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1、第8章 键和花键的互换性,8.3 矩形花键联结的互换性,8.2 平键联结的互换性,8.1 概述,8.1.1 键联结的用途 键联结和花键联结是机械产品中普遍应用的结合方式之一，在机械工程中应用广泛，它用作轴和轴上传动件(如齿轮、皮带轮、手轮和联轴节等)之间的可拆联结，用以传递扭矩和运动。当轴与传动件之间有轴向相对运动要求时，键联结和花键联结还能起导向作用，如变速箱中变速齿轮花键孔与花键轴的联结，使齿轮可以沿花键轴移动以达到变换速度的目的。,8.1 概述,8.1.2 键联结的分类 键联结可分为单键联结和花键联结两大类。单键可分为平键、半圆键和楔形键等几种，其中平键又可分为普通平键、导向平键和滑键。
2、花键分为矩形花键、渐开线花键和三角形花键三种。其中平键和矩形花键应用比较广泛。1.单键联结 采用单键联结时，在孔和轴上均铣出键槽，再通过单键联结在一起。,单键按其结构形状不同分为四种：,2.花键联结 花键联结按其键齿形状分为矩形花键、渐开线花键和三角形花键三种，其结构如图。(a)矩形花键(b)渐开线花键(3)三角形花键花键联结的种类,与单键联结比较，花键联结有如下优点：1)键与轴或孔为一整体，强度高，负荷分布均匀，可传递较大的扭矩。2）联结可靠，导向精度高，定心性好，易达到较高的同轴度要求。3)花键的加工制造比单键复杂，故其成本较高。本章只讨论普通平键和矩形花键。,8.2.1 普通平键结合的结
3、构和几何参数 普通平键联结通过键的侧面与轴键槽和轮毂键槽的侧面相互接触来传递扭矩。键的上表面和轮毂键槽间留有一定的间隙，其结构如下图所示。普通平键联结的几何参数,8.2 平键结合的互换性,8.2.2 普通平键的公差与配合1.平键结合的极限与配合 1)配合尺寸的公差带和配合种类 普通平键联结中，键宽和键槽宽b是配合尺寸，应规定较严格的公差。因此，键宽和键槽宽联结的精度设计是主要研究的问题。键由型钢制成，是标准件，相当于极限与配合中的轴。因此，键宽和键槽宽采用基轴制配合。国家标准GBT 10952003平键 键槽的剖面尺寸和GBT 10962003普通型 平键均从GBT 18011999极限与配合
4、 公差带和配合的选择中选取尺寸公差带。,对键宽规定一种公差带，对轴和轮毂的键槽宽各规定三种公差带，构成三组配合，即松联结、正常联结和紧密联结；以满足各种不同用途的需要。普通平键和键槽宽度b的公差带见下图，其应用见表8-3。,普通平键宽和键槽宽度公差带,2)非配合尺寸的公差带 普通平键高度h的公差带一般采用h11；平键长度l的公差带采用h14；轴键槽长度L的公差带采用H14。GBT 1095-2003对轴键槽深度t1和轮毂键槽深度t2的极限偏差作了专门规定。为了便于测量，在图样上对轴键槽深度和轮毂键槽深度分别标注“d-t1”和“d+t2，其极限偏差分别按t1和t2的极限偏差选取，但“d-t1”的
5、上偏差为零，下偏差取负号。,2.平键结合的极限配合选用 平键联结配合的选用，主要是根据使用要求和应用场合确定其配合种类。对于导向平键应选用松联结，因为在这种方式中，由于形位误差的影响，使键(h8)与轴槽(H9)的配合实际上为不可动联结，而键与轮毂槽(D10)的配合间隙较大，因此，轮毂可以相对轴移动。对于承受重载荷、冲击载荷或双向扭矩的情况，应选用紧密联结，因为这时键(h8)与键槽(P9)配合较紧，再加上形位误差的影响，使之结合紧密、可靠。除了上述两种情况外，对于承受一般载荷，考虑拆装方便，应选用正常联结。,3.形位公差和表面粗糙度选用 为保证键侧与键槽侧面之间有足够的接触面积和避免装配困难，应
6、分别规定轴槽和轮毂槽的对称度公差。对称度公差按GBT 11841996形状和位置公差确定，一般取79级。对称度公差的公称尺寸是指键宽b。当平键的键长l与键宽b之比大于或等于8时，应规定键的两工作侧面在长度方向上的平行度要求，这时平行度公差也是按GBT 1184-1996的规定选取：当b6 mm时，公差等级取7级；当b836 mm时，公差等级取6级；当b40 mm时，公差等级取5级。键槽配合表面的表面粗糙度Ra上限值一般取1.63.2 m，非配合表面取6.3m。,4.键槽尺寸和公差在图样上的标注 轴槽和轮毂槽的剖面尺寸、形位公差及表面粗糙度在图样上的标注如下图所示，其中图(a)为轴槽标注示例，图
7、(b)为轮毂槽标注示例。,键槽标注示例,GBT 1144-2001矩形花键尺寸、公差和检验，规定了矩形花键联结的尺寸系列、定心方式、公差与配合、标注方法及检验规则。为了便于加工和测量，矩形花键的键数N为偶数，有6、8、10三种。按承载能力的不同，矩形花键可分为中、轻两个系列。矩形花键的尺寸系列见表8-4。,8.3 矩形花键结合的互换性,8.3.1 矩形花键的几何参数和定心方式1.矩形花键的几何参数 矩形花键联结的几何参数有大径D、小径d和键数N、键槽宽B，如图所示，其中图(a)为内花键，(b)为外花键。,矩形花键的主要尺寸,2.矩形花键的定心方式 花键联结的主要要求：保证内、外花键联结后具有较
8、高的同轴度，并能传递扭矩。矩形花键有大径D、小径d和键与键槽宽B三个主要尺寸参数。键和键槽不论是否作为定心尺寸，都要求较高的尺寸精度，并要求保证键侧面与键槽侧面接触均匀性，保证传递一定的扭矩，为此，必须保证具有一定的配合性质。根据定心要求的不同，分为三种定心方式：按大径D定心；按小径d定心；按键宽B定心。,矩形花键联结的定心方式,国家标准GBT1144-2001矩形花键尺寸、公差和检验规定矩形花键用小径定心，因为小径定心有一系列优点：1）小径定心的 定心精度高，稳定性好，有利于提高产品性能、质量和技术水平。2）有利于简化加工工艺，降低生产成本。尤其是对于内花键定心表面的加工，采用磨削加工方法，
9、可以减少成本较高的拉刀规格，也易于保证表面质量。3）与国际标准规定完全一致，便于技术引进，有利于机械产品的进出口和技术交流。4）有利于齿轮精度标准的贯彻配套。,8.3.2 矩形花键结合的公差与配合1.矩形花键结合的极限与配合 矩形花键的极限与配合分为两种情况：一种为一般用途矩形花键；另一种为精密传动用矩形花键。其内、外花键的尺寸公差带见表8-5。为了减少加工和检验内花键用的花键拉刀和花键量规的规格和数量，矩形花键联结采用基孔制配合。,用于内、外花键之间工作时要求相对移动的情况,用于内、外花键之间无轴向相对移动的情况,用于内、外花键之间工作时要求相对移动的情况,固定联结,紧滑动联结,滑动联结,矩
10、形花键装配型式,2.矩形花键结合的极限与配合选用 花键结合的极限配合选用：确定联结精度和装配型式。联结精度的选用主要是根据定心精度要求和传递扭矩大小：“精密传动用”花键联结定心精度高，传递扭矩大而且平稳，多用于精密机床主轴变速箱，以及各种减速器中轴与齿轮花键孔(即内花键)的联结。“一般用”花键联结适用于定心精度要求不高但传递扭矩较大，如载重汽车、拖拉机的变速箱。,装配型式的选用：（1）根据内、外花键之间是否有轴向移动，确定选固定联结，还是滑动联结。（2）对于内、外花键之间要求有相对移动，而且移动距离长、移动频率高的情况，应选用配合间隙较大的滑动联结。（3）对于内、外花键定心精度要求高，传递扭矩
11、大或经常有反向转动的情况，则应选用配合间隙较小的紧滑动联结。（4）对于内、外花键间无需在轴向移动，只用来传递扭矩，则应选用固定联结。,3.形位公差和表面精糙度 内、外花键小径定心表面的形状公差和尺寸公差的关系遵守包容要求。为控制内、外花键的分度误差，一般应规定位置度公差，并采用相关要求，图样标注如图：,花键位置度公差标注,4.矩形花键的图样标注 矩形花键在图样上标注内容为键数N、小径d、大径D、键(槽)宽B的公差带或配合代号，并注明矩形花键标准号GBT 11442001。例如，在装配图上有如下标注：GB/T 1144-2001,表示矩形花键的键数为6，小径尺寸及配合代号为，大径尺寸及配合代号为，键(槽)宽尺寸及配合代号为。这是一般用途滑动矩形键联结。相应的零件图标注应为：内花键：623H726H106H11 GB/T 11442001 外花键：623f726a116d10 GB/T 1144-2001,内花键：623H726H106H11 GB/T 11442001 外花键：623f726a116d10 GB/T 1144-2001,矩形花键的标注示例,
