第5章 键、花键的公差与检测
互换性与技术测量习题答案(优选.)
绘出下列三对孔、轴配合的公差带图，并分别计算出它们的极限间隙(Xmax、Xmin)或极 限过盈(Ymax、Ymin)。
（1）孔：
φ
30
+0.035 0
φ 轴：
30 −0.032 −0.080
X max = Dmax − dmin = (30.035 − 29.920) mm = 0.115 mm
X min = Dmin − d max = (30 − 29.968) mm = 0.032 mm
400+0.016，轴Φ
40++00..002059，Φ
40
H6 m6
3-10.
试确定下列配合中孔与轴的极限偏差，绘出公差带图，并说明配合性质是否相同?
（1）φ30H7 / f 6 和 φ30F7/h6 （2）φ30H7/p6 和 φ30P7/h6 解：(1) φ30H7/f6 EI = 0 ES = 21µm ei = −20µm es = −33µm
29.875 的组合为：1.005，1.37，7.5，20 48.98 的组合为：1.48，6.5，1，40 或 1.48，1.5，6.0，40 40.79 的组合为：1.29，9.5，30 10.56 的组合为：1.06，0.5，9.0 或 1.06，2.5，7.0
2-5.
使螺旋测微器的测微螺杆与工件相接触，发现微分筒的零线与固定套筒的中线没有对 齐，则表明存在（系统误差）。
3-3.
什么是基孔制配合和基轴制配合？优先采用基孔制配合的原因是什么? 答：基孔制：基本偏差固定不变的孔公差，与不同基本偏差的轴公差带形成各种配合的 一种制度。基孔制的孔为基准孔，其下偏差为零。基准孔的代号为“H”。 基轴制：基本偏差固定不变的轴公差，与不同基本偏差的孔公差带形成各种配合的一 种制度。基轴制的轴为基准轴，其上偏差为零，基准轴的代号为“h”。 通常加工孔比加工轴困难些，而且所用的刀、量具尺寸规格也多些。采用基孔制可以 减少定值刀、量具的规格数目，有利于刀、量具的标准化、系列化，因而经济合理，使用方 便。
花键的公差及检测
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7.3 键和花键的检测
检验小径定心用的综合塞规如图7-8（a）所示，塞规两端 的圆柱作导向及检验及检验花键孔的小径用。综合塞规花键 部分的小径作成比基本尺寸小0.5~1mm，不起检验作用， 而使导向圆柱体的直径代替综合塞规内径，这样就可以使综 合塞规的加工大为简化。
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7.2 矩形花键的公差与配合
7.2.1 概述
花键连接是用在轴径向均布的外花键和在轮毂孔上带有相应 内花键相配合的可拆连接。与平键连接相比，花键连接的承 载能力强、对中性和导向性好、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。一般用于载荷较大、 定心精度要求高和经常作轴向滑移的场合，在机械制造领域 应用广泛。
尺寸、大径对小经的同轴度误差及键齿(槽)位置误差进行测 量，以保证各尺寸偏差及形位误差在其公共公差范围内。 花键表面的位置误差是很少进行单项检验的，一般只在分析 花键加工质量（如机床检修后）以及制造花键刀具、花键量 规时，或在首件检验和抽查中才进行。若需对位置误差进行 单项测量，可在光学分度头或万能工具显微镜上进行。花键 等分累积误差与齿轮周节累积误差的测量方法相同。
半圆键
一般联结 较紧联结
N9
Js9
p9
p9
定位及传递扭矩
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图7-3 键槽尺寸和公差的标注示例
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图7-4 矩形花键主要尺寸
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表7-3 内外花键的尺寸公差带
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图7-5 花键位置公差标注
返回
表7-4 花键位置度公差
3 键槽宽或键宽B
键槽宽
公差配合与测量技术 项目九 键和花键连接公差及检测
知识准备—花键连接的公差及检测
2.2 矩形花键连接的公差 3）表面粗糙度
知识准备—花键连接的公差及检测
2.3 矩形花键的标记
矩形花键连接在图样上的标记为：
键数N×自的基本尺寸之后。
例如，N=6、d=23H7/f7 、D= 26H10/a11、B=6H11/d10 的花键标记如下。
N9 h8
键在轴槽和轮毂糟中均固定，用于载荷不大 JS9
的场合
键在轴槽和轮毂糟中均固定，比正常连接配
P9
P9 合紧，用于载荷较大、有冲击和双向转矩的场
合
附：GB/T1095-1979
知识准备—平键连接的公差及检测
1.2 平键连接的几何公差、表面粗糙度及图样标注
①轴槽和轮毂槽的宽度b对轴和轮毂轴线的对称度公差， 一般可按GB/T 1184-1996 中规定的对称度公差7~9级 选取。 ②轴槽和轮毂槽的键槽宽度b两侧面的表面粗糙度Ra值 一般取1.6~3.2μm，轴槽底面和轮毂槽底面的表面粗 糙度Ra值取6.3 μm。
知识准备—平键连接的公差及检测
1.2 平键连接的几何公差、表面粗糙度及图样标注
图9-1 传动轴键槽图样
知识准备—平键连接的公差及检测
1.3 平键连接的检测
①尺寸检测（键宽、轴键槽和轮毂槽的宽度及深度） 键宽、轴键槽和轮毂槽的宽度及深度的检测比较简单，在单 件、小批量生产中，常采用通用计量器具（如游标卡尺，千 分尺）检测；在大批量生产中，常采用专用量规进行检测。 如图9-5所示为键槽极限量规，这3种量规均具有通端和止端， 检测时通端能通过而止端不能通过为合格。
3 矩形花键的检测
矩形花键的检测分为单项检测和综合检测。 3.1单项检测 单项检测主要用于单件、小批量生产中，用游标卡尺、千分尺和和 指示表等通用计量器具分别测量矩形花键的各尺寸（小径d、大径D、 键宽B）误差，并检测键宽的对称度误差、键齿（槽）的等分度误差 和大小径的同轴度误差等。 3.2 综合检测 综合检测一般用于大批量生产中，用综合量规进行检验。其中，用 于检验内花键的为花键塞规，用于检验外花键的为花键环规，如图 9-11所示。
《互换性与技术测量》课程教学大纲
《互换性与技术测量》课程教学大纲学分：2.5 总学时：40 理论学时：32 实验/实践学时：8一、课程性质与任务《互换性与技术测量》是车辆工程的专业基础课。
本课程共40学时，2.5学分，考查课。
它是联系设计课程与工艺课程的纽带，是从基础课学习过渡到专业课学习的桥梁。
本课程由公差与检测两部分内容组成，前者主要通过课堂教学和课外作业来完成，后者主要通过实验课来完成。
《互换性与技术测量》课程的主要任务是：通过该课程的学习，使学生获得机械工程师必需具备的公差与检测方面的基本知识和技能。
二、课程的基本要求学习本课程后，应达到下列基本要求：1．初步了解机器制造中互换性原理和标准化的意义；2．基本掌握各项公差标准中的主要内容、特点和应用原则；3．初步学会根据机器和零件的功能要求，选用各项公差，正确标注图样，能查用本课程介绍的公差表格；4．熟悉各项误差的检测方法和初步学会使用常用的量具量仪。
三、先修课程《工程图学》、《金工实习》等。
四、主要参考教材[1]《几何量公差与检测》（第7版），甘永立主编，上海：上海科技出版社，2007[2]《机械精度设计与检测技术基础》，杨沿平主编，北京：机械工业出版社，2004[3]《互换性与测量技术基础》（第2版），王伯平主编，北京：机械工业出版社，2005[4]《互换性与测量技术基础》（第2版），陈于萍主编，北京：机械工业出版社，2005[5]《互换性与测量技术基础》（第5版），廖念钊主编，北京：中国计量出版社，2010五、课程内容绪论主要内容：课程的性质，任务和要求；互换性的定义、种类和作用；公差与检测；标准化。
（一）测量技术基础主要内容：测量过程四要素；量值传递；测量器具与测量方法；测量误差及数据处理。
(二) 尺寸公差与检测主要内容：基本术语及定义；公差配合的构成；公差配合的选用；未注公差简述；配制配合的方法、步骤；尺寸的检测。
（三）形位公差与检测主要内容：要素分类，形位公差项目与符号；形位公差标注方法及形位公差带；公差原则（形位公差与尺寸公差的关系）；形位公差的选择；形位误差的检测。
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
第六章 键、花键的公差及测量
第6章键、花键的公差及测量学习目标：通过本章的学习能掌握普通平键和花键的几何参数及其公差配合，重点掌握平键联接公差配合的选用，会正确标注图样上平键联接的公差及表面粗糙度。
6．1 概述键和花键都是机械传动中的标准件，广泛应用于轴与齿轮、链轮、皮带轮或联轴器等可拆卸传动件之间的连接，以传递扭矩、运动兼作导向。
例如变速箱中变速齿轮与轴之间通过平键联接，如图6-1（a）所示，通过花键孔与花键轴的联接如图6-1（b）所示。
（a）平键联接(b) 花键联接图6-1 键联接示意图6．1．1 单键联接单键按其结构形状不同分为四种：平键、半圆键、楔键、切向键。
如图6-2所示。
（a）平键（b）半圆键（c）钩头锲键图6-2 单键四种单键连接中，以普通平键和半圆键应用最为广泛。
平键又分为分为普通平键和导向平键，如图6-3所示，普通平键一般用于固定联接，导向平键用于可移动的联接。
普通平键对中性好，制造、装配均较方便；如图6-4所示，半圆平键用于传递较小转矩的轻载联接，常用于圆锥配合。
（a）普通平键（b）导向平键图6-3 平键联接图6-4 半圆键联接如图6-5所示，普通平键根据其两端形状又有A型（两端圆）、B型（两端平）、C型（一端圆、一端平）之分。
(a) 普通A型平键(b) 普通B型平键(c) 普通C型平键图6-5 普通平键6．1．2 花键联接当需要传递较大扭矩时,单键联接已不能满足要求,因而单键联接发展为花键联接。
与单键联接相比较具有许多优点，定心精度高、导向性好、承载能力强。
花键联接可固定联接也可滑动联接，在机床、汽车等机械行业中得到广泛运用。
花键分为内花键（花键孔）和外花键（花键轴），按截面形状又有矩形花键、渐开线花键、梯形花键三角形花键等，（如图6-6所示）。
其中矩形花键应用最广。
（a ）矩形花键联接 （b ）渐开线花键联接 （c ）渐开线花键图 6-6 花键联接本章主要讨论普通平键和矩形花键的公差配合及精度检测。
智慧树知到《公差与检测技术》章节测试答案
智慧树知到《公差与检测技术》章节测试答案第一章1、互换性是几何量相同意义上的互换。
（）A:对B:错正确答案：错2、公差数值越大，几何量的精度越低。
（）A:对B:错正确答案：错3、几何量公差属于标准化的范畴。
（）A:对B:错正确答案：对4、国家标准规定我国以“十进制的等差数列”作为优先数系。
（）A:对B:错正确答案：错5、R10/3系列，就是从基本系列R10中，自1以后，每逢3项取一个优先数组成的派生系列。
（）A:对B:错正确答案：对6、检测是检验与测量的统称。
（）A:对B:错正确答案：对7、接触测量适合测量软质表面或薄壁易变形的工件。
（）A:对B:错正确答案：错8、标准化就是标准的制定过程。
（）A:对B:错正确答案：错9、公差是几何量允许变动的范围，其数值（）A:只能为正B:只能为负C:允许为零D:可以为任意值正确答案：只能为正10、多把钥匙能开同一把锁，是因为这些钥匙（）A:只具有功能性互换B:只具有几何量互换C:具有功能性互换而不具有几何量互换D:同时具有功能性互换和几何量互换正确答案：同时具有功能性互换和几何量互换11、保证互换性生产的基础是（）A:大量生产B:标准化C:现代化D:检测技术正确答案：标准化12、下列情况允许企业标准存在的情况是（）A:标准化对象只有国家标准B:标准化对象只有行业标准C:标准化对象只有地方标准D:严于国家标准的企业标准正确答案：严于国家标准的企业标准13、优先数系R5系列的公比近似为（）A:60B:25C:12D:06正确答案：6014、R20系列中，每隔（）项，数值增至10倍。
A: 5B:10C:20D:40正确答案：2015、用光滑极限量规检验轴时，检验结果能确定该轴（）A:实际尺寸的大小B:形状误差值C:实际尺寸的大小和形状误差值D:合格与否正确答案：合格与否16、直尺属于（）类计量器具。
A:量规B:量具C:量仪D:检具正确答案：量具17、下列属于零部件不完全互换的有（）A:厂际协作时应采用的互换性B:同一厂制造或装配时可采用的互换性C:标准件应采用的互换性D:制造或装配时允许分组或修配实现的互换性正确答案：同一厂制造或装配时可采用的互换性,制造或装配时允许分组或修配实现的互换18、下列关于标准说法正确的是（）A:国家标准由国务院标准化行政主管部门B:极限与配合标准属于基础标准范畴C:以“GB/T”为代号的标准是推荐性标准D:ISO是世界上最大的标准化组织正确答案：国家标准由国务院标准化行政主管部门,极限与配合标准属于基础标准范畴,以“GB/T”为代号的标准是推荐性标准,ISO是世界上最大的标准化组织19、下列属于优先数系选择原则的是（）A:应遵守先疏后密的原则B:应按R40、R20、R10、R5的顺序选择C:当基本系列不能满足要求时，可选择派生系列D:选择派生系列，应优先选择延伸项中含有1的派生系列正确答案：应遵守先疏后密的原则,当基本系列不能满足要求时，可选择派生系列,选择派生系列，应优先选择延伸项中含有1的派生系列20、从提高测量精度的目的出发，应选用的测量方法有（）A:直接测量B:间接测量C:绝对测量D:相对测量正确答案：直接测量,相对测量第二章1、单件小批生产的配合零件可以实行“配制”，虽没有互换性但仍是允许的。
键花键的公差与配合
重新设计键花键，优化尺寸和公差，提高配合精度。
案例二：某汽车传动系统的键花键设计
总结词
高强度和耐磨性要求
详细描述
某汽车传动系统中的键花键需要承受高强度和耐磨性要求，以确保 长期稳定运行。
解决方案
采用高强度材料和表面处理技术，优化设计以满足高强度和耐磨性 要求。
案例三：某航空发动机的键花键优化
配合选择
根据工作条件
根据轴和孔的工作条件，如载荷、转速、温度 等，选择合适的配合类型。
根据材料特性
根据轴和孔的材料特性，如硬度、弹性模量、 热膨胀系数等，选择合适的配合类型。
根据装配要求
根据轴和孔的装配要求，如装配方法、装配尺寸链等，选择合适的配合类型。
04 键花键的加工与检测
加工方法
切削加工
总结词
01
轻量化和高性能要求
详细描述
02
某航空发动机中的键花键需要满足轻量化和高性能要求，以降
低油耗和提高发动机效率。
解决方案
03
采用先进的轻量化材料和优化设计，提高键花键的性能和效率。
感谢您的观看
THANKS
运行稳定性。
影响因素
键宽公差的大小受到多种因 素的影响，包括原材料的宽 度偏差、热处理变形以及加
工过程中的累积误差等。
控制方法
为了减小键宽公差，需要加 强原材料的质量控制，优化 热处理工艺和加工工艺，以 及采用先进的测量设备和测 量方法等措施。
03 键花键的配合
配合类型
01
过盈配合
利用材料的弹性变形能力，使内 孔与轴的外径之间产生过盈，实 现固定连接。
角度尺
用于测量键花键的角度。
游标卡尺
用于测量键花键的外径、内径和槽宽等尺寸。
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第5章 键、花键的公差及检测
一、判断题
1.平键联接配合的主要参数为键宽。
（ √ ）
2.平键联结中，键宽与键槽宽的配合采用基轴制。
（ √ ）
3.因轮毂可在安装键的轴上滑动，则应选择较松连接。
（ √ ）
4.与花键比较，平键的导向精度和定位精度较差。
（ √ ）
5.矩形花键孔与花键轴的配合采用的是基孔制。
（ √ ）
6.矩形花键的小径、大径和键宽的配合均为间隙配合。
（ × ）
7.花键的位置度公差、对称度公差均遵守独立原则。
（ × ）
8.用量规来检验花键时，综合量规通过、止端量规也通过才为合格。
（ × ）二．选择题：
1. 平键联接的键宽公差带为h9，在采用一般联接，其轴槽宽与毂槽宽的公差带分别为（ B ）
A．轴槽H9，轮毂槽D10 B．轴槽N9，轮毂槽Js9
C．轴槽P9，轮毂槽P9 D．轴槽H7，轮毂槽E9
2.平键联结中宽度尺寸ｂ的不同配合是依靠改变（ A ）公差带的位置来获得。
Ａ.轴槽和轮毂槽宽度 Ｂ.键宽 Ｃ.轴槽宽度 Ｄ.轮毂槽宽度
3.平键联结的键高为（ B ）。
A．配合尺寸 B.非配合尺寸 C.基孔制配合 D.基轴制配合
4.平键的（ A ）是配合尺寸。
A．键宽与键槽宽 B．键高与槽深 C．键长与槽长 D．键宽和键高
5.矩形花键联结采用的基准制为（ A ）。
A．基孔制 B．基轴制 C．非基准制 D．基孔制或基轴制
6.矩形花键联结的配合尺寸有（ C ）。
A.大径、中径和键（键槽）宽
B.小径、中径和键（键槽）宽
C.大径、小径和键（键槽）宽
D.键长、中径和键（键槽）宽
7. GB/T 1095-2003规定矩形花键联结的定心方式为（ B ）。
A．大径定心 B.小径定心 C.中径定心 D.键侧定心
8.为保证内、外矩形花键小径定心表面的配合性质，定心表面的几何公差与尺寸公差的关系应采用（ C ）。
A．独立原则 B.最大实体要求 C.包容要求 D.零形位公差要求
三．问答题：
1.在平键联接中，键宽和键槽宽的配合有哪几种？各种配合的应用情况如何？
答：（1）GB/T 1096—2003对键宽规定了一种公差带h8，对轴和轮毂的键槽宽各规定了三种公差带，构成三种不同性质的配合，分别是：松连接h8—H9和D10；正常连接h8—N9和JS9；紧密连接h8—P9和P9以满足各种不同性质的需要。
（2）松连接：应用于导向平键，轮毂可在轴上移动；正常连接：键固定在轴槽和轮毂槽中，用于载荷不大的场合；紧密接：键牢固地固定在轴槽和轮毂槽中，用于载荷较大、有冲击和双向扭矩的场合。
2.与单键相比，花键联接的优缺点
答：与单键相比，花键连接具有如下优点：定心精度高、导向性好、承载能力强。
花键连接可用于固定连接，也可用于滑动连接。
但制造精度要求高、工艺复杂、制造成本高。
3.在平键联接中，为什么要限制键和键槽的对称度误差？
答：由于平键和键槽的对称度误差常使键和键槽间不能保证面接触，在传递扭矩时，将使键
的工作表面上的负荷不均匀，因而对键联接的质量影响很大。
因此必须加以限制。
4.试说明标注为花键200111447
9611102666236−×××GB f H a H g H 的全部含义。
答：（1）6表示花键的键数为6； （2）6623g H 表示花健的小径为23mm，外花健与内花键的小径配合类型为6
6g H ，采用小径定心，精密传动用的紧滑动配合； （3）111026a H 表示花健的大径为26mm，外花健与内花键的大径配合类型为1110a H ，属于紧滑动配合； （4）796f H 表示键宽为6mm，内、外花健的键（槽）宽配合类型为7
96f H ，且为矩形花键； （5）20011144−GB 表示国标号。
5.某机床变速箱中一滑移齿轮与花键轴联接，已知花键的规格为：6×26×30×6，花键孔长 30mm，花键轴长75mm，其结合部位需经常作相对移动，而且定心精度要求较高。
试确定
（1）齿轮花键孔和花键轴各主要尺寸的公差带代号和极限偏差；
（2）确定相应表面的位置公差和表面粗糙度值；
（3）将上述要求分别标注在题图5-9上。
图5-9 习题5图
答：（1）因内 外花键有相对移动，定心精度要求较高，所以选内、外花键选紧滑动配合。
查表5-4得：
小径d = 26 ， 采用H6/g6配合；大径D = 30 ，采用H10/a11配合；
键宽B = 6, 采用H7/f7配合
极限尺寸分别为：
小径孔（ф26H6）：dmax =26 + 0.013 ＝26.013mm
dmin = 26mm
小径轴（ф26g6）：dmax = 26 –0.007 ＝ 25.993mm
dmin = 26 –0.02 = 25.98mm
大径孔（ф30H7）: Dmax = 30+0.084 = 30.084 mm
Dmin = 30 mm
大径轴（ф30a11）:Dmax = 30 –0.3 = 29.7 mm
Dmin = 30 – 0.43 = 29.57 mm
键槽宽（6H7）：Bmax =6 +0.012 = 6.012mm
Bmin = 6 mm
键宽（6f7）：Bmax = 6 – 0.01 = 5.990 mm
Bmin = 6 – 0.022 = 5.978 mm
(2)查表5-5得键槽宽和键宽为的位置度为0.015mm；查表6-7表面粗糙度为大径：内花健为6.3、外花健为3.2；小径：内、外花健均为0.8；键侧：内花健为3.2、外花键为0.8。
(3)如下图所示。