20第十九键、花键的互换性

第十九章键、花键的互换性
第一节单键联接的公差与配合
单键中普通平键和半圆键应用最广，故本节仅介绍平键和半圆键的公差与配合。

其结构尺寸见图19.1所示。

一、配合尺寸的公差与配合
键联接是通过键的侧面分别与轴槽和轮毂槽的侧面相互接触来传递运动和扭矩的。

因此它们的宽度b是主要配合尺寸。

键是标准件，键联接采用基轴制配合。

国标GB/T1095－1979《平键键和键槽的剖面尺寸》对键宽规定了一种公差带h9，对轴和轮毂的键槽宽各规定了三种公差带，从而构成了三种不同性质的配合。

按照配合的松紧不同，普通平键联接分为较松联接、一般联接和较紧联接；半圆键分为一般联接和较紧联接。

各种配合的配合性质及应用见表19.1。

键宽与键槽宽的公差带见图19.2。

表19.2和表19.4分别为平键、半圆键与键槽的剖面尺寸及键槽的极限偏差；表19.3和表19.5分别为平键、半圆键的极限偏差。

平键联接的非配合尺寸中，轴槽深t和轮毂槽深t1的公差带由国家标准GB/Tl095—1979规定，见表19.2。

键高h的公差带为h11，键长L的公差带为h14，轴槽长度的公差带为H14，半圆键直径d1的公差带为h12。

为了便于测量，在图样上对轴槽深t和轮毂槽深t1分别标注尺寸“d−t”和“d+t1”（d为孔和轴的基本尺寸）。

二、形位公差和表面粗糙度的选用
为了保证键和键槽的侧面具有足够的接触面积和避免装配困难，国家标准对键和键槽的形位公差作了以下规定：
（1）键槽的实际中心平面会在径向产生偏移和在轴向产生倾斜，造成键槽的
对称度误差。

于是，国家标准分别规定了轴键槽和轮毂键槽对孔的轴线的对称度公差。

对称度公差等级按国标GB/T I184一1996，一般取7～9级。

（2）对于键长L 与键宽b 之比大于或等于8的平键，国标规定了键的两个侧面的平行度公差。

当b ≤6mm 时，公差等级取7级；当b ≥8～36mm 时，公差等级取6级；当b ≥40 mm 时，公差等级取5级。

键和键槽配合面的表面粗糙度参数值a R 一般取1.6～6.3μm ，非配合面的a
R 值取12.5μm 。

图19.1 普通平键和半圆键联接结构尺寸
图19.2 键宽与键槽宽的公差带图
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表19.4 半圆键的键和键槽剖面尺寸及键槽的极限偏差（mm）
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三、键槽尺寸和形位公差图样标注
键槽尺寸和形位公差图样标注参见图19.3所示。

（a）轴槽（b）轮毂槽
图19.3 键槽尺寸和形位公差标注示例
第二节矩形花键联接的公差与配合
一、矩形花键的主要参数和定心方式
国标GB/T1144－1987《矩形花键尺寸公差和检验》规定矩形花键的主要参数为大径D、小径d、键宽和键槽宽B，见图19.4所示。

键数规定为偶数，有6，8，10三种。

按承载能力不同，矩形花键分为中、轻两个系列。

中系列的键高尺寸较大，承载能力强；轻系列的键高尺寸较小，承载能力低。

矩形花键的尺寸系列见表19.6。

图19.4 矩形花键的主要尺寸
根据定心要求不同，定心方式有三种：按大径定心；按小径定心；按键宽定心。

国标GB/T1144－1987和GB/T1144－2001规定矩形花键用小径定心。

二、矩形花键的公差与配合
国标GB/T1144－2001规定，矩形花键的尺寸公差采用基孔制。

矩形花键配合的精度，按其使用要求分为一般用和精密传动用两种。

精密级用于机床变速箱中，其定心精度要求高或传递扭矩较大；一般级适用于汽车、拖拉机的变速箱中。

内、外花键的尺寸公差带和装配形式见表19.7所列。

三、矩形花键的形位公差和表面粗糙度
由于矩形花键联接表面复杂，键长与键宽比值较大，形位误差对花键联接的装配性能和传递扭矩与运动的性能影响很大，是影响联接质量的重要因素，因此，GB/T1144－1987对矩形花键的形位公差作了以下规定：
（1）为了保证定心表面的配合性质，内、外花键小径（定心直径）的尺寸公差和形位公差的关系必须采用包容要求。

即当小径d的实际尺寸处于最大实体状
态时，它必须具有理想形状，只有当小径d的实际尺寸偏离最大实体状态时，才允许有形状误差。

（2）在大批量生产时，采用花键综合量规来检验矩形花键，因此要求键宽遵守最大实体要求。

对键和键槽规定位置度公差，位置度公差见表19.8，图样标注见图19.5所示。

（3）在单件、小批量生产时，对键（键槽）宽规定对称度公差和等分度公差，并遵守独立原则，两者同值，对称度公差见表19.9，图样标注见图19.6所示。

（4）对于较长的花键，国家标准末作规定，可根据产品性能，自行规定键（键槽）侧对小径d轴线的平行度公差。

以小径为定心时，矩形花键各结合面的表面粗糙度要求见表19.10。

表19.10 矩形花键粗糙度推荐值
（a）外花键（b）内花键
图19.5 花键位置度公差标注示例
（a）外花键（b）内花键
图19.6 花键对称度公差标注示例
四、矩形花键的图样标注及标注方式
矩形花键的标注代号按顺序包括以下项目：键数N、小径d、大径D、键（键槽）宽B，其各自的公差带代号或配合代号标注于基本尺寸之后。

例某矩形花键，键数N＝8，小径d＝40mm，配合为H6/f6；大径D=54mm，
配合为H10/a11；键（键槽）宽B =9mm ，配合为H9/d8。

其标注如下：
花键规格： N ×d ×D ×B 8×40×54×9 花键副：标注花键规格和配合代号
8×40
6f 6H ×5411a 10H ×98
d 9
H GB/T1144－2001
内花键：标注花键规格和尺寸公差带代号
8×40H6×54H10×9H9 GB/T1144－2001 外花键：标注花键规格和尺寸公差带代号
8×40f6×54a11×9d8 GB/T1144－2001
习 题
1.有一齿轮与轴的联接用平键传递扭矩。

平键尺寸10=b mm ，L ＝28mm 。

齿轮与轴的配合为6/7H 35h φ，平键采用一般联接。

试查出键槽尺寸偏差，形位公差和表面粗糙度，分别标注在轴和齿轮的横剖面上。

2.某机床变速箱中有一个6级精度齿轮的花键孔与花键轴联接，花键规格为：
6×26×30×6，花键孔长30mm 、花键轴长75mm ，齿轮花键孔经常需要相对花键轴作轴向移动，要求定心精度较高。

试确定：
（1）齿轮花键孔和花键轴的公差带代号，计算小径、大径、键（键槽）宽的极限尺寸。

（2）分别写出在装配图上和零件图上的标记。

（3）绘制公差带图，并将各参数的基本尺寸和极限偏差标注在图上。

3. 减速器中有一传动轴与一零件孔采用半键联结，要求键在轴槽和轮毅槽中均固定、且承受的载荷不大，轴与孔的直径都为mm 40φ，现要选定键的公称尺寸为l 2mm ×8mm 。

试确定槽宽及槽宽深的基本尺寸及其上、下偏差，并确定相应的形位公差值和表面粗糙度参数值，并标注在习题图1上。

4．在装配图上，花键联结的标注为：6－23
g8
8
H ×2610a 9H ×68f 10H ，试指出该
花键的键数和三个主要参数的基本尺寸，并查表确定内、外花键各尺寸的极限偏
差。

5．某变速器有一个6级精度齿轮的花键孔与花键轴，它们的联结采用小径定心矩形花键滑动配合。

要求定心精度高，设选定的内、外花键的键数和公称尺寸为“8×32×36×6”，结合长度为60mm，作用长度为80mm。

试确定内、外花键的公差代号、尺寸极限偏差和形位公差，并把它们分别标注在习题图2a装配图和习题图2b、c零件图中。

习题图1
习题图2。