第8章_键和花键的互换性

单键按其结构形状不同分为四种：
2.花键联结 花键联结 花键联结按其键齿形状分为矩形花键、 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。 线花键和三角形花键三种，其结构如图。
(a)矩形花键 矩形花键
(b)渐开线花键 渐开线花键
(3)三角形花键 三角形花键
花键联结的种类
普通平键宽和键槽宽度公差带
2)非配合尺寸的公差带 非配合尺寸的公差带 普通平键高度h的公差带一般采用 的公差带一般采用h11；平 普通平键高度 的公差带一般采用 ； 键长度l的公差带采用 的公差带采用h14；轴键槽长度 的公差 键长度 的公差带采用 ；轴键槽长度L的公差 带采用H14。 带采用 。 GB／T 1095--2003对轴键槽深度 1和轮 对轴键槽深度t ／ 对轴键槽深度 毂键槽深度t 的极限偏差作了专门规定。 毂键槽深度t2的极限偏差作了专门规定。为了便 于测量， 于测量，在图样上对轴键槽深度和轮毂键槽深度 分别标注“ 分别标注“d-t1”和“d+t2，其极限偏差分别按 和 t1和t2的极限偏差选取，但“d-t1”的上偏差为零， 的极限偏差选取， 的上偏差为零， 的上偏差为零 下偏差取负号。 下偏差取负号。
4.键槽尺寸和公差在图样上的标注 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、 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) 粗糙度在图样上的标注如下图所示，其中图 为轴槽标注示例，图(b)为轮毂槽标注示例。 为轴槽标注示例， 为轮毂槽标注示例。 为轮毂槽标注示例
8.1 概述 8.2 平键联结的互换性 8.3 矩形花键联结的互换性
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， 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、 如齿轮、 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 和联轴节等 之间的可拆联结， 之间的可拆联结 和运动。 和运动。 当轴与传动件之间有轴向相对运动要求时， 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， 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， 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。 以沿花键轴移动以达到变换速度的目的。
8.2 平键结合的互换性
8.2.1 普通平键结合的结构和几何参数 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。 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。 定的间隙，其结构如下图所示。
普通平键联结的几何参数
8.2.2 普通平键的公差与配合 1.平键结合的极限与配合 平键结合的极限与配合
8.1.2 键联结的分类 键联结可分为单键联结 花键联结两大类 单键联结和 两大类。 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， 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。 平键又可分为普通平键、导向平键和滑键。花键 分为矩形花键、渐开线花键和三角形花键三种。 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。 其中平键和矩形花键应用比较广泛。 1.单键联结 单键联结 采用单键联结时，在孔和轴上均铣出键槽， 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。 再通过单键联结在一起。
与单键联结比较，花键联结有如下优点： 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， 键与轴或孔为一整体， 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。 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 ）联结可靠，导向精度高，定心性好， 高的同轴度要求。 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。 花键的加工制造比单键复杂， 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。 本章只讨论普通平键和矩形花键。
键槽标注示例
8.3 矩形花键结合的互换性
GB／T 1144--2001《矩形花键尺 ／ 《 公差和检验》 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、 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， 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 为偶数， 矩形花键的键数 为偶数，有6、8、10三 、 、 三 种。 按承载能力的不同， 按承载能力的不同，矩形花键可分为 轻两个系列。 中、轻两个系列。矩形花键的尺寸系列见 表8-4。 。
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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 矩形花键结合的极限与配合 矩形花键的极限与配合分为两种情况： 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； 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。 花键。其内、外花键的尺寸公差带见表 。 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， 花键量规的规格和数量，矩形花键联结采用基孔 制配合。 制配合。
对键宽规定一种公差带， 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、 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。 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 的公差带见下图， 的公差带见下图 其应用见表8-3。 。
矩形花键联结的定心方式
国家标准GB／T1144--2001《矩形花键 ／ 国家标准 《 尺寸、公差和检验》 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 优点： 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 定心精度高，稳定性好， ） 提高产品性能、质量和技术水平。 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 ）有利于简化加工工艺，降低生产成本。 对于内花键定心表面的加工，采用磨削加工方法， 对于内花键定心表面的加工，采用磨削加工方法， 可以减少成本较高的拉刀规格， 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 ）与国际标准规定完全一致，便于技术引进， 利于机械产品的进出口和技术交流。 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。 ）有利于齿轮精度标准的贯彻配套。
1)配合尺寸的公差带和配合种类 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 是配合尺寸， 普通平键联结中，键宽和键槽宽 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 定较严格的公差。因此， 主要研究的问题。 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。 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GB／T 因此，键宽和键槽宽采用基轴制配合。国家标准 ／ 1095——2003《平键 键槽的剖面尺寸》和GB／T 键槽的剖面尺寸》 《 ／ 1096——2003《普通型 平键》均从 平键》均从GB／T 1801— 《 ／ 1999《极限与配合 公差带和配合的选择》中选取尺寸 公差带和配合的选择》 《 公差带。 公差带。
3.形位公差和表面粗糙度选用 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，应分别规定轴槽和轮毂槽的对称度公差。 装配困难，应分别规定轴槽和轮毂槽的对称度公差。对称 度公差按GB／T 1184—1996《形状和位置公差》确 度公差按 ／ 《形状和位置公差》 一般取7～ 级 对称度公差的公称尺寸是指键宽b。 定，一般取 ～9级。对称度公差的公称尺寸是指键宽 。 当平键的键长l与键宽 之比大于或等于8时 与键宽b之比大于或等于 当平键的键长 与键宽 之比大于或等于 时，应规定 键的两工作侧面在长度方向上的平行度要求， 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GB／T 1184--1996的规定选取：当b≤6 的规定选取： 公差也是按 ／ 的规定选取 mm时，公差等级取 级；当b≥8～36 mm时，公差等 时 公差等级取7级 ～ 时 级取6级 级取 级；当b≥40 mm时，公差等级取 级。 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 上限值一般取1.6～ 键槽配合表面的表面粗糙度 上限值一般取 ～ 3.2 µm，非配合表面取 ，非配合表面取6.3µm。 。
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 矩形花键的几何参数 矩形花键联结的几何参数有大径D、小径d和 矩形花键联结的几何参数有大径 、小径 和 键数N、键槽宽B，如图所示， 键数 、键槽宽 ，如图所示，其中图 (a)为内 为内 花键， 为外花键。 花键，(b)为外花键。 为外花键
矩形花键装配型式
紧滑动 联结
固定联结
滑动联结
用于内、 用于内、外 花键之间无 轴向相对移 动的情况
用于内、 用于内、外 花键之间工 作时要求相 对移动的情 况
用于内、 用于内、外 花键之间工 作时要求相 对移动的情 况
2.矩形花键结合的极限与配合选用 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： 花键结合的极限配合选用：确定联结精度和装 配型式。 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： 递扭矩大小： 精密传动用”花键联结定心精度高， “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， 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。 减速器中轴与齿轮花键孔 即内花键)的联结。 即内花键 的联结 一般用” “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。 递扭矩较大，如载重汽车、拖拉机的变速箱。
2.平键结合的极限配合选用 平键结合的极限配合选用
平键联结配合的选用， 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。 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， 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 于形位误差的影响，使键 与轴槽(H9)的配合实际上 的配合实际上 与轴槽 为不可动联结，而键与轮毂槽(D10)的配合间隙较大 的配合间隙较大， 为不可动联结，而键与轮毂槽(D10)的配合间隙较大，因 轮毂可以相对轴移动。 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， 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 与键槽(P9)配合较紧，再 配合较紧， 用紧密联结，因为这时键 与键槽 配合较紧 加上形位误差的影响，使之结合紧密、可靠。 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， 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。 方便，应选用正常联结。
矩形花键的主要尺寸
2.矩形花键的定心方式 矩形花键的定心方式 花键联结的主要要求：保证内、 花键联结的主要要求：保证内、外花键联结后具 有较高的同轴度，并能传递扭矩。 有较高的同轴度，并能传递扭矩。 矩形花键有大径D、小径d和键与键槽宽 和键与键槽宽B三 矩形花键有大径 、小径 和键与键槽宽 三 个主要尺寸参数。 个主要尺寸参数。键和键槽不论是否作为定心尺 都要求较高的尺寸精度， 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， 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。 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： 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 定心； 定心； 定心。 按大径 定心；按小径 定心；按键宽 定心。