《機(jī)械測(cè)量技術(shù)》第9章-鍵連接的公差與測(cè)量

第9章鍵和花鍵的公差與配合課前導(dǎo)讀

鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接廣泛應(yīng)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(yùn)動(dòng)，需要時(shí)，配合件之間還可以有軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)。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(chǔ)知識(shí)

平鍵、花鍵的幾何參數(shù)重點(diǎn)知識(shí)

平鍵、花鍵的公差與配合難點(diǎn)知識(shí)

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(biāo)準(zhǔn)件，平鍵聯(lián)結(jié)是鍵與軸及輪轂三個(gè)零件的配合。國家標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)對(duì)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(duì)軸和輪轂的鍵槽寬各規(guī)定了三種公差帶，對(duì)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(yīng)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(yīng)用場(chǎng)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(chǎng)合鍵軸槽輪轂槽松h9H9D10用于導(dǎo)向平鍵，輪轂可在軸上移動(dòng)正常N9JS9鍵在軸槽中和輪轂中均固定，用于載荷不大的場(chǎng)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(chǎng)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(yīng)分別規(guī)定軸槽對(duì)軸線和輪轂槽對(duì)孔的軸線的對(duì)稱度公差。對(duì)稱度公差等級(jí)按GB／T1184—1996，一般取7～9級(jí)。軸槽與輪轂槽的兩個(gè)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(yīng)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(yīng)的形位公差和各個(gè)表面的粗糙度參數(shù)值，并把它們標(biāo)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(duì)軸線及輪轂槽對(duì)孔軸線的對(duì)稱度公差按GB/T1184—1996中的8級(jí)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(biāo)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(dǎo)向性好、軸和輪轂上承受的負(fù)荷分布比較均勻、傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，而且強(qiáng)度高，聯(lián)結(jié)更可靠等特點(diǎn)?；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(yīng)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(yùn)動(dòng)。其聯(lián)結(jié)應(yīng)保證內(nèi)花鍵與外花鍵的同軸度、聯(lián)結(jié)強(qiáng)度和傳遞強(qiáng)度的可靠性，對(duì)要求軸向滑動(dòng)的聯(lián)結(jié)，還應(yīng)保證導(dǎo)向精度。矩形花鍵聯(lián)結(jié)的特點(diǎn):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(gè)系列。對(duì)同一小徑，兩個(gè)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(gè)，即大徑結(jié)合面、小徑結(jié)合面和鍵側(cè)結(jié)合面。每個(gè)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(dòng)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(jī)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(yīng)根據(jù)內(nèi)、外花鍵之間是否有軸向移動(dòng)，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(yùn)動(dòng)靈活。對(duì)于內(nèi)、外花鍵之間有相對(duì)移動(dòng)、定心精度要求高、傳遞轉(zhuǎn)矩大，或經(jīng)常有反向轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，則應(yīng)選擇配合間隙較小的緊滑動(dòng)聯(lián)結(jié)。對(duì)于內(nèi)、外花鍵之間相對(duì)固定，無軸向滑動(dòng)要求時(shí)，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(duì)于內(nèi)、外花鍵之間要求有相對(duì)移動(dòng)，而且移動(dòng)距離長(zhǎng)，移動(dòng)頻率高的情況，應(yīng)選擇配合間隙較大的滑動(dòng)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(yīng)規(guī)定鍵槽（鍵）側(cè)面對(duì)定心軸線的位置度公差，如圖9-6所示，并采用最大實(shí)體要求，用綜合量規(guī)檢驗(yàn)。（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(dòng)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(xiàng)測(cè)量時(shí)，應(yīng)規(guī)定鍵槽（鍵）的中心平面對(duì)定心軸線的對(duì)稱度和等分度，并采用獨(dú)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(duì)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(dòng)用0.0060.0080.0090.0114）對(duì)較長(zhǎng)的花鍵可根據(jù)性能自行規(guī)定鍵側(cè)對(duì)軸線的平行度公差。5）矩形花鍵的表面粗糙度Ra允許值：對(duì)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(duì)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(biāo)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(hào)。其在圖樣上標(biāo)注如圖9-8所示。9.2.5矩形花鍵聯(lián)接在圖樣上的標(biāo)注圖9-8例9-2計(jì)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(biāo)準(zhǔn)公差和基本偏差，并可計(jì)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(cè)在單件小批量生產(chǎn)中，通常采用游標(biāo)尺、千分尺等通用計(jì)量器具測(cè)量鍵槽尺寸。鍵槽對(duì)其軸線的對(duì)稱度誤差可用圖9-10（b）所示的方法進(jìn)行測(cè)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(zhǔn)軸線，首先進(jìn)行截面測(cè)量，調(diào)整被測(cè)件使定位塊沿徑向與平板平行，測(cè)量定位塊至平板的距離，再把被測(cè)件旋轉(zhuǎn)180°，重復(fù)上述測(cè)量，得到該截面上下兩對(duì)應(yīng)點(diǎn)的讀數(shù)差為a，則該截面的對(duì)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(jìn)行長(zhǎng)向測(cè)量。沿鍵槽長(zhǎng)度方向測(cè)量，取長(zhǎng)向兩點(diǎn)的最大讀數(shù)差為長(zhǎng)向?qū)ΨQ度誤差：f長(zhǎng)=a高?a低。取f截、f長(zhǎng)中最大值作為該零件對(duì)稱度誤差的近似值。當(dāng)對(duì)稱度符合相關(guān)公差原則時(shí)，可使用鍵槽對(duì)稱度量規(guī)檢驗(yàn)，如圖9-10（d）、（f）所示。9.3鍵和花鍵的檢測(cè)

圖9-10

軸槽與輪轂槽的測(cè)量圖9-10

軸槽與輪轂槽的測(cè)量

9.3.2矩形花鍵的檢測(cè)矩形花鍵的檢測(cè)分為單項(xiàng)檢測(cè)和綜合檢驗(yàn)。在單件小批量生產(chǎn)中，用通用量具如千分尺、游標(biāo)卡尺、指示表等分別對(duì)各尺寸（d、D和B）及形位誤差進(jìn)行檢測(cè)。在成批生產(chǎn)中，可先用花鍵位置量規(guī)同時(shí)檢驗(yàn)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?；ㄦI經(jīng)位置量規(guī)檢驗(yàn)合格后，可再用單項(xiàng)止端塞規(guī)（卡規(guī)）或通用計(jì)量器具檢測(cè)其小徑、大徑及鍵寬（鍵槽寬）的實(shí)際尺寸是否超越其最小實(shí)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(yùn)動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)件，所以鍵聯(lián)結(jié)采