《機械測量技術(shù)》第9章-鍵連接的公差與測量

第9章鍵和花鍵的公差與配合課前導讀

鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接廣泛應用于軸和軸上零件（如齒輪、帶輪、聯(lián)軸器、手輪等）之間的聯(lián)接，用以傳遞扭矩和運動，需要時，配合件之間還可以有軸向相對運動。鍵和花鍵聯(lián)接屬于可拆卸聯(lián)接，常用于需要經(jīng)常拆卸和便于裝配之處。本章主要介紹普通平鍵和矩形花鍵聯(lián)接的公差與配合?；A知識

平鍵、花鍵的幾何參數(shù)重點知識

平鍵、花鍵的公差與配合難點知識

平鍵、花鍵的公差配合的選擇

9.1單鍵結(jié)合的互換性9.1.1平鍵聯(lián)接的幾何參數(shù)鍵的分類按其結(jié)構(gòu)形式平鍵半圓鍵切向鍵楔鍵鍵聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)（圖9-1）圖9-19.1.2平鍵的公差與配合

平鍵是標準件，平鍵聯(lián)結(jié)是鍵與軸及輪轂三個零件的配合。國家標準規(guī)定鍵聯(lián)結(jié)采用基軸制配合。

為滿足不同的使用要求，國家標準對平鍵與鍵槽和輪轂槽規(guī)定了正常聯(lián)結(jié)、緊密聯(lián)結(jié)和松聯(lián)結(jié)三種聯(lián)結(jié)類型，對軸和輪轂的鍵槽寬各規(guī)定了三種公差帶，對鍵寬規(guī)定了h9一種公差帶（圖9-2），因此構(gòu)成了三組配合，其配合性質(zhì)及應用可參考表9-1，根據(jù)軸徑確定平鍵的規(guī)格參數(shù)，見表9-1。根據(jù)平鍵的使用要求和應用場合來選擇鍵聯(lián)結(jié)的松緊類型，見表9-2。確定鍵槽、輪轂槽的寬度、深度尺寸和公差，參考表9-1。確定鍵槽的形位公差和各表面的粗糙度要求。平鍵聯(lián)結(jié)的公差與配合的選用:圖9-2聯(lián)接類型尺寸b的公差帶配合性質(zhì)及適用場合鍵軸槽輪轂槽松h9H9D10用于導向平鍵，輪轂可在軸上移動正常N9JS9鍵在軸槽中和輪轂中均固定，用于載荷不大的場合緊密P9P9鍵在軸槽中和輪槽轂中均牢固地固定，用于載荷較大，有沖擊和雙向轉(zhuǎn)矩的場合表9-2鍵和鍵槽的配合

9.1.3平鍵聯(lián)結(jié)的形位公差和表面粗糙度

為保證鍵與鍵槽的側(cè)面具有足夠的接觸面積和避免裝配困難，應分別規(guī)定軸槽對軸線和輪轂槽對孔的軸線的對稱度公差。對稱度公差等級按GB／T1184—1996，一般取7～9級。軸槽與輪轂槽的兩個工作側(cè)面為配合表面，表面粗超度Ra值取1.6～6.3μm。槽底面等為非配合表面，表面粗超度Ra值取6.3μm。

9.1.4應用舉例例9-1有一減速器中的軸和齒輪間采用普通平鍵聯(lián)接，已知軸和齒輪孔的配合是Φ56H7/r6，試確定軸槽和輪轂槽的剖面尺寸及其公差帶、相應的形位公差和各個表面的粗糙度參數(shù)值，并把它們標注在斷面圖中。軸槽深

t=6.0，

d-t=50；2、確定鍵聯(lián)接：減速器中軸與齒輪承受一般載荷，故采用正常聯(lián)接。查表9-1，則軸槽公差帶為16N9（

），輪轂槽公差帶為16JS9（±0.0215）。

輪轂槽深t1=4.3，d+t1=60.3

。解

1、查表9-1，查得直徑為Φ56的軸孔用平鍵的尺寸為

b×h=16×10+0.20+0.2+0.20

3、確定鍵聯(lián)接形位公差和表面粗糙度：軸槽對軸線及輪轂槽對孔軸線的對稱度公差按GB/T1184—1996中的8級選取，公差值為0.020mm。軸槽及輪轂槽側(cè)面表面粗糙度Ra值為3.2μm，底面為6.3μm。圖樣標注如圖9-4所示。圖9-39.2

矩形花鍵結(jié)合的互換性與平鍵聯(lián)結(jié)相比花鍵聯(lián)結(jié)具有定心精度高、導向性好、軸和輪轂上承受的負荷分布比較均勻、傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，而且強度高，聯(lián)結(jié)更可靠等特點?；ㄦI按其鍵齒形狀分為矩形花鍵，漸開線花鍵兩種，本節(jié)討論應用最廣的矩形花鍵。矩形花鍵聯(lián)結(jié)由內(nèi)花鍵（花鍵孔）與外花鍵（花鍵軸）構(gòu)成，用于傳遞轉(zhuǎn)矩和運動。其聯(lián)結(jié)應保證內(nèi)花鍵與外花鍵的同軸度、聯(lián)結(jié)強度和傳遞強度的可靠性，對要求軸向滑動的聯(lián)結(jié)，還應保證導向精度。矩形花鍵聯(lián)結(jié)的特點:9.2.1矩形花鍵的主要尺寸按承載能力，矩形花鍵分為中、輕兩個系列。對同一小徑，兩個系列的鍵數(shù)相同，鍵(槽)寬相同，僅大徑不相同。矩形花鍵的尺寸系列見表9-3。矩形花鍵主要尺寸有小徑d、大徑D、鍵(槽)寬B，如圖9-4所示。圖9-4矩形花鍵聯(lián)結(jié)的結(jié)合面有三個，即大徑結(jié)合面、小徑結(jié)合面和鍵側(cè)結(jié)合面。每個結(jié)合面都可作為定心表面，所以花鍵聯(lián)結(jié)有三種定心方式：小徑d定心、大徑D定心和鍵(槽)寬B定心，如圖9-5所示。

國家標準規(guī)定矩形花健采用小徑定心。圖9-59.2.2矩形花鍵的定心為了減少制造內(nèi)花鍵用的拉刀和量具的品種規(guī)格，有利于拉刀和量具的專業(yè)化生產(chǎn)，矩形花鍵配合應采用基孔制。矩形花鍵配合精度的選擇，主要考慮定心精度要求和傳遞轉(zhuǎn)矩的大小。精密傳動用花鍵聯(lián)結(jié)定心精度高，傳遞轉(zhuǎn)矩大而且平穩(wěn)，多用于精密機床主軸變速箱與齒輪孔的聯(lián)結(jié)。一般用花鍵聯(lián)結(jié)則常用于定心精度要求不高的臥式車床變速箱及各種減速器中軸與齒輪的聯(lián)結(jié)。配合種類的選擇，首先應根據(jù)內(nèi)、外花鍵之間是否有軸向移動，確定是固定聯(lián)結(jié)還是非固定聯(lián)結(jié)。9.2.3矩形花鍵的公差與配合

使配合面間有足夠的潤滑油層，以保證運動靈活。對于內(nèi)、外花鍵之間有相對移動、定心精度要求高、傳遞轉(zhuǎn)矩大，或經(jīng)常有反向轉(zhuǎn)動的情況，則應選擇配合間隙較小的緊滑動聯(lián)結(jié)。對于內(nèi)、外花鍵之間相對固定，無軸向滑動要求時，則選擇固定聯(lián)結(jié)。矩形花鍵小徑d、大徑D和鍵寬B的公差與配合的選擇可參考表9-4。對于內(nèi)、外花鍵之間要求有相對移動，而且移動距離長，移動頻率高的情況，應選擇配合間隙較大的滑動聯(lián)結(jié)，內(nèi)、外花鍵定心直徑d的尺寸公差與形位公差的關(guān)系，必須采用包容要求。1）內(nèi)（外）花鍵應規(guī)定鍵槽（鍵）側(cè)面對定心軸線的位置度公差，如圖9-6所示，并采用最大實體要求，用綜合量規(guī)檢驗。（位置度公差見表9-5）1、形狀公差2、位置公差9.2.4矩形花鍵的形位公差和表面粗糙度圖9-6鍵槽寬或鍵寬B33.5～67～1012～18t1鍵槽寬0.0100.0150.0200.025鍵寬滑動0.0100.0150.0200.025固定0.0060.0100.0130.016表9-5矩形花鍵位置度公差

2）單件小批生產(chǎn)，采用單項測量時，應規(guī)定鍵槽（鍵）的中心平面對定心軸線的對稱度和等分度，并采用獨立原則，見圖9-7。（公差值見表9-6）圖9-7表9-6矩形花鍵對稱度公差

鍵槽寬或鍵寬B33.5～67～1012～18t2一般用0.0100.0120.0150.018精密傳動用0.0060.0080.0090.0114）對較長的花鍵可根據(jù)性能自行規(guī)定鍵側(cè)對軸線的平行度公差。5）矩形花鍵的表面粗糙度Ra允許值：對于內(nèi)花鍵，小徑表面≤1.6μm，大徑表面6.3μm，鍵槽側(cè)面3.2μm。對于外花鍵，小徑表面≤0.8μm，大徑表面3.2μm，鍵槽側(cè)面1.6μm。矩形花鍵規(guī)格按N×d×D×B的方法表示，矩形花鍵的標記按花鍵規(guī)格所規(guī)定的順序書寫，另需加上配合或公差帶代號。其在圖樣上標注如圖9-8所示。9.2.5矩形花鍵聯(lián)接在圖樣上的標注圖9-8例9-2計算6×23

×26

×6GB/T1144—2001花鍵聯(lián)接的極限尺寸。

H7H10H11解:

由表2-3、表2-4、表2-5可查得內(nèi)、外花鍵的小徑、大徑和鍵寬（鍵槽寬）的標準公差和基本偏差，并可計算出它們的極限偏差和極限尺寸，詳見表9-7。9.3.1平鍵的檢測在單件小批量生產(chǎn)中，通常采用游標尺、千分尺等通用計量器具測量鍵槽尺寸。鍵槽對其軸線的對稱度誤差可用圖9-10（b）所示的方法進行測量。把與鍵槽寬度相等的定位塊插入鍵槽，用V形塊模擬基準軸線，首先進行截面測量，調(diào)整被測件使定位塊沿徑向與平板平行，測量定位塊至平板的距離，再把被測件旋轉(zhuǎn)180°，重復上述測量，得到該截面上下兩對應點的讀數(shù)差為a，則該截面的對稱度誤差為f截=ah/(d?h) 式中，d

——

軸的直徑；

h

——

軸槽深。接下來再進行長向測量。沿鍵槽長度方向測量，取長向兩點的最大讀數(shù)差為長向?qū)ΨQ度誤差：f長=a高?a低。取f截、f長中最大值作為該零件對稱度誤差的近似值。當對稱度符合相關(guān)公差原則時，可使用鍵槽對稱度量規(guī)檢驗，如圖9-10（d）、（f）所示。9.3鍵和花鍵的檢測

圖9-10

軸槽與輪轂槽的測量圖9-10

軸槽與輪轂槽的測量

9.3.2矩形花鍵的檢測矩形花鍵的檢測分為單項檢測和綜合檢驗。在單件小批量生產(chǎn)中，用通用量具如千分尺、游標卡尺、指示表等分別對各尺寸（d、D和B）及形位誤差進行檢測。在成批生產(chǎn)中，可先用花鍵位置量規(guī)同時檢驗花鍵的小徑、大徑、鍵寬及大、小徑的同軸度誤差，各鍵和鍵槽的位置度誤差等綜合結(jié)果。位置量規(guī)通過為合格。花鍵經(jīng)位置量規(guī)檢驗合格后，可再用單項止端塞規(guī)（卡規(guī)）或通用計量器具檢測其小徑、大徑及鍵寬（鍵槽寬）的實際尺寸是否超越其最小實體尺寸。圖9-11所示為矩形花鍵位置量規(guī)。圖9-11

矩形花鍵位置量規(guī)

本課小結(jié)平鍵聯(lián)接是通過鍵的側(cè)面分別與軸槽、輪轂槽的側(cè)面接觸來傳遞的運動和轉(zhuǎn)矩的，鍵的上表面和輪轂槽底面留有一定的間隙。鍵寬和鍵槽寬b是決定配合性質(zhì)和配合精度的主要參數(shù)。平鍵是標準件，所以鍵聯(lián)結(jié)采