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。

6．2 平键联接的公差与配合

6．2．1 平键的几何参量及标记

平键联接由键、轴上键槽和轮毂上键槽三部分组成，通过键的侧面分别与轴槽、轮毂槽

的侧面接触来传递运动和转矩。联接时，键的上表面与轮毂键槽底面间留有一定的间隙。其结构及其主要尺寸如图6-3(a)所示，（图示为减速器的输出轴与带轮之间的联接，输出的动力及转矩通过平键来传递）。

键为标准件（由型钢制成），其基本尺寸是键宽（b ）、键高（h ）和键长（L ）。 标记为：GB/T 1099.1 键L h b ⨯⨯,如：6×10×25。

其它尺寸包括：轴槽深()t 和轮毂槽深()1t ，轴和轮毂直径（d ）（为了便于测量，在图

样上分别标注尺寸“t d -”和“1t d +”。设计键联接时，平键的规格参数根据d 查表确定，如表6-1和表6-2所示。

表6-1 平键、键和键槽的剖面尺寸及公差（摘自GB/T1096-2003）

注：)(t d

-和)(t d +两组合尺寸的极限偏差按相应的t 和1t 的极限偏差选取，但)(t d -的极限偏差应

取负号。

表6-2 普通平键的尺寸与公差（摘自GB/T 1096-2003）

6．2．2 平键联接的公差配合及选用

键为标准件，在键宽与键槽宽的配合中，键宽是“轴”，键槽宽是“孔”，所以，键宽和键槽宽的配合采用基轴制。通过改变轴槽宽和轮毂宽的公差带来实现不同配合，便于键作

为标准件集中生产。国家标准GB.T1096—2003对平键联结规定了三种联接类型，即较松联接、一般联接和较紧联接，三种配合的性质与主要应用场合参见表6-3，其公差带如6-6图所示。

由于键槽形位误差的影响，键联接配合的实际松紧程度要比理论上要紧。

图6-6 键宽与键槽宽的公差带

6．2．3 键槽的形位公差和表面粗糙度

键与键槽配合的松紧程度不仅取决于其配合尺寸的公差带，还与配合表面的形位误差有关，同时，为保证键侧与键槽侧面之间有足够的接触面积，避免装配困难，还需规定键槽两侧面的中心平面对轴的基准轴线和轮毂键槽两侧面的中心平面对孔的基准轴线的对称度公差。根据不同的功能要求和键宽的基本尺寸b ，该对称度公差与键槽宽度公差的关系以及与孔、轴尺寸公差的关系可以采用独立原则。对称度公差等级可按GB/T 1184-1996《形状和位置公差未注公差值》一般取7～9级。

当键长L 与键宽b 之比大于或等于8时，应对键宽b 的两工作侧面在长度方向上规定平行度公差，其公差值应按《形状和位置公差》的规定选取。当b ≤6时，平行度公差选7级；当6＜b ＜36时，平行度公差选6级；当b ≥37时，平行度公差选5级。

键和键槽配合面的粗糙度参数a R 一般为1.6～6.3μm ，非配合面a R 值一般为12.5μm 。 应用举例

例：有一减速器中的轴和齿轮间采用普通平键联接，已知轴和齿轮孔的配合是φ5667r H ，试确定轴槽和轮毂槽的剖面尺寸及其公差带、相应的形位公差和各个表面的粗糙度参数值，并把它们标注在断面图中。

解：（1）查表6-1，查得直径为φ56的轴孔用平键的尺寸为

b ×h =1016⨯

（2）确定键连接:减速器中轴与齿轮承受一般载荷，故采用正常连接。查表6-1，则轴槽公差带为916N （0

034.0+），轮毂槽公差带为)0215.0(169±Js 。 轴槽深 1t =6.02

.00

+ 1t d - =500

2

.0- 轮毂槽深 2t =4.32

.00

+ 2t d + =60.32

.00

+

（3）确定键联接形位公差和表面粗糙度:轴槽对轴线及轮毂槽对孔轴线的对称度公差按GB.T1184—1996中的8级选取，公差值为0.020mm 。

轴槽及轮毂槽侧面表面粗糙度a R 值为3.2μm ，底面为6.3μm 。图样标注如图6-9所示。