵聯(lián)結(jié)應(yīng)用最廣泛。8.1鍵聯(lián)結(jié)的應(yīng)用與種類外花鍵內(nèi)花鍵齒輪與內(nèi)花鍵齒輪與外花鍵8.1鍵聯(lián)結(jié)的應(yīng)用與種類花鍵聯(lián)結(jié)與平鍵聯(lián)結(jié)相比，花鍵聯(lián)結(jié)具有定心精度和導(dǎo)向精度高、承載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。但花鍵的制造工藝比單鍵復(fù)雜，制造成本相對(duì)較高。8.2平鍵聯(lián)結(jié)的精度設(shè)計(jì)8.2.1平鍵聯(lián)結(jié)的公差與配合

8.2.2平鍵聯(lián)結(jié)的形位公差

8.2.3平鍵聯(lián)結(jié)的表面粗糙度

8.2.4平鍵聯(lián)結(jié)的檢測(cè)8.2平鍵聯(lián)結(jié)的精度設(shè)計(jì)LAAA—Abd-ttd+t1hd8.2.1平鍵聯(lián)結(jié)的形位公差平鍵聯(lián)結(jié)是應(yīng)用最廣的單鍵聯(lián)結(jié)，主要分為普通平鍵和導(dǎo)向平鍵。平鍵聯(lián)結(jié)是由鍵、軸鍵槽、輪轂鍵槽構(gòu)成。在工作時(shí)，通過(guò)鍵的側(cè)面與軸槽和輪轂槽的側(cè)面相互接觸來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。輪轂槽鍵軸鍵槽平鍵聯(lián)結(jié)中有鍵（槽）的長(zhǎng)度、寬度、深度及高度等參數(shù)。其幾何參數(shù)圖樣標(biāo)注如圖。8.2.1平鍵聯(lián)結(jié)的形位公差由于扭矩的傳遞是通過(guò)鍵和鍵槽側(cè)面來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此國(guó)標(biāo)（GB/T1096－2003《平鍵、鍵和鍵槽的剖面尺寸》）把鍵（槽）的寬度b作為配合尺寸，其公差帶見(jiàn)圖。8.2.1平鍵聯(lián)結(jié)的形位公差+0-bh9H9D10h9N9JS9h9P9鍵寬公差帶軸槽公差帶輪轂公差帶較松鍵聯(lián)結(jié)一般鍵聯(lián)結(jié)較緊鍵聯(lián)結(jié)P98.2.1平鍵聯(lián)結(jié)的形位公差平鍵聯(lián)結(jié)采用基軸制，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鍵寬只規(guī)定了一種公差帶h9。通過(guò)改變軸槽寬和輪轂槽寬的公差帶來(lái)實(shí)現(xiàn)不同配合，便于鍵作為標(biāo)準(zhǔn)件集中生產(chǎn)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)平鍵聯(lián)結(jié)規(guī)定了三種聯(lián)結(jié)類型，即較松鍵聯(lián)結(jié)、一般鍵聯(lián)結(jié)和較緊鍵聯(lián)結(jié)，三種配合的性質(zhì)與主要應(yīng)用場(chǎng)合參見(jiàn)表。由于鍵槽形位誤差的影響，鍵聯(lián)結(jié)配合的實(shí)際松緊程度比理論上要緊。8.2.1平鍵聯(lián)結(jié)的形位公差標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了平鍵聯(lián)結(jié)中的鍵長(zhǎng)和軸槽長(zhǎng)度的公差帶分別采用h14和H14

。8.2.1平鍵聯(lián)結(jié)的形位公差8.2.2平鍵聯(lián)結(jié)的形位公差在鍵聯(lián)結(jié)中除了對(duì)有關(guān)尺寸有公差要求外，對(duì)有關(guān)表面的形狀和位置也有公差要求。為了保證鍵側(cè)與鍵槽之間有足夠的接觸面積，避免工作面負(fù)荷不均勻，對(duì)中性不好，影響聯(lián)結(jié)的松緊程度和裝配，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鍵和鍵槽的形位公差作了如下規(guī)定：（1）軸槽對(duì)軸、輪轂槽對(duì)孔軸線的對(duì)稱度，根據(jù)不同要求和寬度b，按GB/T1184－2001中的對(duì)稱度公差7～9級(jí)選取。8.2.2平鍵聯(lián)結(jié)的形位公差（2）當(dāng)鍵長(zhǎng)L與鍵寬b之比大于或等于8時(shí)，鍵槽兩側(cè)面對(duì)軸線的平行度要求，應(yīng)符合GB/T1184－2001的規(guī)定：當(dāng)b≤6mm時(shí)，公差等級(jí)取7級(jí)；當(dāng)b≥8～36mm時(shí)，公差等級(jí)取6級(jí)；當(dāng)b≥40mm時(shí)，公差等級(jí)取5級(jí)。8.2.2平鍵聯(lián)結(jié)的形位公差8.2.3平鍵聯(lián)結(jié)的表面粗糙度平鍵和鍵槽表面粗糙度Ra的選用，對(duì)于配合面一般?。?.6～6.3）μm；其它非配合面取6.3μm。8.2.4平鍵聯(lián)結(jié)的檢測(cè)平鍵和鍵槽的尺寸檢測(cè)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，檢測(cè)的項(xiàng)目主要有鍵和鍵槽寬度、鍵槽深度及鍵槽對(duì)稱度等。單件、小批生產(chǎn)常用用游標(biāo)卡、千分尺等一些通用計(jì)量器具測(cè)量其寬度和深度，成批生產(chǎn)時(shí)可采用的極限量規(guī)來(lái)檢驗(yàn)鍵槽寬度及對(duì)稱度誤差，當(dāng)對(duì)稱度量規(guī)能插入輪轂或伸入軸槽底，則為合格。對(duì)稱度誤差是位置誤差，故其量規(guī)只有通規(guī)沒(méi)有止規(guī)。8.2.4平鍵聯(lián)結(jié)的檢測(cè)8.2.5應(yīng)用實(shí)例8.2.5應(yīng)用實(shí)例8.3花鍵聯(lián)結(jié)的種類和特點(diǎn)花鍵聯(lián)結(jié)由內(nèi)花鍵（孔）與外花鍵（軸）構(gòu)成，用以傳遞扭矩和軸向運(yùn)動(dòng)?；ㄦI聯(lián)結(jié)可作固定聯(lián)結(jié)，也可作滑動(dòng)聯(lián)結(jié)。按鍵齒形狀的不同，花鍵主要分為矩形花鍵、漸開(kāi)線花鍵和三角形花鍵三種。其中矩形花鍵聯(lián)結(jié)應(yīng)用廣泛。內(nèi)花鍵外花鍵三角形花鍵8.3花鍵聯(lián)結(jié)的種類和特點(diǎn)8.3花鍵聯(lián)結(jié)的種類和特點(diǎn)特點(diǎn)：1、對(duì)中、導(dǎo)向性好、定心精度高；2、各鍵齒承載均勻，承載力大；3、鍵槽淺，對(duì)軸損傷較小；4、加工要用專用設(shè)備，成本高。8.4.1矩形花鍵的主要尺寸及定心方式8.4.2矩形花鍵的公差與配合

8.4.3矩形花鍵的形位公差

8.4.4矩形花鍵的表面粗糙度

8.4.5矩形花鍵的檢測(cè)8.4矩形花鍵聯(lián)結(jié)的精度設(shè)計(jì)與標(biāo)注

GB/T1144-2001《矩形花鍵尺寸、公差和檢驗(yàn)》規(guī)定了矩形花鍵的剖面形式、定心形式、尺寸要素、公差等內(nèi)容。矩形花鍵的主要尺寸：小徑d、大徑D、鍵槽寬B。鍵數(shù)規(guī)定為偶數(shù)，分別為6、8、10三種。按承載能力的不同，矩形花鍵可分為中、輕兩個(gè)系列。8.4.1矩形花鍵的主要尺寸及定心方式8.4.1矩形花鍵的主要尺寸及定心方式1.矩形花鍵的主要尺寸矩形花鍵的主要尺寸有大徑D、小徑d、鍵和鍵槽的寬度B，如圖所示。其中(a)為內(nèi)花鍵，（b）為外花鍵。（2）矩形花鍵的定心方式在矩形花鍵聯(lián)結(jié)中，主要要求是保證內(nèi)、外花鍵的同軸度，以及鍵側(cè)面與鍵槽側(cè)面接觸均勻，保證傳遞一定的轉(zhuǎn)矩。為此，必須保證一定的配合性質(zhì)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用小徑定心，即把小徑的結(jié)合面作為定心表面，規(guī)定較高的精度；其它兩個(gè)尺寸規(guī)定較低的精度。

8.4.1矩形花鍵的主要尺寸及定心方式按GB1144—2001中的規(guī)定，矩形花鍵以小徑結(jié)合面作為定心表面，即采用小徑定心。8.4.1矩形花鍵的主要尺寸及定心方式矩形花鍵聯(lián)結(jié)以小徑定心有以下優(yōu)點(diǎn)：①小徑容易保證較高的加工精度和表面硬度，因此能提高耐磨性和花鍵的使用壽命，定心穩(wěn)定性好。②有利于簡(jiǎn)化加工工藝，降低生產(chǎn)成本，能減少成本較高的拉刀規(guī)格，也易于保證表面質(zhì)量。③與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定相一致，便于技術(shù)引進(jìn)，有利于機(jī)械產(chǎn)品的進(jìn)出口貿(mào)易和技術(shù)交流。④有利于齒輪精度標(biāo)準(zhǔn)貫徹配套。8.4.1矩形花鍵的主要尺寸及定心方式一般用途矩形花鍵聯(lián)結(jié)精密傳動(dòng)用矩形花鍵結(jié)合矩形花鍵結(jié)合按其使用要求分類適用于普通機(jī)械，一般可作為7～8級(jí)精度齒輪的基準(zhǔn)孔如用于定心精度要求不高的普通機(jī)床變速箱以及各種減速器中軸與齒輪花鍵孔（內(nèi)花鍵）的聯(lián)結(jié)。適用于精密傳動(dòng)機(jī)械，常用作精密齒輪傳動(dòng)基準(zhǔn)孔，如精密機(jī)床主軸變速箱或6級(jí)以上齒輪用花鍵副等8.4.2矩形花鍵的公差與配合矩形花鍵的公差與配合采用基孔制，目的是減少花鍵拉刀和花鍵塞規(guī)的規(guī)格。定心直徑d的公差等級(jí)高，要求嚴(yán)格，且一般情況下，定心直徑d的公差帶，內(nèi)、外花鍵取相同的公差等級(jí)。8.4.2矩形花鍵的公差與配合8.4.2矩形花鍵的公差與配合滑動(dòng)聯(lián)結(jié)緊滑動(dòng)聯(lián)結(jié)固定聯(lián)結(jié)矩形花鍵按配合類型分類移動(dòng)時(shí)定心精度要求高，傳遞扭矩大或經(jīng)常有反向轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)距離較長(zhǎng)、移動(dòng)頻率高時(shí)時(shí)選用內(nèi)、外花鍵之間要求有軸向相對(duì)移動(dòng)時(shí)選用當(dāng)內(nèi)、外花鍵之間無(wú)軸向相對(duì)移動(dòng)要求時(shí)8.4.3矩形花鍵的形位公差由于矩形花鍵的形位誤差會(huì)影響可裝配性、定心精度和承載的不均勻性，因此國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1144—2001對(duì)矩形花鍵的形位公差按照公差原則作了如下規(guī)定：（1）小徑d的極限尺寸遵守包容原則。因?yàn)榫匦位ㄦI的小徑既是配合尺寸，又是聯(lián)結(jié)的定心尺寸，必須保證其配合性質(zhì)。（2）因?yàn)榛ㄦI的鍵槽寬和鍵寬是花鍵聯(lián)結(jié)的非定心尺寸，在工作中起傳動(dòng)扭矩作用。因此為保證內(nèi)、外花鍵的互換裝配，花鍵的位置度公差應(yīng)遵守最大實(shí)體原則。此時(shí)，位置度公差綜合控制各鍵之間的角度位置，并包括各鍵對(duì)軸線的對(duì)稱度誤差以及鍵側(cè)對(duì)軸線的平行度誤差。檢驗(yàn)方法采用花鍵綜合量規(guī)檢驗(yàn)。它適用于大批量生產(chǎn)的情況。8.4.3矩形花鍵的形位公差8.4.3矩形花鍵的形位公差8.4.3矩形花鍵的形位公差（3）當(dāng)花鍵采用單項(xiàng)檢驗(yàn)法時(shí)，在圖樣上對(duì)鍵（槽）寬規(guī)定對(duì)稱度公差和等分度公差。此時(shí)，花鍵的對(duì)稱度和等分度公差遵守獨(dú)立原則。它適用于單件、小批生產(chǎn)的情況。

(4)對(duì)于較長(zhǎng)的花鍵，可以根據(jù)產(chǎn)品的性能，自行規(guī)定鍵（槽）側(cè)對(duì)小徑d軸線的平行度公差。8.4.3矩形花鍵的形位公差8.4.3矩形花鍵的形位公差8.4.3矩形花鍵的形位公差另外，在分析花鍵的加工質(zhì)量、產(chǎn)生廢品的原因、制造花鍵刀具、量具以及首件檢查和抽樣中也可能進(jìn)行對(duì)稱度檢查。由于形位誤差的影響，矩形花鍵各結(jié)合面的配合均比預(yù)定的要緊。8.4.3矩形花鍵的形位公差8.4.4矩形花鍵的表面粗糙度注：在新標(biāo)準(zhǔn)中，鍵側(cè)的數(shù)值都擴(kuò)大一倍8.4.4矩形花鍵的標(biāo)注方式矩形花鍵的標(biāo)記代號(hào)，依次包括以下項(xiàng)目：鍵數(shù)N、小徑d、大徑D、鍵（槽）寬B，其各自的公差帶代號(hào)或配合代號(hào)標(biāo)注于各基本尺寸之后?；ㄦI副：GB/T1144－2001內(nèi)花鍵：6×28H7×34H10×7H11GB/T1144－2001外花鍵：6×28f7×34a11×7d10GB/T1144－20018.4.4矩形花鍵的標(biāo)注方式8.4.5花鍵聯(lián)結(jié)的檢測(cè)花鍵檢測(cè)分為單項(xiàng)檢測(cè)和綜合檢測(cè)。在單件小批量生產(chǎn)