花键配合精度,粗糙度及配合等级选择
各种加工方法的经济精度和表面粗糙度
各种加工方法能够达到的尺寸的经济精度表1 孔加工的经济精度表2 圆锥形孔加工的经济精度表3 圆柱形深孔加工的经济精度表4 花键孔加工的经济精度表5 外圆柱表面加工的经济精度表6 端面加工的经济精度（mm）表7 用成形铣刀加工的经济精度（mm）注：指加工表面至基准的尺寸精度。
表8 同时加工平行表面的经刘精度(mm)注：指两平行表面距离的尺寸精度。
表9 平面加工的经济精度注：1 表内资料适用于尺寸<1m，结构刚性好的零件加工，用光洁的加工表面作为定位和测量基准。
2 端铣刀铣削的加工精度在相同的条件下大体上比圆柱铣刀铣削高一级。
3 细铣仅用于端铣刀铣削。
表10 公制螺纹加工的经济精度表11 花键加工的经济精度表12 齿形加工的经济精度各种加工方法能够达到的形状的经济精度表13 平面度和直线度的经济精度表14 圆柱形表面形状精度的经济精度注：形状精度等级的公差值见附表2、3。
表15 曲面加工的经济精度表16 在各种机床上加工时形状的平均经济精度各种加工方法所能够达到的相互位置的经济精度表17 平行度的经济精度表18 端面跳动和垂直度的经济精度表19 同轴度的经济精度表20 轴心线相互平行的孔的位置经济精度注：对于钻、卧镗及组合机床的镗孔偏差同样适用于铰孔。
表21 轴心线相互垂直的孔的位置经济精度注：在镗空间的垂直孔时，中心距误差可按上式相应的找正方法选用。
各种加工方法能够达到的零件表面粗糙度表22 各种加工方法能够达到的零件表面粗糙度各类型面的加工方案及经济精度表23 外圆表面加工方案表24 孔加工方案表25 平面加工方案——机械篇标准公差及形位公差附表1 标准公差值注：基本尺寸小于1mm时，无IT14至IT18。
13 22-4-25 10:32附表2 平面度、直线度公差值附表3 圆度、圆柱度公差值附表4 平行度、垂直度、倾斜度公差值附表5 同轴度、对称度、圆跳动、全跳动公差值参考文献1 《金属机械加工工艺人员手册》修订本上海科学技术出版社1981年2 《机械制造工艺学》顾崇衔等编著陕西科学技术出版社1982年3 《航空机械设计手册》第三机械工业部612所编1979年4 《机械制造工艺学课程设计简明手册》华中工学院机械制造工艺教研室编1981年5 《机械工程手册》第46篇机械工业出版社1981年6 《圆柱齿轮加工》上海科学技术出版社1979年切削用量切削用量的选择原则正确地选择切削用量，对提高切削效率，保证必要的刀具耐用度和经济性，保证加工质量，具有重要的作用。
花键轴的工艺规程设计
一、零件的分析根据零件简图分析，该零件为花键轴，其长度与直径之比L/D＜5，所以该零件为钢性主轴。
从表面加工类型看，主要加工的表面有外圆柱面、花键、键槽、螺纹，属于典型的加工表面，易加工。
该零件外圆柱面的尺寸公差和表面粗糙度有些偏高，需要磨削加工。
二、毛坯的选择1.常见的毛坯种类1.1铸件对形状较复杂的毛坯，一般可用铸造方法制造。
目前大多数铸件采用砂型铸造，对尺寸精度要求较高的小型铸件，可采用特种铸造，如永久型铸造、精密铸造、压力铸造、熔模铸造和离心铸造等。
1.2锻件锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织。
因此锻件的力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件。
其中自由锻件的精度和生产率较高，主要用于产量较大的中小型锻件。
1.3型材型材主要有板材、棒材、线材等。
常用截面形状有圆形、方形、六角形和特殊截面形状。
就其制造方法，又可分为热轧和冷拉两大类。
热轧型材尺寸较大，精度较低，用于一般的机械零件。
冷拉型材尺寸较小，精度较高，主要用于毛坯精度要求较高的中小型零件。
1.4焊接件焊接件主要用于单件小批生产和大型零件及样机试制。
其优点是制造简单、生产周期短、节省材料、减轻重量。
但其抗振性较差，变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。
2.毛坯的材料和尺寸的选择根据工艺规程，大量生产的零件应该选择精度和生产率高的毛坯制造方法，此花键轴需要保证其力学性能，由于长度与直径之比L/D＜5，为减少材料消耗和机械加工劳动量。
综合考虑锻件具有较高的综合力学性能，在硬度方面也有较高的性能。
由于经过锻造后金属内部，纤维组织沿表面均匀分布，具有较高的抗拉，抗弯及抗扭强度。
故此轴选用锻件作为毛坯。
选用模锻适用于中小型零件大批量生产且加工余量较少。
因次，选择45钢的锻件作为该零件的毛坯，适合单件小批量生产，该毛坯的尺寸为Ф40mm×180mm的45钢锻件。
三、加工方法1.常见的加工方法1.1车削车削中工件旋转，形成主切削运动。
花键 作用齿厚 国标
花键作用齿厚国标花键分为外花键和内花键，其中外花键的“作用齿厚”通常指的是实际接触宽度，也就是花键齿形在传动过程中的有效宽度。
作用齿厚主要用于计算齿接触疲劳寿命和传动性能评估。
关于作用齿厚的具体国标数值，由于花键的种类、模数、齿数等参数的不同，作用齿厚的数值也会有所不同。
因此，要确定某个特定花键的作用齿厚国标，需要查阅相关的国家标准或行业标准，了解具体的参数和要求。
请注意，这些标准可能因国家或地区的不同而有所差异。
因此，在实际应用中，需要根据具体的情况选择合适的标准，并参考相关的技术文档和规范，以确保花键的设计和制造符合要求。
确定花键的种类、模数、齿数等参数需要考虑多个因素，包括传递的转矩、轴径大小、定心精度要求以及应用场景等。
以下是一些确定这些参数的一般步骤：1.确定花键的种类：1.根据应用场景和定心精度要求，可以选择矩形花键或渐开线花键。
矩形花键适用于定心精度高、稳定性好的场合，而渐开线花键则适用于传递大转矩和轴径较大的情况。
2.考虑是否需要特殊的连接形式，如键槽或直键。
2.计算模数：1.模数（m）通常根据齿高（h）和压力角来确定。
可以使用公式m = h / cos(压力角) 来计算。
2.模数是花键设计中的重要参数，它决定了花键齿的形状和大小。
3.确定齿数：1.齿数（z）与轴的直径和花键长度有关。
常用的齿数有6、8、10、12等。
2.齿数需要根据传递的转矩和轴径大小进行选择，以确保足够的承载能力和传递效率。
4.确定齿宽和齿高：1.齿宽（b）通常是轴直径的三分之一到四分之一。
2.齿高（h）通常是齿宽的一半到三分之二，也可以根据模数和压力角计算得出。
5.计算花键长度：1.花键长度（L）由花键上的齿数和齿距决定。
齿距（p）等于齿宽加上齿槽宽度（一般为0.05mm到0.06mm）。
6.查阅相关标准：1.在确定花键参数时，应查阅相关的国家标准或行业标准，了解具体的参数范围和要求。
这些标准通常会提供关于花键尺寸、公差、配合等方面的详细信息。
9.2.3矩形花键的公差与配合
• 配合种类的选择，首先应根据内、外花键之间是否有轴向 移动，确定是固定联结还是非固定联结。
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，应选择配合间隙较大的滑动联结，
使配合面间有足够的润滑油层，以保证运动灵活。
图9-8
本课小结
➢ 平键联接是通过键的侧面分别与轴槽、轮毂槽的侧面接触来 传递的运动和转矩的，键的上表面和轮毂槽底面留有一定的 间隙。键宽和键槽宽b是决定配合性质和配合精度的主要参 数。
➢ 平键是标准件，所以键联结采用基轴制配合。键宽只规定一 种公差带，而键槽宽采用不同的公差带，形成松、正常和紧 密三种连接类型。
➢ 矩形花键联结由内花键和外花键构成。矩形花键主要尺寸有 小径d、大径D、键(槽)宽B。GB／Tll44—2001规定矩形花 健以小径结合面作为定心表面，即采用小径定心 。
➢ 矩形花键配合应采用基孔制。配合精度的选择，主要考虑定
心精度要求和传递转矩的大小。
➢ 矩形花键规格按N×d×D×B的方法表示，标记按花键规格 所规定的顺序书写，另需加上配合或公差带代号 。
作业：习题9 9-2、9-3、9-4、9-5
为满足不同的使用要求国家标准对平键与键槽和轮毂槽规定了正常联结紧密联结和松联结三种联结类型对轴和轮毂的键槽宽各规定了三种公差带对键宽规定了h9一种公差带图92因此构成了三组配合其配合性质及应用可参考表91尺寸b的公差带配合性质及适用场合h9h9d10用于导向平键轮毂可在轴上移动正常n9js9键在轴槽中和轮毂中均固定用于载荷不大的场合紧密p9p9键在轴槽中和轮槽毂中均牢固地固定用于载荷较大有冲击和双向转矩的场合表91键和键槽的配合913平键的形位公差和表面粗糙度为保证键与键槽的侧面具有足够的接触面积和避免装配困难应分别规定轴槽对轴线和轮毂槽对孔的轴线的对称度公差
键与花键联结的精度
第八章键与花键联结的精度8.1 内容键联结和花键联结广泛用作轴和轴上传动件（如齿轮、带轮、链轮、联轴器等）之间的圆周方向的定位，用以传递转矩，有时也用作轴上传动件的导向，如变速箱中变速齿轮花键孔与花键轴的联结。
8.1.1 基本内容本章的基本内容有：1. 平键联结的设计。
包括平键联结的结构和几何参数。
平键联结的精度设计，包括配合尺寸的公差带和配合种类；非配合尺寸的公差带；平键联结配合表面的几何公差和表面粗糙度；平键和键槽的检测。
平键联结公差在图样上的标注。
2. 矩形花键联结的设计。
包括几何参数和定心方式。
矩形花键联结的精度设计，包括基准制、公差带、几何公差、表面粗糙度和花键的检测。
矩形花键公差在图样上的标注。
本章的学习目的：了解普通平键和矩形花键的结构和几何参数；掌握平键和矩形花键联结公差配合的特点；掌握矩形花键联结的定心方式；能够正确标注图样上平键和矩形花键联结的尺寸公差、几何公差及表面粗糙度。
了解平键与矩形花键的公差检测。
8.1.2 学习重点1. 平键联结的公差设计（1）平键联结的结构和几何参数平键联结由键、轴槽、轮毂槽等三部分组成。
键和键槽的宽度b为配合尺寸，通过选择不同的配合性质，可分别用作固定联结和导向联结；其余尺寸（如：键的高度h和长度L以及轴键槽的深度t1、轮毂键槽的深度t2）为非配合尺寸，可规定较大的公差。
（2）平键联结的精度设计①平键联结配合尺寸的公差带和配合种类根据国标规定，平键为标准件，键和键槽宽度的配合采用基轴制。
键宽只采用一种公差带h8 ；轴槽宽（H9、N9、P9）和轮毂槽宽（D10、JS9、P9）则采用三种公差带，分别与平键组成松联结、正常联结和紧密联结等三种性质不同的配合，以满足不同用途的需要。
松联结：H9D10h8h8与，主要用于导向平键，轮毂可在轴上作轴向移动；正常联结：N9JS9h8h8与，键在轴上及轮毂中均固定。
用于载荷不大的场合，或经常拆卸；紧密联结：P9P9h8h8与，键在轴槽及轮毂槽中均固定，而比以上两种配合更紧。
键、花键结合的精度设计与检测
内花键
外花键
小径d定心
14
二. 矩形花键结合的精度设计
1. 尺寸公差带与装配型式 （ 见表8.4 ）
（1）基准制 — 基孔制(H)
（2）标准公差等级
（3）基本偏差
（4）公差带
15
2. 几何公差 （1）小径采用包容要求 ；
内花键
外花键
16
（2）一般规定位置度，并采用最大实体要求 位置度公差用于控制对称度和等分度误差。
11
例 8.1： 某轴孔配合为φ25H8/h7，采用正常普通平键联结，试 确定轴槽和轮毂槽的公差，并将它们标注在零件图上。(8级)
轴槽标注示例图
轮毂槽标注示例图 12
轴结构示例图
13
8.2 矩形花键结合的精度设计
一. 矩形花键的几何参数和定心方式 其表示方法为：N×d×D×B＝6×23×26×6
6×23H7／h7×26H10／a11×6H9／h10
30
课堂练习答案 将下述要求标注在下图中。
(1) 小端 d1 40h7 (2) 键槽对称度公差为0.02
（3）小端d1轴线对大端d2右端面垂直度公差为Φ 0.03。
31
本章重点:
1.平键和矩形花键结合的特点(标准件、键与键槽侧面配合，既 平行平面结合；
2.平键和矩形花键结合的公差(尺寸公差带、几何公差和表面粗 糙度)的选用及其图样标注；
作业: 思考题2、4、5，作业题1、2
26
作业题 ：答 案
作业题1：某减速器中输出轴的伸出端与相配件孔的配合为 Φ45H7／m6，并采用正常联结平键。 试确定轴槽和轮毂槽剖面尺寸和极限偏差、键槽对称度公 差和表面粗糙度Ra的上限值。
图8.8 花键位置度公差
花键轴加工工艺及花键滚刀设计
3）零件轴向的定位基准选择在外花键圆柱段以 及φ95轴段的外圆表面。
机床选择：
机床
C620-1卧式车床 X63卧式铣床 MD118磨床 Y3150E滚齿机 Y4250剃齿机
用途 粗、精车外轮廓，车削退刀槽
及螺纹 粗、精铣花键键槽 磨削各轴段外圆表面
模数 螺旋角 齿根高系数 齿向公差
公法线长度
公法线长度公差 螺旋副中心距极
限偏差
mn=12 β=0° hf=1.25 FB=0.016 W=95.189 mm
FW=0.025
a+fa=744 ±0.04
主要表面加工方法：
加工表面
精度等级
花键轴右端面
IT7
花键轴左端面
IT11
Φ10中心孔
IT10
花键槽
花键滚刀设计
根据花键轴花键尺寸，参考《复杂刀具设计手 册》，选定的花键滚刀基本尺寸及槽数如下表：
花键.轴尺寸 n—D×d×b
滚刀 外径 Deg
总长度 L
轴台 外径 D1
轴台 长度
l1
孔径 d
槽数 zg
10—88×82×12 100
85
55
4
32
14
花键滚刀齿形计算
花键滚刀齿形计算
5）花键侧在节圆上的齿形角：
6）滚刀齿形最大齿形角：
过渡曲线高度验算
加工出的键齿直线部分高度：
其中g为过渡曲线高度，如图所示：
确定花键滚刀齿形
计算确定花键滚刀的法向齿形，常用的方法有： 1）计算法； 2）代圆弧法； 3）查表法。
采用代圆弧法计算得出以下结果：
花键轴检验标准
花键轴检验标准一、尺寸精度1.轴的直径尺寸应符合设计要求，一般轴径偏差应不大于轴径公差的50%。
2.花键轴的外径尺寸应符合设计要求，一般外径偏差应不大于外径公差的50%。
二、形状精度1.花键轴的键齿形状应符合设计要求，键齿的两侧面应平行、对称。
2.花键轴的键齿两侧面应垂直于轴线，其垂直度误差应不大于0.01mm。
三、位置精度1.花键轴的键齿与轴线的偏移量应不大于0.1mm。
2.花键轴的键齿间距离的偏差应不大于0.1mm。
四、表面粗糙度1.花键轴的键齿表面粗糙度应不大于Ra3.2μm。
2.花键轴的非键齿部分（轴肩、端部等）表面粗糙度应不大于Ra6.3μm。
五、键齿材质1.花键轴的键齿材料应符合设计要求，一般为合金钢、碳素钢等。
2.材料的化学成分和力学性能应符合相关标准规定。
六、硬度1.花键轴的硬度应符合设计要求，一般为HRC50～65。
2.硬度检测方法可采用洛氏硬度计进行测量。
七、抗疲劳性能1.花键轴应具有一定的抗疲劳性能，应按照设计要求进行抗疲劳试验。
2.试验方法可采用循环加载试验机进行，试验条件和加载频率应根据具体设计要求确定。
八、耐腐蚀性能1.花键轴应具有一定的耐腐蚀性能，应按照设计要求进行耐腐蚀试验。
2.试验方法可采用盐雾试验、浸渍试验等，试验条件和时间应根据具体设计要求确定。
九、键齿损伤1.花键轴的键齿不应有明显的损伤和磨损，如发现损伤应及时修复或更换。
2.损伤修复后应重新进行精度检测和硬度测试，确保满足使用要求。
十、装配配合1.花键轴在装配过程中应与配合件保持良好的配合关系，无卡滞现象。
2.装配后应对配合面进行检测和调整，确保花键轴的正常运转和使用寿命。
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4.矩形花键的形位精度公差和表面粗糙度
对矩形花键的形位公差做如下规定： 因为小径是花键联结的定心尺寸，必须保 证其配合性质，所以内、外花键小径d的极 限尺寸应遵守包容原则，即花键孔和轴的 小径不能超越最大实体边界。 为保证装配性和键侧受力均匀，规定花键 的位置度公差应遵守最大实体原则，即不 能够超过实效边界。
6 28
H6 g5
H 10 a 11
H9 f7
7.矩形花键的检测 • 尺寸检测 • 形位误差检测
（2）.平键公差带图：
键宽公差带 D10 轴槽公差带 轮毂公差带 H9 N9
0 -
JS9
b
+
h9
h9
P9
h9
P9
较松键联结
一般键联结 图7-2
较紧键联结
3.平键联接的形位公差 为了保证键宽与键槽宽之间具有足够的接触面 积和可装配性，对键和键槽的位置误差要加以控制 ，应分别规定轴键槽对轴的基准线和轮毂槽对孔的 基准轴线的对称度公差，一般可按对称度公差7—— 9级选取，查表时，公称尺寸是指键宽。 4.平键联接表面粗糙度的选择
图7-3
A
6.轮毂的标注示例 ：
-0.2 60.3 0
标注轮毂深d+t1及公差 标注槽宽b及公差 标注对称度公差 标注表面粗糙度
16JS9（ ±0.021 ）
0.02 A
3.2
3.2
Φ58H7（
+0.03 ）Ⓔ 0
图7-4
A
四、花键联接的公差配合与检测 1.花键联接的特点 花键分为内花键（花键孔）和外花键（花键 轴），它是把键和轴、键槽和轮毂做成一整体的 联结件，它既可以是固定联结，也可以是滑动联 结。与键联结相比，花键联结有联结可靠，强度 高，可以传递较大的转矩，且孔、轴定心精度高 和导向精度高等优点。
键和键槽配合面的表面粗糙度一般取 Ra1.6~6.3μm，非配合面取Ra12.5μm。
5.轴的标注示例 ：
标注槽深d-t及公差 标注槽宽b及公差 标注对称度公差 标注表面粗糙度
0 50 -0.2
16N9（ -0.043.2
3.2
Φ58r6（
+0.060 +0.041）Ⓔ
平键结构示意图：
A—A A h b
t L d-t
A
图7-1
d+t1
2、平键联接的公差带和配合种类 （1）.平键联结的配合制： –由于使用的平键为标准件，且键又为外表面，因 而，键与轴槽、键与轮毂槽的配合均采用基轴制 。国家标准对键宽只规定了一种公差带h9。 –一般键与轴槽配合要求较紧，键与轮毂槽配合要 求较松，相当于一个轴与两个孔相配合，且配 合性质不同。国家标准对轴槽宽和轮毂槽宽各规 定了三种公差带，构成三种配合形式，分别对应 于较松键联结、一般键联结和较紧键联结。用于 不同的场合。键宽与键槽宽公差带图如图7-2所示
三、平键联接的公差与配合 1.平键联接的特点 平键联结的基本构成 ：平键联结是由键、轴 键槽、轮毂键槽构成。在工作时，通过键的 侧面与轴槽和轮毂槽的侧面相互接触来传递 转矩。 平键联结的配合尺寸：键和轴槽、轮毂槽的宽 度尺寸是配合尺寸。其余尺寸，如键高、键 长、轴槽深、轮毂槽深等都属于非配合尺寸 。
矩形花键表面粗糙度推荐值 加工表面 内花键 外花键 Ra不大于 大径 小径 键侧 6.3 1.6 3.2 3.2 0.8 1.6
5.花键图样标注示例：
图7-6
6.内、外花键标注示例： 矩形花键的尺寸公差带代号和配合代号按照花键 规格规定的次序标注，即N×d×D×B。即： 内花键：6×28H6×32H10×7H9 外花键：6×28g5×32a11×7f7 花键副：
第七章 键和花键的公差与配合
键和花键的作用
键和花键的分类
平键联接的公差与配合 花键联接的公差配合与检测
一、键和花键的作用
键与花键常用于轴与轴上的传动件之间的可拆 卸联结，用以传递转矩和运动；当配合件之间要求 作轴向移动时，还可以起导向作用。 二、键和花键的分类
键的分类：常用的键联结有平键（包括普通平 键和导向平键）、半圆键、切向键和楔键联 结，其中以平键联结应用最广泛。 花键的分类：花键联结分为矩形花键、渐开线 花键和三角形花键联结，其中以矩形花键联 结应用最广泛。
2.矩形花键的主要参数和定心方式
图7-5
主要参数：基本尺寸有小径d、大径D、键槽宽 B和键宽。键数规定为偶数，分别为6、8、 10三种。 定心方式：大径D、小径d、键宽B定心
3.矩形花键的公差与配合
尺寸精度的规定：花键联结的主要要求是保证内、外花键
的同轴度，以及键侧面与键槽侧面接触均匀，保证传递一 定的转矩。为此，必须保证一定的配合性质。国家标准规 定采用小径定心，即把小径的结合面作为定心表面，规定 较高的精度；其它两个尺寸规定较低的精度。