第八章 键和花键的精度设计-2009
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第8章 螺纹、键、花键、圆锥结合的公差配合及检测
28
内螺纹公差带
29
外螺纹公差带
30
螺纹公差带
螺纹公差带是由公差等级和基本偏 差组成。 螺纹公差带代号由表示公差等级的 数字和基本偏差的字母代号组成。例如 6H,5g等。
31
32
33
2、螺纹公差带的选用
在生产中为了减少刀具、量具的规格种 类，国家标准中规定了既能满足当前需 要，而数量又有限的常用公差带，同时 还规定了优先、其次和尽可能不用的选 用顺次。 除有特殊需要外，一般不应选择标准规 定以外的公差带。
的假想圆柱或圆锥的直径。相结合的内、 外螺纹的大径基本尺寸相等，即D =d 。
内螺纹的大径 D 又称“底径” , 外螺纹的大 径d又称“顶径”。 普通螺纹的螺纹公称直径尺寸即为大径尺 寸。
7
２.小径(D1，d1)
小径 是指与内螺纹牙顶或外螺纹牙底
相切的假想圆柱或圆锥的直径。相结 合的内、外螺纹的小径基本尺寸相等, 即D１=d1。
d2s d2 LMS d2 min D2s D2 LMS D2 max
内螺纹：D2m D2MMS D2 min
25
三、普通螺纹的公差、配合及其选用 1、普通螺纹的公差带
普通螺纹国家标准GB/T 197-2003规定了螺 纹大、中、小径公差带。
公差等级 公差带的大小由公差值确定，并按公差值 的大小分为若干等级。国标规定的螺纹公差等 级见教材 P132 表 8-1 。其中 3 级公差值最小，准 确度最高；9级公差值最大，准确度最低。
内螺纹的小径D1又称"顶径",外螺纹的 小径d1又称"底径"。
8
３.中径(D２，d２)
内螺纹公差带
29
外螺纹公差带
30
螺纹公差带
螺纹公差带是由公差等级和基本偏 差组成。 螺纹公差带代号由表示公差等级的 数字和基本偏差的字母代号组成。例如 6H,5g等。
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32
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2、螺纹公差带的选用
在生产中为了减少刀具、量具的规格种 类，国家标准中规定了既能满足当前需 要，而数量又有限的常用公差带，同时 还规定了优先、其次和尽可能不用的选 用顺次。 除有特殊需要外，一般不应选择标准规 定以外的公差带。
的假想圆柱或圆锥的直径。相结合的内、 外螺纹的大径基本尺寸相等，即D =d 。
内螺纹的大径 D 又称“底径” , 外螺纹的大 径d又称“顶径”。 普通螺纹的螺纹公称直径尺寸即为大径尺 寸。
7
２.小径(D1，d1)
小径 是指与内螺纹牙顶或外螺纹牙底
相切的假想圆柱或圆锥的直径。相结 合的内、外螺纹的小径基本尺寸相等, 即D１=d1。
d2s d2 LMS d2 min D2s D2 LMS D2 max
内螺纹：D2m D2MMS D2 min
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三、普通螺纹的公差、配合及其选用 1、普通螺纹的公差带
普通螺纹国家标准GB/T 197-2003规定了螺 纹大、中、小径公差带。
公差等级 公差带的大小由公差值确定，并按公差值 的大小分为若干等级。国标规定的螺纹公差等 级见教材 P132 表 8-1 。其中 3 级公差值最小，准 确度最高；9级公差值最大，准确度最低。
内螺纹的小径D1又称"顶径",外螺纹的 小径d1又称"底径"。
8
３.中径(D２，d２)
键和花键联结的精度设计
互换性与测量技术 课程教案授课题目 第八章 键和花键的互换性及其检测教学目的教学要求 了解键、花键结合的种类、特点及形位公差、掌握键、花键结合的精度设计教学重点教学难点键、花键结合的精度设计 教学方法 教学手段 方法：启发式教学法、问题教学法、自学辅导法等 手段：常规教学、多媒体教学教学内容 时间分配（分）概述5 平键连接的互换性及其检测 10课堂教学时间分配 花键连接的互换性及其检测10 课堂教学设计 键和花键联结的精度设计第一节概述机器中键和花键的结合主要用来联结轴和轴上的齿轮、皮带轮等以传递扭矩，当轴与传动件之间有轴向相对运动要求时，键还能起导向作用。
键的种类很多，主要可分为平键、半圆键和楔键等几种，统称为单键，其中平键应用最广。
平键又可分为普通平键和导向平键。
普通平键一般用于固定联结，而导向平键用于可移动的联结。
花键按键廓的形状不同分为矩形花键、渐开线花键和三角形花键等，其中矩形花键应用最多。
本节主要讨论平键和矩形花键结合的精度设计。
第二节 平键连接的互换性及其检测 第二节平键连接的互换性及其检测一、平键结合的特点与要求平键联结的特点是通过健的侧面与轮毂槽和轴槽的侧面相接触来传递扭平键联结的三种配合类型较松联结一般联结较紧联结平键联结方式及主要尺寸以键结合采用基轴制配合，即规定键宽的公差带不变，通过改变轴槽宽，轮毂槽宽的公差带达到不同的配合要求。
键宽b规定了一种公差带精拉钢大量制造。
、平键结合精度的确定平键联结的精度已经标准化。
GB1095—1997《平键和键槽的剖面尺寸》中对轴槽和毂槽的宽度各规定了三种公差带，使平键与轴槽和毂槽构成了3合，即较松键联结、一般键联结和较紧键联结。
它们的公差带均选自《公差与配合》国家标准。
平键联结的选用，除了根据使用要求和应用场合，按下表进行选用外，还应考虑其配合表面的形位误差和表面粗糙度的影响。
第三节花键连接的互换性及其检测重系列：键数最多，键齿高度最大，主要用于重型机械。
第八章键和花键联结的精度
a.强度高，可传递较大的转矩；
b.孔、轴定心精度高；
c.导向精度高。
一.矩形花键联结的配合尺寸和定心方式 主要尺寸：
小径 d；大径 D；键宽、键槽宽 B。
键数N规定为偶数，有6、8、10三种。
定心方式： 小径 d 定心； 大径 D 定心； 键侧（键槽侧）B 定心
GB/T1144-2001规定采用小径定心。
第八章
键和花键联结的精度
键的作用： 1.传递转矩
2.传递运动
3.导向 键的分类：
平 键（普通平键、导向平键） 单键 半圆键
楔形键
花键（矩形花键、渐开线花键、三角形花键）
§8-1 平键联结的精度 一. 平键和键槽的尺寸
二.平键联结的精度
轴槽公差带
键宽公差带
轮毂槽公差带
（a）松联结
（b）正常联结
3.表面粗糙度要求 a.内花键： 小径表面Ra值不大于0.8μm； 键槽侧面Ra值不大于3.2μm； 大径表面Ra值不大于6.3μm。
b.外花键： 小径表面Ra值不大于0.8μm； 键槽侧面Ra值不大于0.8μm； 大径表面Ra值不大于3.2μm。
三.图样标注
对于花键副，标注顺序为：
H7 H 10 H 11 6 28 34 7 f7 a11 d10
§8-3 键联结的精度 一.平键联结的精度设计 1.键和键槽宽采用基轴制配合； 2.对于导向平键应选用松联结； 3.平键在承受重载荷、冲击载荷或双向扭
矩的场合，应选用紧密联结；
4.平键若承受载荷，为了拆装方便，应选
用正常联结。
5.平键的尺寸公差查附表8-1； 6.平键联结配合表面的几何公差和表面粗 糙度的选用按第一节要求进行； 7.键槽宽的对称度公差值查附表3-4。
键与花键联结的精度
第八章键与花键联结的精度8.1 内容键联结和花键联结广泛用作轴和轴上传动件（如齿轮、带轮、链轮、联轴器等）之间的圆周方向的定位，用以传递转矩，有时也用作轴上传动件的导向，如变速箱中变速齿轮花键孔与花键轴的联结。
8.1.1 基本内容本章的基本内容有：1. 平键联结的设计。
包括平键联结的结构和几何参数。
平键联结的精度设计，包括配合尺寸的公差带和配合种类；非配合尺寸的公差带；平键联结配合表面的几何公差和表面粗糙度；平键和键槽的检测。
平键联结公差在图样上的标注。
2. 矩形花键联结的设计。
包括几何参数和定心方式。
矩形花键联结的精度设计，包括基准制、公差带、几何公差、表面粗糙度和花键的检测。
矩形花键公差在图样上的标注。
本章的学习目的：了解普通平键和矩形花键的结构和几何参数；掌握平键和矩形花键联结公差配合的特点；掌握矩形花键联结的定心方式；能够正确标注图样上平键和矩形花键联结的尺寸公差、几何公差及表面粗糙度。
了解平键与矩形花键的公差检测。
8.1.2 学习重点1. 平键联结的公差设计（1）平键联结的结构和几何参数平键联结由键、轴槽、轮毂槽等三部分组成。
键和键槽的宽度b为配合尺寸，通过选择不同的配合性质，可分别用作固定联结和导向联结；其余尺寸（如：键的高度h和长度L以及轴键槽的深度t1、轮毂键槽的深度t2）为非配合尺寸，可规定较大的公差。
（2）平键联结的精度设计①平键联结配合尺寸的公差带和配合种类根据国标规定，平键为标准件，键和键槽宽度的配合采用基轴制。
键宽只采用一种公差带h8 ；轴槽宽（H9、N9、P9）和轮毂槽宽（D10、JS9、P9）则采用三种公差带，分别与平键组成松联结、正常联结和紧密联结等三种性质不同的配合，以满足不同用途的需要。
松联结：H9D10h8h8与，主要用于导向平键，轮毂可在轴上作轴向移动；正常联结：N9JS9h8h8与，键在轴上及轮毂中均固定。
用于载荷不大的场合，或经常拆卸；紧密联结：P9P9h8h8与，键在轴槽及轮毂槽中均固定，而比以上两种配合更紧。
9.1平键、花键联接的精度设计
花键的对称度公差：单件小批量生产时， 一般规定键或键槽两侧面的中心平面对定 心表面轴线的对称度公差和等分度公差， 并遵守独立原则。 对于较长的长键，应根据产品性能自行规 定键（键槽）侧面对定心表面轴线的平行 度公差值。
6×7H11 EQS
0.015
A
28H7
6×7d10 EQS E 0.015 A A
表6.9
表6.10 键宽与轴槽及轮毂槽宽的配合与应用 配合 种类 尺寸b的公差 轮毂 键 键槽 槽 H9 N9 配 合 性 质 及 应 用
松联接 正常 联接 紧密 联接
键在轴上及轮毂上均能滑动。 D10 主要用于导向平键，轮毂可在 轴上作轴向移动 JS9 键在轴上及轮毂中均固定。用 于载荷不大的场合 键在轴上及轮毂上均固定，而 比上种配合更紧。主要用于载 荷较大、载荷具有冲击性以及 双向传递扭矩的场合
H6 H10 H9 32 7 花键副：6 28 g5 a11 f7
小 结
1． 平键联接的公差与配合（从《极限与配合》标准中选出） 平键联接的键宽与键槽宽b是决定配合性质和配合精度 的主要参数。平键联接采用基轴制配合。国标对键宽规定了 一种公差带（h8），对轴和轮毂的键槽宽各规定了三种公 差带。由这些公差带构成三组配合，分别得到规定的三种联 接类型，即较松联接、一般联接和较紧联接，它们的应用见 表6.10 。应根据使用要求和应用场合确定其配合类别。 2． 矩形花键联接的定心方式及极限与配合 花键有矩形花键、渐开线花键和三角形花键，其中矩形 花键应用最广。国标规定了矩形花键联接的尺寸系列、定心 方式及极限与配合。
3． 键槽和花键的形位公差和表面粗糙度 键槽的形位公差有位置度（大批量）、或键槽对轴线 的对称度（单件小批量）及键槽两工作侧面的平行度（长 键）。键槽的两工作侧面为配合面，其表面粗糙度Ra值 要小于槽底的表面粗糙度Ra值。具体规定见本章相关内 容。 内、外花键形位公差和表面粗糙度等的规定（或推荐） 见本章相关内容。 4． 花键的标注见本章相关内容。
键和花键配合的精度设计
键和花键配合的精度设计键和花键配合是一种机械连接的方法，常用于传动装置和机械部件之间。
它的设计是为了提高连接的精度和可靠性，确保传动系统的顺畅运转。
键和花键配合的精度设计主要涉及到键和花键孔的尺寸、公差、材料选择以及安装等方面。
本文将从这几个方面来详细介绍键和花键配合的精度设计。
首先，键和花键孔的尺寸是配合设计的重要参数之一、键的尺寸包括长度、宽度和高度等，它应该与花键孔的尺寸相匹配。
一般来说，键的长度应与花键孔的深度相等或略高于花键孔的深度，以确保键能够完全嵌入花键孔中。
键的宽度应与花键孔的宽度相匹配，以保证键和花键孔之间有适当的间隙。
键的高度应与花键孔的高度相匹配，以确保键能够牢固地安装在花键孔中，同时又能够顺利地插入和拆卸。
其次，键和花键孔的公差也是配合设计中需要考虑的重要因素。
合适的公差能够保证键和花键孔之间的插装间隙，以便于安装和拆卸。
一般来说，键和花键孔的公差应控制在合理的范围内，以确保插装时的配合精度。
公差的控制需要考虑到键和花键孔的制造精度和装配误差等因素，通过合理的公差设计可以提高键和花键配合的精度。
再次，键和花键孔的材料选择也是影响配合精度的重要因素之一、一般来说，键和花键孔的材料应具有足够的硬度和强度，以确保连接的可靠性和耐久性。
键和花键孔的材料应根据工作条件和要求进行选择，常见的材料有碳素钢、合金钢、不锈钢等。
同时，键和花键孔的表面光洁度也需要注意，以减小因表面粗糙度带来的配合误差。
最后，键和花键的安装也对配合精度有一定的影响。
在安装时应注意键的安装方向和位置，确保其与花键孔的对应位置相匹配。
同时，键和花键孔在安装时需要适当地加入润滑剂，以减小摩擦力和磨损，提高连接的精度和可靠性。
安装时还需要注意力的均匀施加，避免因过度力的应用而造成连接配合的损坏。
综上所述，键和花键配合的精度设计涉及到键和花键孔的尺寸、公差、材料选择以及安装等方面。
通过合理的设计和制造，能够提高配合精度，确保连接的可靠性和耐久性。
第八章 键和花键的精度设计与检测
键联接是一种可拆联接，通常用于轴与齿轮、手轮、皮带轮、 飞轮和联轴器等的联接。在两联接件中，通过键传递转矩，必要时 可以作导向用，联接件间做轴向相对运动。
8-1 普通平键的公差与配合及检测
普通平键结合的公差与配合
由于扭矩是通过键和键槽的侧面传递的，键的上表面与轮毂槽底 留有一定的间隙，因此键与键槽宽b是键联接的主要参数。因为键的 侧面同时与轮毂槽及轴槽接触，且要求具有不用的配合性质，所以 平键的结合是按照基轴制配合。为了保证键与键槽侧面接触良好而 又便于拆装，键与键槽配合的过盈量或间隙量应较小。对于导向平 键，要求键与轮毂槽之间做相对滑动，并有良好的导向性，配合的 间隙也要适当。此外，在键联接中，形位误差的影响较大，应加以 限制。
第八章 键和花键的精度设计与检测
8-1 普通平键的公差与配合及检测
单键的分类
普通平键（作用：传递 平键 导向平键（作用：相对 半圆键 普通楔键Байду номын сангаас 楔键 钩头楔键 扭矩） 运动）
8-1 普通平键的公差与配合及检测
单键的联接结构
8-2 花键的公差与配合及检测
矩形花键的定心方式
GB/T1144-2001中规定矩形花键联接采用小径定心的方式，内花键与外花键的小 径精度较高，大径做非配合尺寸。非定心直径表面之间留有一定的间隙，以保证 它们之间不接触。从加工工艺性能来看，内花键小径可以在内圆磨床上磨削，外 花键小径可用成形砂轮磨削，而且磨削可以获得更高的尺寸精度和更高的表面粗 糙度要求。采用小径定心时，热处理后的变形可用内圆磨床修复。可以看出，小 径定心的定心精度高，定心稳定性好，而且使用寿命长，更有利于产品质量的提 高。 当选用大径定心时，内花键定心表面的精度是依靠拉刀来保证的。而当花键定心 表面硬度要求高（40HRC以上）时，热处理后的变形难以用拉刀修正；当内花键 定心表面的粗糙度要求较高时，用拉削加工很难达到要求。在单件小批量生产或 大规格花键时，内花键也难以用拉削加工工艺，因为该种加工方式不经济，因此， 很难满足大径定心要求。 在某些行业，也有用键宽B定心的。主要用于承受较大载荷、传递双向扭矩而对 定心精度要求不高的花键。如汽车万向接头的转轴联接。为了承受交变载荷引起 的冲击，故采用键宽定心。
8-1 普通平键的公差与配合及检测
普通平键结合的公差与配合
由于扭矩是通过键和键槽的侧面传递的，键的上表面与轮毂槽底 留有一定的间隙，因此键与键槽宽b是键联接的主要参数。因为键的 侧面同时与轮毂槽及轴槽接触，且要求具有不用的配合性质，所以 平键的结合是按照基轴制配合。为了保证键与键槽侧面接触良好而 又便于拆装，键与键槽配合的过盈量或间隙量应较小。对于导向平 键，要求键与轮毂槽之间做相对滑动，并有良好的导向性，配合的 间隙也要适当。此外，在键联接中，形位误差的影响较大，应加以 限制。
第八章 键和花键的精度设计与检测
8-1 普通平键的公差与配合及检测
单键的分类
普通平键（作用：传递 平键 导向平键（作用：相对 半圆键 普通楔键Байду номын сангаас 楔键 钩头楔键 扭矩） 运动）
8-1 普通平键的公差与配合及检测
单键的联接结构
8-2 花键的公差与配合及检测
矩形花键的定心方式
GB/T1144-2001中规定矩形花键联接采用小径定心的方式，内花键与外花键的小 径精度较高，大径做非配合尺寸。非定心直径表面之间留有一定的间隙，以保证 它们之间不接触。从加工工艺性能来看，内花键小径可以在内圆磨床上磨削，外 花键小径可用成形砂轮磨削，而且磨削可以获得更高的尺寸精度和更高的表面粗 糙度要求。采用小径定心时，热处理后的变形可用内圆磨床修复。可以看出，小 径定心的定心精度高，定心稳定性好，而且使用寿命长，更有利于产品质量的提 高。 当选用大径定心时，内花键定心表面的精度是依靠拉刀来保证的。而当花键定心 表面硬度要求高（40HRC以上）时，热处理后的变形难以用拉刀修正；当内花键 定心表面的粗糙度要求较高时，用拉削加工很难达到要求。在单件小批量生产或 大规格花键时，内花键也难以用拉削加工工艺，因为该种加工方式不经济，因此， 很难满足大径定心要求。 在某些行业，也有用键宽B定心的。主要用于承受较大载荷、传递双向扭矩而对 定心精度要求不高的花键。如汽车万向接头的转轴联接。为了承受交变载荷引起 的冲击，故采用键宽定心。
第八章 键、花键结合的精度设计与检测
P9
P9
8.2 花键联接的精度设计与检测
一、概述 花键有如下优点： （1）载荷分布均匀，承载能力强，可传递更大的扭矩； （2）导向性好； （3）定心精度高，满足了高精度场合的使用要求。
a)
矩形花键
b) 渐开线花键
c) 三角花键
二、 矩形花键
B
B
大径D\小径d\键数N\键槽宽B 图8.6 花键的主要尺寸参数
表8.2
键宽与轴槽及轮毂槽宽的公差与配合
配合 种类
尺寸b的公差 轮毂 键 键槽 槽
配
合
性
质
及
应
用
松联接 正常 联接
紧密 联接
H9
键在轴上及轮毂上均能滑动。主 D10 要用于导向平键，轮毂可在轴上 作轴向移动
h8
N9
Js9
键在轴上及轮毂中均固定。用于 载荷不大的场合
键在轴上及轮毂上均固定，而比 上种配合更紧。主要用于载荷较 大、载荷具有冲击性以及双向传 递扭矩的场合
6×7H11 EQS 0.015 A
3.2
28H7
E 3.2
0.8
6×7d10 EQS 0.015 A A
6.3
A
28h7 E
图8.8 矩形花键的对称度公差标注
（2）表面粗糙度要求
表8-9 花键表面粗糙度推荐值(μm) 内花键 加工表面 外花键
Ra不大于 小径 大径
键侧
1.6 6.3
6.3
0.8 3.2
图8-8检验内花键的综合塞规
图8-9检验外花键的综合环规
小 结
1． 平键、半圆键联接的公差与配合（从《极限与配合》标准中选出） 平键联接的键宽与键槽宽b是决定配合性质和配合精度的主要参数。 平键、半圆键联接采用基轴制配合。国标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。由这些公差带构成 三组配合，分别得到规定的三种联接类型，即较松联接、一般联接和较 紧联接，它们的应用见表8-2 。应根据使用要求和应用场合确定其配 合类别。 平键、半圆键联接的非配合尺寸精度要求较低，它们的公差分别见表83、表8-5。 2． 矩形花键联接的定心方式及极限与配合 花键有矩形花键、渐开线花键和三角形花键，其中矩形花键应用最 广。国标规定了矩形花键联接的尺寸系列、定心方式及极限与配合。 （1）矩形花键联接定心方式 矩形花键有大径（D）结合面、小径（d）结合面和键侧（B）结合 面(D、d、B分别为三个结合面的配合尺寸，见图8-4)。其中只有一个 为主要结合面，它决定花键联接的配合性质，称为定心表面。按定心表 面的不同，矩形花键有大径D定心、小径d定心、和键（槽）宽B定心三 种定心方式，国标规定矩形花键采用小径定心。
第八章键和花键的精度设计PPT课件
及双向传递扭矩的场合
21.09.2020
9
三、平键公差带图 (tolerance zone of flat key )
21.09.2020
10
四、键联结的非配合尺寸参数( parameters of non-fit size for flat key connection)
➢ 轴槽深t1，轮毂槽深t2的公差见表8.1 ➢ 键高h的公差带采用h11（键为正方型时采用h8） ➢ 键长l，孔槽长L的公差带分别采用h14，H14；
五、形位公差设计 (design of geometrical tolerances)
➢ 轴槽和轮毂槽对轴线的对称度公差取值7-9级
六、表面粗糙度( surtace roufness )
➢ 键槽配合表面（侧面）取Ra 为1.6~3.2μm ➢ 其他非配合面取Ra为6.3μm
21.09.2020
11
七、轴和轮毂的图样标注示例
21.09.2020
12
8.3 矩形花键配合的精度设计( precise design of rectangular spline connection)
花键分为内花键（花键孔）和外花键（花键轴） 把键和轴、键槽和轮毂做成一整体的联结件，主要
保证联结件的同心度及传递扭矩 即可以是固定联结，也可以是滑动联结 与键联结相比，花键联结有联结可靠，强度高，可
8
➢平键与键槽形成三种配合，见下表
配合 种类
松联接
正常 联接 紧密 联接
尺寸b的公差 键 键槽 轮毂槽
配合性质及应用
键在轴槽中及轮毂槽中均能滑动。主要 H9 D10 用于导向平键，轮毂可在轴上作轴向移
动
h8 N9
Js9
21.09.2020
9
三、平键公差带图 (tolerance zone of flat key )
21.09.2020
10
四、键联结的非配合尺寸参数( parameters of non-fit size for flat key connection)
➢ 轴槽深t1，轮毂槽深t2的公差见表8.1 ➢ 键高h的公差带采用h11（键为正方型时采用h8） ➢ 键长l，孔槽长L的公差带分别采用h14，H14；
五、形位公差设计 (design of geometrical tolerances)
➢ 轴槽和轮毂槽对轴线的对称度公差取值7-9级
六、表面粗糙度( surtace roufness )
➢ 键槽配合表面（侧面）取Ra 为1.6~3.2μm ➢ 其他非配合面取Ra为6.3μm
21.09.2020
11
七、轴和轮毂的图样标注示例
21.09.2020
12
8.3 矩形花键配合的精度设计( precise design of rectangular spline connection)
花键分为内花键（花键孔）和外花键（花键轴） 把键和轴、键槽和轮毂做成一整体的联结件，主要
保证联结件的同心度及传递扭矩 即可以是固定联结，也可以是滑动联结 与键联结相比，花键联结有联结可靠，强度高，可
8
➢平键与键槽形成三种配合，见下表
配合 种类
松联接
正常 联接 紧密 联接
尺寸b的公差 键 键槽 轮毂槽
配合性质及应用
键在轴槽中及轮毂槽中均能滑动。主要 H9 D10 用于导向平键，轮毂可在轴上作轴向移
动
h8 N9
Js9
键、花键配合的精度设计
3,表面粗糙度的选择: ,表面粗糙度的选择:
参照教材P190表11-10.
4,内,外花键标注示例: , 外花键标注示例:
矩形花键的尺寸公差带代号和配合代号 按照花键规格规定的次序标注,即 N×d×D×B.即: 内花键:6×28H6×32H10×7H9 外花键:6×28g5×32a11×7f7
H 6 H 10 H 9 × × 花键副: 6 × 28 g 5 a11 f 7
3,表面粗糙度的选择: ,表面粗糙度的选择:
键和键槽配合面的表面粗糙度一 般 取 Ra1.6~3.2m, 非 配 合 面 取 Ra6.3m.
4,轴的标注示例 : ,
1,标注槽深d-t及公差 2,标注槽宽b及公差 3,标注对称度公差 4,标注表面粗糙度
3.2 3.2 0 52 -0.2
16N9( -0.043 )
花键图样标注示例:
关于图a最大实体原则的讨论讨论:
1,键槽宽B=7mm(MMS),基准孔 D=28mm(MMS),位 置度为0.02mm 2,键槽宽B=7.09mm(LMS),基准孔 D=28mm(MMS),位置度为 0.02+0.09=0.11mm 3,键槽宽B=7.09mm(LMS),基准孔 D=28.021mm(LMS),位置度为 0.02+0.09+0.021=0.131mm
0.02 A
0
Φ58r6(
+0.060 +0.041)
A
5,轮毂的标注示例 : ,
+0.2 62.3 0
1,标注轮毂深d+t1及公差 2,标注槽宽b及公差 3,标注对称度公差 4,标注表面粗糙度
16JS9( ±0.021 )
0.02 A
3.2
机械制造之键和花键配合的精度设计
键在轴上及轮毂中均固定。用于载荷不大的 场合 键在轴上及轮毂上均固定，而比上种配合更 紧。主要用于载荷较大、载荷具有冲击性以 及双向传递扭矩的场合
h9
N9
Js9
P9
P9
2、形位精度设计：
为了保证键宽与键槽宽之间具有足够的接触 面积和可装配性，对键和键槽的位置误差要 加以控制，应分别规定轴键槽对轴的基准线 和轮毂槽对孔的基准轴线的对称度公差，一 般可按对称度公差 7~9级选取，查表时，公 称尺寸是指键宽。
3、表面粗糙度的选择：
键和键槽配合面的表面粗糙度一般 取 Ra1.6~3.2μm， 非 配 合 面 取 Ra6.3μm。
4、轴的标注示例 ：
1、标注槽深d-t及公 差
0 50 -0.2
16N9（ -0.043 ）
0.02 A
0
2、标注槽宽b及公差
3、标注对称度公差
3.2 3.2
4、标注表面粗糙度
> +0.2 0
0 > -0.2
3.3 3.8
> +0.2 0
> +0.2 0
>5058
1610
6.0
4.3
花键类型
a) 矩形花键
b) 渐开线花键
c) 三角花键
三、平键配合的精度 设计
包括尺寸精度设计、形位 精度设计以及表面粗糙度 的精度设计
1、尺寸精度设计（1）：
平键联结的基本构成 ：平键联结是由键、轴 键槽、轮毂键槽构成。在工作时，通过键的侧 面与轴槽和轮毂槽的侧面相互接触来传递转矩。 平键联结的配合尺寸：键和轴槽、轮毂槽的宽 度尺寸是配合尺寸。其余尺寸，如键高、键长、 轴槽深、轮毂槽深等都属于非配合尺寸。
h9
N9
Js9
P9
P9
2、形位精度设计：
为了保证键宽与键槽宽之间具有足够的接触 面积和可装配性，对键和键槽的位置误差要 加以控制，应分别规定轴键槽对轴的基准线 和轮毂槽对孔的基准轴线的对称度公差，一 般可按对称度公差 7~9级选取，查表时，公 称尺寸是指键宽。
3、表面粗糙度的选择：
键和键槽配合面的表面粗糙度一般 取 Ra1.6~3.2μm， 非 配 合 面 取 Ra6.3μm。
4、轴的标注示例 ：
1、标注槽深d-t及公 差
0 50 -0.2
16N9（ -0.043 ）
0.02 A
0
2、标注槽宽b及公差
3、标注对称度公差
3.2 3.2
4、标注表面粗糙度
> +0.2 0
0 > -0.2
3.3 3.8
> +0.2 0
> +0.2 0
>5058
1610
6.0
4.3
花键类型
a) 矩形花键
b) 渐开线花键
c) 三角花键
三、平键配合的精度 设计
包括尺寸精度设计、形位 精度设计以及表面粗糙度 的精度设计
1、尺寸精度设计（1）：
平键联结的基本构成 ：平键联结是由键、轴 键槽、轮毂键槽构成。在工作时，通过键的侧 面与轴槽和轮毂槽的侧面相互接触来传递转矩。 平键联结的配合尺寸：键和轴槽、轮毂槽的宽 度尺寸是配合尺寸。其余尺寸，如键高、键长、 轴槽深、轮毂槽深等都属于非配合尺寸。
第章键和花键结合的精度设计与检测
2
第二页，编辑于星期五：二十点 三十八分。
3
第8章 键、花键结合的精度设计与检测
键的作用： （1）传递转矩
（3）导向
(2) 传递运动
单键
平键 半圆键
普通平键
导向平键
键的分类
楔形键
花键
矩形花键 渐开线花键(矮胖)
本章只介绍普通平键和矩形花键的精度设计。
第三页，编辑于星期五：二十点 三十八分。
8.1 普通平键结合的精度设计
第十页，编辑于星期五：二十点 三十八分。
11
2. 配合表面的几何公差
对称度
为保证键与键槽的配合要求，需规定键槽两侧面的中心平面
对其轴线的对称度公差。
其公差值按GB/T 1184－1996取7～9级(表4.16)。
A
B
A
B
第十一页，编辑于星期五：二十点 三十八分。
3. 配合表面的表面粗糙度轮廓
1122
② 有利于简化加工工艺，降低成本。尤其是对内花键定心表面的加 工，采用磨削加工，可以减少成本较高的拉刀的规格，也易于保证表面质 量。
③ 采用小径定心与国际标准的规定完全一致，便于技术引进， 有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与配套。
第二十四页，编辑于星期五：二十点 三十八分。
配合表面: 表面粗糙度Ra的上限值一般取1.6～3.2 μm ，
非配合表面:
取6.3 μm 。
Ra 3.2
Ra 3.2
Ra 6.3
Ra 6.3
4. 键槽尺寸和公差在图样上的标注（见例题）
第十二页，编辑于星期五：二十点 三十八分。
5. 例题 某机构采用普通平键正常联结的φ25H8 孔， φ25h7 矩，查表确定键槽剖面尺寸和公差，，并将它们标注在零件图上。
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8.3 矩形花键配合的精度设计
一.矩形花键的几何参数和定心方式(geometrical parameters & types of determining centre) 矩形花键主要配合尺寸为：大径D（外径），小径d （内径）及键宽B
B B
内花键
外花键
矩形花键根据键齿承载能力分轻、中、重三个系列
8.3 矩形花键配合的精度设计
矩形花键的定心方式： 确定花键联结配合性质的结合面称为定心表面。
矩形花键国家标准(GB/T 1144-2001)规定，矩形 花键用小径定心。 矩形花键小径定心的优点： 小径较容易保证较高的加工精度和表面硬度。 有利于简化加工工艺，减少成本，小径热处理后 便于加工，易于保证表面质量。
8.2 平键结合的精度设计
平键与键槽形成三种配合，见下表：
配合 种类 松联接 正常 联接 h8 尺寸b的公差 键 轴槽 轮毂槽 H9 N9 D10 Js9 键在轴槽中及轮毂槽中均能滑动。 主要用于导向平键，轮毂可在轴上作轴 向移动 键在轴槽中及轮毂槽中均固定。 主要用于载荷不大的场合 键在轴槽中和轮毂槽中均牢固地固定。 主要用于载荷较大、载荷具有冲击性以 及双向传递扭矩的场合
8.3 矩形花键结合的精度设计与检测 Precise Design & Verification of Spline Connection
8.1 键与花键的基本概念
8.1 键与花键的基本概念(Basic Conception of Key and Spline)
一.键和花键的作用(function of key and spline) 常用于轴和带毂零件（如齿轮、涡轮等）之间的可 拆卸联结 实现周向固定 传递扭矩和运动 当配合之间要求作轴向移动时，还可以起导向作用 （如变速箱中的齿轮可以沿着花键轴移动以达到变 速的目的）
6×7H11 EQS 0.02 M A M 3.2 0.8
28H7 E
3.2
A
6×7d10 EQS 0.02 M A M
6.3
A
E
矩形花键的位置度公差标注
8.3 矩形花键配合的精度设计
三.形位公差设计 (design of geometrical tolerance) 在单件小批生产时，一般规定键或键槽两侧面的中 心平面对定心表面轴线的对称度公差和花键等分度 公差，并遵循独立原则。
第八章 键、花键结合的精度 设计与检测
Precise Design & Verification for Key and Spline
Content 8.1 键和花键的基本概念 Basic Conception of Key and Spline 8.2 平键结合的精度设计与检测、 Precise Design & Verification of Key Connection
圆头 方头 钩头
8.1 键与花键的基本概念
8.1 键与花键的基本概念
三.花键的分类(classification of spline) 花键按键齿可分为：
矩形花键联结应用最广泛
花键的优点：定心精度高；导向性好；承载能力强 矩形花键的键数一般为偶数，有6、8、10三种。
8.2 平键结合的精度设计
加工表面
小 径 大 径 键 侧
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
内花键
外花键
Ra不大于
0.8 6.3 3.2 0.8 3.2 0.8
8.3 矩形花键配合的精度设计
五.矩形花键联接在图纸上的标注(notation)
矩形花键的尺寸公差带代号和配合代号按照花键规格规 定的次序标注，即 N× d× D× B 其中 N：键数，d：小径，D：大径，B：键宽
8.2 平键结合的精度设计(Precise Design of Flat Key) 一.平键结合的结构和几何参数(structure & geometrical parameters for flat key connection)
A A b A
h
A
d-t1
L
D+t2
8.2 平键结合的精度设计
二.平键联结的配合制(fit system for flat key connection) 平键为标准件，键结合的 主要参数是键宽b 键与轴槽、键与轮毂槽的 配合均采用基轴制 国家标准对键宽只规定了 一种公差带h8 国家标准对轴和键槽宽各 规定了三种公差带
键长L ≥8 键宽b b≤6mm 8≤b≤36mm b≥40mm 取7级 取6级 取5级
8.2 平键结合的精度设计
六.表面粗糙度(surface roughness) 键槽配合表面（侧面）取Ra为1.6~3.2μm 其他非配合面取Ra为6.3μm 七.轴和轮毂的图样标注示例
8.3 矩形花键配合的精度设计
小 结
3．键槽和花键的形位公差和表面粗糙度 键槽的形位公差有键槽对轴线的对称度,键槽两工 作侧面的平行度。 键槽两工作侧面为配合面，其表面粗糙度Ra值要小 于槽底的表面粗糙度Ra值。 内、外花键形位公差和表面粗糙度等的规定（或推 荐）见本章相关内容。 4．花键的标注 矩形花键的尺寸公差带代号和配合代号按花键规格规 定的次序标注： 即 N×d×D×B 其中 N：键数，d：小径，D：大径，B：键宽
配
合
性
质
及
应
用
紧密 联接
P9
P9
8.2 平键结合的精度设计
三.平键公差带图(tolerance zone of flat key)
8.2 平键结合的精度设计
四.键联结的非配合尺寸参数(parameters of non-fit size for flat key connection) 轴槽深t1，轮毂槽深t2的公差见表8.1 键高h的公差带采用h11(键为正方型时采用h8) 键长l，孔槽长L的公差带分别采用h14，H14 五.形位公差设计(design of geometrical tolerances) 轴槽和轮毂槽对轴线的对称度公差取值7-9级 两侧面在长度方向的平行度公差
小 结
（1）矩形花键联接定心方式 矩形花键有大径D定心、小径d定心、和键（槽）宽 B定心三种定心方式。 国标规定矩形花键采用小径定心。 （2）矩形花键的极限与配合 矩形花键的联结精度分为一般用途和精密传动两种 类型,公差带见表8-7。 矩形花键的配合采用基孔制，即内花键的D、d和B 的基本偏差不变，依靠改变外花键的D、d和B的基本偏 差，以获得不同松紧的配合。 矩形花键的装配形式主要有三种，即滑动联接、紧 滑动联接和固定联接。 配合(联结精度和装配形式)选择主要根据定心精度 要求、传递转矩的大小以及是否有轴向移动来选择。
6×7H11 EQS 0.015 A 3.2
28H7 E
3.2
0.8
6×7d10 EQS 0.015 A A
6.3
A
28h7 E
矩形花键的对称度公差标注
8.3 矩形花键配合的精度设计
8.3 矩形花键配合的精度设计
四.表面粗糙度(surface roughness)
表8-6 花键表面粗糙度推荐值(μm)
8.3 矩形花键配合的精度设计(Precise Design of Rectangular Spline Connection) 花键分为内花键（花键孔）和外花键（花键轴） 把键和轴、键槽和轮毂做成一整体的联结件，主要 保证联结件的同心度及传递扭矩 既可以是固定联结，也可以是滑动联结 与平键联结相比，花键联结有联结可靠，强度高， 可以传递较大的扭矩，且孔、轴定心精度高和导向 精度高等优点
8.1 键与花键的基本概念
二.键的分类(classification of key)
以平键联结应用最广泛
8.1 键与花键的基本概念
普通平键 平键 (flat key)
导向平键 (feather key)
A型(双圆头) B型(平头) C型(单圆头) A型 B型
滑键(sliding key) 半圆键(woodruff key) 楔键 (wedge key) 斜键(tape key) 切向键(tangent key)
内花键： 外花键： 花键副：
6 28H 6 32H10 7H 9
6 28g 5 32a11 7 f 7 H6 H 10 H9 6 28 32 7 g5 a11 f7
小 结
小 结 1．平键、半圆键联接的公差与配合 键宽与键槽宽b是决定配合性质和配合精度的主要 参数。键联接采用基轴制配合。 国标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。 分别构成三种联接类型，较松、一般和较紧联接。 非配合尺寸精度要求较低，公差见表8-3、表8-5。 2．矩形花键联接的定心方式及极限与配合 花键有矩形花键、渐开线花键和三角形花键，其中 矩形花键应用最广。国标规定了矩形花键联接的尺寸 系列、定心方式及极限与配合。
8.3 矩形花键配合的精度设计
8.3 矩形花键配合的精度设计
8.3 矩形花键配合的精度设计
矩形花键联结公差带图
8.3 矩形花键配合的精度设计
三.形位公差设计 (design of geometrical tolerance) 内、外花键小径d的极限尺寸应遵守包容要求 为控制内、外花键的分度误差，一般应规定位置度 公差，并采用相关要求。
8.3 矩形花键配合的精度设计
二.矩形花键的公差与配合(tolerance & fit) D，d，B为单一尺寸，查尺寸公差表 定心尺寸d，精度要求高 其他为非定心尺寸，精度要求较低 配合制度：基孔制——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。 联结精度种类：一般用途，精密传动；其选用主要 根据定心精度要求和传递扭矩大小。 装配形式种类：固定联结，紧滑动联结，滑动联结； 其选用主要根据内外花键之间是否有轴向移动。