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第七章按键键合的互换性及其测试本章的主要目的和要求： 1.了解平键连接的特点； 2、掌握平键连接的公差配合、形状公差和表面粗糙度的选择 3、了解直角花键连接的特点； 4、掌握直角花键连接的定心方法； 5、掌握直角花键连接的公差配合、形状公差、表面粗糙度的选择和标注； 6、了解平键与直角花键连接采用的标准体系； 7、了解平键与直角花键连接的检测方法。 第一节键连接和花键连接的作用和类型是一种可拆卸连接，广泛用于轴与轴上传动部分的连接，以传递扭矩，也可作为传动部分在轴上的导向。轴，如齿轮箱中变速齿轮花键孔与花键轴的连接。 如图7-1所示： 。 图7-1 钥匙也叫单键，分为平键、半圆键、切线键和楔形键。 如图7-2： 其中以平键应用最为广泛，平键截面尺寸如图7-3所示：花键分为直角花键和渐开线花键。 本章仅讨论平键和矩形花键的互换性。 二、平键联接的公差带及配合形式 1、平键联接的特点 平键联接是通过键的侧面分别与轴槽和轮毂槽的侧面接触来传递运动和扭矩的。 如图7-3所示：因此，键宽和键槽宽度b是决定配合性质的主要互换参数。 t和轮毂槽深t1为非配合尺寸，应给予较大的公差。

组合键的性质表现为与键槽的宽度相匹配。 由于键为钢材，为标准件，键连接采用基轴系。 设计平键联接时，当轴径d确定后，可按d确定平键的规格参数，见表7-1和表7-2。 3、平键连接和花纹标记的形位公差和表面粗糙度的选择为保证键的侧面和键槽有足够的接触面积，避免装配困难，国家标准对键与键槽的形位公差： (1)键槽的实际中心面径向偏移，轴向倾斜，导致键槽存在对称误差。 轴槽和轮毂槽对轴线的对称公差应分别规定。 对称公差等级按国家标准GB/T 1184-1996选取，一般为7~9级。 (2) 当平键的键长L与键宽b之比大于或等于8时，应规定键宽b的两个工作边的长度平行度要求。 b≤6mm时，公差等级为7级； b≥8~36mm时，公差等级为6级； b≥40mm时，公差等级为5级。 2、平键连接的公差带及配合形式 国家标准GB 1095-1979《平键与键槽截面尺寸》规定了键宽的公差带？ h9，键宽与键槽宽b的公差带如图7-4所示。 轴和轮毂的宽度规定了三种公差带，从而形成三种不同性质的配合。 根据不同的使用要求，键与槽宽可采用不同的配合，可分为松动连接、一般连接和紧连接三种连接方式，以满足各种用途的需要。

各种配合的配合特性及适用场合见表7-3。 平键连接的非配合尺寸中，轴槽深度t和轮毂深度t1的公差带由国家标准GB 1095-1979规定，见表8-1。 键高h的公差带为h11，键长L的公差带为h14，轴槽长度的公差带为H14。 为便于测量，轴深t和轮毂槽深t1（d为孔和轴的基本尺寸）在图纸上分别标注尺寸“dt”和“d+t1”。 3、平键连接和花纹标记的形位公差和表面粗糙度的选择为保证键的侧面和键槽有足够的接触面积，避免装配困难，国家标准对键与键槽的形位公差： (1)键槽的实际中心面径向偏移，轴向倾斜，导致键槽存在对称误差。 轴槽和轮毂槽对轴线的对称公差应分别规定。 对称公差等级按国家标准GB/T 1184-1996选取，一般为7~9级。 图7-5 键与键槽配合面的表面粗糙度参数值Ra一般为1.6～6.3μm，非配合面的Ra值为12.5μm。 键槽尺寸和形位公差标注如图7-5所示，图7-5a为轴槽，图7-5b为轮毂槽。 4、平键的检查 对于平键连接，需要检查的项目包括键宽、轴槽和轮毂槽的宽度和深度、槽的对称性。

1、单件、小批量生产时，一般用通用测量仪器（如千分尺、游标卡尺等）测量键和键宽； 批量生产时，采用限位规控制，如图7-6a所示。 2、轴槽和轮毂槽深一般用游标卡尺或外径千分尺测量（dt），单件小批量生产时用游标卡尺或内径千分尺测量轮毂尺寸（d+t1）批次。 批量生产时，采用轮毂槽深度限位规、轴槽深度限位规等专用量规，如图7-6b、c所示。 3、键槽的对称性在单件小批量生产时可用分度头、V型块、百分表测量。 在大批量生产中，一般用综合量规进行检测，如对称极限量规，只要通过就是合格。 如图7-7所示，图7-7a为轮毂槽对称量规，图7-7b为轴槽对称量规。 图7-7 第三段花键连接的互换性和检测 1. 花键连接的特点。 与键连接相比，具有定心精度高、导向好等优点。 同时，由于键的数量增加，键与轴成一体，轴与轮毂的载荷均匀分布，可传递较大的扭矩，连接强度高，并且连接更可靠。 花键可用作固定连接或滑动连接，广泛应用于机械结构中。 2、直角花键的主要参数及定心方法国家标准GB/T 1144-2001《直角花键尺寸、公差及检验》规定直角花键的主要参数为大径D、小径d、键宽和键槽宽度B，如图8-8所示。

为便于加工和测量，键数规定为偶数，分为6、8、10三种。根据承载能力的不同，直角花键可分为中型和轻型系列。 中型系列键高更大，承载力强； 轻型系列的键高较小，承载力较低。 矩形花键尺寸系列见表7-4。 矩形花键连接有三个连接面，即大直径连接面、小直径连接面和键侧连接面。 保证三个接合面同时实现高精度贴合是非常困难和不必要的。 因此，为保证使用性质和提高加工工艺，只需选择其中一个结合面作为主要配合面，并对其尺寸规定更高的精度，作为唯一配合尺寸，确定内部和外部样条的匹配属性，并确定心脏功能。 该表面称为定心表面。 矩形花键的定心方式有大径D定心、小径d定心、键宽B定心三种。对于起定心作用的尺寸，应要求较高的配合精度，非要求定心尺寸可以小一些，但对于键宽的配合尺寸，无论是否起到定心作用，都需要较高的配合精度，因为扭矩是通过键和键槽两侧传递的。 三、直角花键的公差与配合 1、小径d调心国家标准规定采用小径d调心。 由于花键结合面硬度要求高，需要进行淬火处理。 为保证定心面的尺寸精度和形状精度，淬火后需磨削。 从加工工艺上看，小径便于磨削精加工（内花键小径可用内圆磨床磨削，外花键小径可用成形砂轮磨削） ，所以GB/T 1144-2001规定小径d是对中的，对中的小径d采用较小的公差等级； 非定心大径D采用较大的公差等级，非定心直径表面之间留有较大的间隙以保证它们不接触，从而可以获得较高的定心精度，表面质量可以保证样条，提高连接质量。

2、内外花键的尺寸公差和直角花键的配合精度按其使用要求分为一般用和精密传动两种。 精度等级用于要求高定心精度或大传递扭矩的机床齿轮箱； 通用牌号适用于汽车和拖拉机变速箱。 内外花键的尺寸公差带及装配形式见表7-5。 从表7-5可以看出，定心直径d的公差等级较高，要求严格。 D级公差带一般内外花键采用同一公差等级，不同于普通光面孔与轴配合（一般精度要求高时，孔比轴低一级）。 主要原因是矩形花键以小直径为中心，使加工难度由内花键改为外花键。 但在某些情况下，允许内花键与高一级的花键配合，公差带为H7的内花键可与公差带为f6、g6、h6的外花键配合； 公差带H6的内花键 花键可与公差f5、g5、h5的外花键配对。 这主要是考虑到直角花键常被用作齿轮的基准孔，可能会出现外花键中心径公差等级出现的情况。 直角花键连接采用基孔制，可减少用于加工和检测内花键的花键拉刀和花键量规的规格和数量，规定了最松的滑动配合、略松的紧滑配合和较紧的固定配合。 这种固定配合仍然是光滑圆柱配合的间隙配合，但由于形位误差的影响，配合变得更紧。 对于内外花键之间需要相对运动，且运动距离长、运动频率高的场合，宜选用配合间隙大的滑动连接，以保证运动灵活和有足够的润滑油层配合面之间。 如汽车、拖拉机变速器中传动齿轮与轴的连接。

内外花键虽有相对滑动，但对中精度要求高，传递扭矩大，或常有反转，应选用固定配合。 3、直角花键的形位公差和表面粗糙度。 由于矩形花键连接的曲面复杂，键长与键宽之比较大轴的粗糙度，形位误差对花键连接的装配性能及传递扭矩和运动的性能影响很大. ，是影响连接质量的重要因素，所以必须加以控制。 国家标准对直角花键的形位公差作了如下规定： (1) 为保证定心面的配合性能，内外花键小径的尺寸公差与形状公差的关系(中心直径）必须采用公差要求。 (2) 量产时，花键综合量规用于检验直角花键，键宽需符合最大物理要求。 对于键和键槽，只需规定位置公差，位置公差见表7-6，图纸标记见图7-9。 图7-9 （3）单件小批量生产时，键（键槽）宽度规定对称公差和等分公差，并遵循独立性原则。 两者具有相同的价值。 对称公差见表7-7，如图7-10所示。 图7-10 (4) 对于较大的花键，国标根据产品性能，未规定键（键槽）侧面对小径d轴的平行度公差。 在大批量生产中，由于键和键槽的位置误差包括中心平面相对于定心轴的对称性、等分和键（键槽）侧面相对于定心轴的平行度误差，位置公差可指定综合控制，并采用最大实质原则轴的粗糙度，用综合量规检查。

因此，如果在图纸上标注了位置公差，则无需标注对称公差。 采用单件小批量生产时，应采用单项测量，并规定对称公差和等分公差，并遵循独立性原则。 花键的键（键槽）沿圆周均匀分布到理想位置，允许其偏离理想位置的最大值的两倍为花键均匀分布公差值，等于花键对称公差值，故省略不注。 通常，键（键槽）侧相对于轴的平行度误差包含在对称公差中。 如果花键长度较长，可单独指定键侧对小径轴的平行度公差。 4、矩形花键的检测 矩形花键的检测包括尺寸检测和形状误差检测。 在单件小批量生产中，花键的尺寸和位置误差用千分尺、游标卡尺、千分表等通用测量仪器测量。 批量生产时，内（外）花键采用花键综合塞（环）规同时检测小径、大径、各键槽宽度（键宽）、大径与小径的同轴度。内（外）样条。 度和键（键宽）位置度等项目。 此外，还需用单端塞（卡）规或不同量具检测小径、大径、键槽宽度（键宽）的实际尺寸是否超过其最小物理尺寸。 检测内外花键时，如果综合花键量规能通过，而单端止动量规不能通过，则说明被检测的内外花键合格。 否则为不合格。 内外花键综合量规外形如图7-11所示，图7-11a、b为花键塞规，图7-11c为花键环规。 图 7-11 * **