鍵結(jié)合的互換性及其檢測

1、鍵結(jié)合的互換性及其檢測第1頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)51分，星期三第一節(jié) 鍵的作用及種類 鍵連接和花鍵連接是一種可拆式連接，廣泛應(yīng)用于軸和軸上傳動件之間的連接，以傳遞扭矩，也可用作軸上傳動件的導(dǎo)向，如變速箱中變速齒輪花鍵孔與花鍵軸的連接。如圖7-1所示： 。第2頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)51分，星期三圖7-1 第3頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)51分，星期三 鍵又稱單鍵，可分為平鍵、半圓鍵、切向鍵和楔形鍵等幾種。如圖7-2所示： 第4頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)51分，星期三 其中平鍵應(yīng)用最為廣泛，平鍵的剖面尺寸如圖7-3所示：

2、花鍵分為矩形花鍵和漸開線花鍵等。本章只討論平鍵和矩形花鍵的互換性。 第5頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)51分，星期三二、平鍵連接的公差帶和配合種類 一、平鍵連接的特點(diǎn) 平鍵連接是通過鍵的側(cè)面分別與軸槽和輪轂槽的側(cè)面相互接觸來傳遞運(yùn)動和扭矩的。如圖7-3所示：因此，鍵寬和鍵槽寬b是決定配合性質(zhì)的主要互換性參數(shù)，是配合尺寸，應(yīng)規(guī)定較小的公差；而鍵的高度h和長度L以及軸槽深度t和輪轂槽深度t1均為非配合尺寸，應(yīng)給予較大的公差。鍵結(jié)合的性質(zhì)表現(xiàn)為與鍵槽寬的配合，因?yàn)殒I由型鋼制成，是標(biāo)準(zhǔn)件，所以鍵連接采用基軸制配合。在設(shè)計(jì)平鍵連接時(shí)，當(dāng)軸徑d確定后，根據(jù)d就可確定平鍵的規(guī)格參數(shù)，見表71和

3、表72。 第6頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)51分，星期三三、平鍵連接的形位公差和表面粗糙度的選用及圖樣標(biāo)注 為了保證鍵和鍵槽的側(cè)面具有足夠的接觸面積和避免裝配困難，國家標(biāo)準(zhǔn)對鍵和鍵槽的形位公差作了以下規(guī)定： （1）于鍵槽的實(shí)際中心平面在徑向產(chǎn)生偏移和軸向產(chǎn)生傾斜，造成了鍵槽的對稱度誤差，應(yīng)分別規(guī)定軸槽和輪轂槽對軸線的對稱度公差。對稱度公差等級按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11841996選取，一般取79級。（2）當(dāng)平鍵的鍵長L與鍵寬b之比大于或等于8時(shí)，應(yīng)規(guī)定鍵寬b 的兩工作側(cè)面在長度上的平行度要求。當(dāng)b6mm時(shí)，公差等級取7級；當(dāng)b836mm時(shí)，公差等級取6級；當(dāng)b40mm時(shí)，公差等級

4、取5級。 第7頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)51分，星期三二、平鍵連接的公差帶和配合種類 國家標(biāo)準(zhǔn)GB 10951979平鍵 鍵和鍵槽的剖面尺寸對鍵寬規(guī)定了一種公差帶h9，鍵寬與鍵槽寬b的公差帶如圖7-4所示。對軸和輪轂寬各規(guī)定了三種公差帶，從而構(gòu)成三種不同性質(zhì)的配合。根據(jù)不同的使用要求，鍵與槽寬可以采用不同的配合，分為較松連接、一般連接和較緊連接等三種連接，以滿足各種用途的需要。各種配合的配合性質(zhì)和適用場合見表73。 第8頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)51分，星期三平鍵連接的非配合尺寸中，軸槽深t和輪轂深t1的公差帶由國家標(biāo)準(zhǔn)GB 10951979規(guī)定，見表81。

5、鍵高h(yuǎn)的公差帶為h11，鍵長L的公差帶為h14，軸槽長度的公差帶為H14。為了便于測量，在圖樣上對軸深t和輪轂槽深t1分別標(biāo)注尺寸“d-t”和“d+t1”（d為孔和軸的基本尺寸）。三、平鍵連接的形位公差和表面粗糙度的選用及圖樣標(biāo)注 為了保證鍵和鍵槽的側(cè)面具有足夠的接觸面積和避免裝配困難，國家標(biāo)準(zhǔn)對鍵和鍵槽的形位公差作了以下規(guī)定： （1）于鍵槽的實(shí)際中心平面在徑向產(chǎn)生偏移和軸向產(chǎn)生傾斜，造成了鍵槽的對稱度誤差，應(yīng)分別規(guī)定軸槽和輪轂槽對軸線的對稱度公差。對稱度公差等級按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11841996選取，一般取79級。第9頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)51分，星期三圖7-5鍵和鍵

6、槽配合面的表面粗糙度參數(shù)值Ra一般取1.66.3m，非配合面的Ra值取12.5m。 鍵槽尺寸和形位公差圖樣標(biāo)注如圖75所示，圖75 a為軸槽，圖75b為輪轂槽。第10頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)51分，星期三 四、平鍵的檢測 對于平鍵連接，需要檢測的項(xiàng)目有鍵寬，軸槽和輪轂槽的寬度、深度及槽的對稱度。 1. 鍵和鍵寬 在單件小批量生產(chǎn)時(shí)，一般采用通用計(jì)量器具（如千分尺、游標(biāo)卡尺等）測量；在大批量生產(chǎn)時(shí)，用極限量規(guī)控制，如圖76 a所示。第11頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)51分，星期三 2. 軸槽和輪轂槽深 在單件小批量生產(chǎn)時(shí)，一般用游標(biāo)卡尺或外徑千分尺（d-t），

7、用游標(biāo)卡尺或內(nèi)徑千分尺測量輪轂尺寸（d+t1）。在大批量生產(chǎn)時(shí)，用專用量規(guī)，如輪轂槽深度極限量規(guī)和軸槽深極限量規(guī)，如圖7-6b、c所示。 3. 鍵槽對稱度 在單件小批量生產(chǎn)時(shí)，可用分度頭、V型塊和百分表測量，在大批量生產(chǎn)時(shí)一般用綜合量規(guī)檢測，如對稱度極限量規(guī)，只要量規(guī)通過即為合格。如圖7-7所示，圖7-7 a為輪轂槽對稱度量規(guī)，圖7-7 b為軸槽對稱度量規(guī)。第12頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)51分，星期三圖7-7 第13頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)51分，星期三第三節(jié) 花鍵連接的互換性及其檢測一、花鍵連接的特點(diǎn) 花鍵連接是通過花鍵孔和花鍵軸作為連接件以傳遞扭矩和

8、軸向移動的，與平鍵連接相比，具有定心精度高、導(dǎo)向性好等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，由于鍵數(shù)目的增加，鍵與軸連接成一體，軸和輪轂上承受的載荷分布比較均勻，因此可以傳遞較大的扭矩，連接強(qiáng)度高，連接也更可靠?；ㄦI可用作固定連接，也可用作滑動連接，在機(jī)械結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較多。 二、矩形花鍵的主要參數(shù)和定心方式 國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11442001矩形花鍵尺寸、公差和檢驗(yàn)規(guī)定矩形花鍵的主要參數(shù)為大徑D、小徑d、鍵寬和鍵槽寬B，如圖8-8所示。 第14頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)51分，星期三為了便于加工和測量，鍵數(shù)規(guī)定為偶數(shù)，有6、8、10三種。按承載能力不同，矩形花鍵可分為中、輕兩個(gè)系列。中系列的鍵高尺寸較大

9、，承載能力強(qiáng)；輕系列的鍵高尺寸較小，承載能力較低。矩形花鍵的尺寸系列見表74。 矩形花鍵連接的結(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。要保證三個(gè)結(jié)合面同時(shí)達(dá)到高精度的配合是很困難的，也無此必要。因此，為了保證使用性質(zhì)和改善加工工藝，只要選擇其中一個(gè)結(jié)合面作為主要配合面，對其尺寸規(guī)定較高的精度，作為只要配合尺寸，以確定內(nèi)、外花鍵的配合性質(zhì)，并起定心作用。該表面稱為定心表面。 矩形花鍵的定心方式有三種：按大徑D定心、按小徑d 定心和按鍵寬B定心。對于起定心作用的尺寸應(yīng)要求較高的配合精度，非定心尺寸要求可低一些，但對鍵寬這一配合尺寸，無論是否起定心作用，都應(yīng)要求較高的配合精度，因?yàn)榕ぞ厥?/p>

10、通過鍵和鍵槽的側(cè)面?zhèn)鬟f的。第15頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)51分，星期三三、矩形花鍵的公差與配合1. 小徑d定心 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用小徑d定心。由于花鍵結(jié)合面的硬度要求較高，需淬火處理，為了保證定心表面的尺寸精度和形狀精度，淬火后需要進(jìn)行磨削加工。從加工工藝性來看，小徑便于用磨削方法進(jìn)行精加工（內(nèi)花鍵小徑可以在內(nèi)圓磨床上磨削，外花鍵小徑可用成形砂輪磨削），因此GB/T 11442001規(guī)定采用小徑d定心，對定心小徑d采用較小的公差等級；非定心大徑D采用較大的公差等級，并且非定心直徑表面之間留有較大的間隙，以保證它們不接觸，從而可獲得更高的定心精度，保證花鍵的表面質(zhì)量，有利于提高

11、連接質(zhì)量。 2. 內(nèi)、外花鍵的尺寸公差和配合選用 矩形花鍵配合的精度，按其使用要求分為一般用和精密傳動兩種。精密級用于機(jī)床變速箱中，其定心精度要求高或傳遞扭矩較大；一般級適用于汽車、拖拉機(jī)的變速箱中。內(nèi)、外花鍵的尺寸公差帶和裝配形式見表75。第16頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)51分，星期三從表75中可見，定心直徑d的公差等級高，要求嚴(yán)。D的公差帶在一般情況下，內(nèi)、外花鍵取相同的公差等級，這個(gè)規(guī)定不同于普通光滑孔、軸配合（一般精度較高的情況下，孔比軸低一級）。主要是考慮到矩形花鍵采用小徑定心，使加工難度由內(nèi)花鍵轉(zhuǎn)為外花鍵。但在有些情況下，內(nèi)花鍵允許與提高一級的為花鍵配合，公差帶為

12、H7的內(nèi)花鍵可以與公差帶為f6、g6、h6的外花鍵配合；公差帶為H6的內(nèi)花鍵可以與公差帶為f5、g5、h5的外花鍵配合。這主要是考慮矩形花鍵常用來作為齒輪的基準(zhǔn)孔，有可能出現(xiàn)外花鍵的定心直徑公差等級的情況。第17頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)51分，星期三 矩形花鍵連接采用基孔制，可以減少加工和檢測內(nèi)花鍵用花鍵拉刀和花鍵量規(guī)的規(guī)格和數(shù)量，并規(guī)定了最松的滑動配合、略松的緊滑動配合和較緊的固定配合。此固定配合仍屬于光滑圓柱體配合的間隙配合，但由于形位誤差的影響，故配合變緊。對于內(nèi)、外花鍵之間要求有相對移動，而且移動距離長、移動頻率高的情況，應(yīng)選用配合間隙較大的滑動連接，以保證運(yùn)動靈活

13、性并使配合面間有足夠的潤滑油層，如汽車、拖拉機(jī)等變速箱中的變速齒輪與軸的連接。對與內(nèi)、外花鍵之間雖有相對滑動，但定心精度要求高，傳遞扭矩大或經(jīng)常有反向轉(zhuǎn)動的情況，則應(yīng)選用固定配合。 第18頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)51分，星期三3. 矩形花鍵的形位公差和表面粗糙度 由于矩形花鍵連接表面復(fù)雜，鍵長與鍵寬比值較大，形位誤差對花鍵連接的裝配性能和傳遞扭矩與運(yùn)動的性能影響很大，是影響連接質(zhì)量的重要因素，因此必須對其加以控制。 國家標(biāo)準(zhǔn)對矩形花鍵的形位公差作了以下規(guī)定： （1）為了保證定心表面的配合性質(zhì)，內(nèi)、外花鍵小徑（定心直徑）的尺寸公差和形位公差的關(guān)系必須采用包容要求。 （2）在大

14、批量生產(chǎn)時(shí)，采用花鍵綜合量規(guī)來檢驗(yàn)矩形花鍵，因此對鍵寬需要遵守最大實(shí)體要求。對鍵和鍵槽只需要規(guī)定位置度公差，位置度公差見表76，圖樣標(biāo)注如圖79所示。 第19頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)51分，星期三圖7-9第20頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)51分，星期三（3）在單件、小批量生產(chǎn)時(shí)，對鍵（鍵槽）寬規(guī)定對稱度公差和等分度公差，并遵守獨(dú)立原則，兩者同值，對稱度公差見表77，圖樣標(biāo)注如圖710所示。 圖7-10第21頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)51分，星期三（4）對于較大的花鍵，國家標(biāo)準(zhǔn)未作規(guī)定，可根據(jù)產(chǎn)品性能，自行規(guī)定鍵（鍵槽）側(cè)對小徑d軸線的平行度

15、公差。大批量生產(chǎn)時(shí)，因?yàn)殒I和鍵槽的位置誤差包括其中心平面相對于定心軸線的對稱度、等分度及鍵（鍵槽）側(cè)面對定心軸線的平行度誤差，故可規(guī)定位置公差進(jìn)行綜合控制，并采用最大實(shí)體原則，用綜合量規(guī)檢驗(yàn)。因此，圖樣上標(biāo)注了位置公差就不必再標(biāo)注對稱度公差。單件、小批量生產(chǎn)時(shí)，采用單項(xiàng)測量，應(yīng)規(guī)定對稱度公差和等分度公差，并遵守獨(dú)立原則?；ㄦI各鍵（鍵槽）沿圓周均勻分布為它們的理想位置，允許它們偏離理想位置的最大值的兩倍為花鍵均勻分布度公差值其數(shù)值等于花鍵對稱度公差值，故省略不注。 通常,鍵(鍵槽)側(cè)對軸線的平行度誤差包括在對稱度公差之內(nèi),若花鍵長度較長,可單獨(dú)規(guī)定鍵側(cè)對小徑軸線的平行度公差。第22頁，共24頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)51分，星期三四、矩形花鍵的檢測矩形花鍵的檢測包括尺寸檢驗(yàn)和形位誤差檢驗(yàn)。 在單件小批量生產(chǎn)中，花鍵的尺寸和位置誤差用千分尺、游標(biāo)卡尺、指示表等通用計(jì)量器具分別測量。 在大批量生產(chǎn)中，內(nèi)（外）花鍵用花鍵綜合塞（環(huán)）規(guī)同時(shí)檢驗(yàn)內(nèi)（外）花鍵的小徑、大徑、各鍵槽寬（鍵寬）、大徑對小徑的