第2版互換性與技術(shù)測量機械工業(yè)出版社互換性與技術(shù)測量09第九章鍵和花鍵的公差與檢測目錄單鍵結(jié)合的互換性矩形花鍵結(jié)合的互換性0102單鍵結(jié)合的互換性第一節(jié)一、單鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)和主要幾何參數(shù)

單鍵聯(lián)接通過鍵的側(cè)面與軸鍵槽和輪轂鍵槽的側(cè)面相互接觸來傳遞扭矩,鍵寬b(包括軸槽寬和轂槽寬)是主要工作尺寸,也是鍵聯(lián)接的配合尺寸。

鍵的上表面和轂鍵槽間留有一定的間隙,其結(jié)構(gòu)如圖所示。在其剖面尺寸中,t1和t2分別為軸槽深和轂槽深,L和h分別為鍵長和鍵高,d為軸和輪轂直徑。在設(shè)計單鍵聯(lián)接時,軸徑d確定后,單鍵的規(guī)格參數(shù)也隨之確定了。

圖9-1普通平鍵的聯(lián)接結(jié)構(gòu)單鍵結(jié)合的互換性第一節(jié)二、單鍵聯(lián)接的極限與配合在單鍵聯(lián)接中,鍵寬和槽寬b是配合尺寸。平鍵由型鋼制成,是標準件。因此鍵寬是單鍵結(jié)合中的“軸”,軸槽寬和轂槽寬是單鍵結(jié)合中的“孔”,故鍵寬與槽寬的配合制度應采用基軸制。

通過規(guī)定不同的鍵槽寬公差帶來滿足不同鍵聯(lián)接的配合性能要求。按照配合的松緊不同,普通平鍵聯(lián)接分為正常聯(lián)接、緊密聯(lián)接和松聯(lián)接;半圓鍵聯(lián)接也分為正常聯(lián)接、緊密聯(lián)接和松聯(lián)接。按國家標準從GB/T1800.1—2009中選取公差帶,對鍵寬規(guī)定一種公差帶,對軸槽寬和轂槽寬各規(guī)定三種公差帶,構(gòu)成三組配合,以滿足各種不同的用途。

單鍵結(jié)合的互換性第一節(jié)

單鍵聯(lián)接中的非配合尺寸中,平鍵聯(lián)接的軸槽深t1和轂槽深t2的公差(極限偏差)見書中表9-1,鍵高h的公差采用h11,半圓鍵直徑d的公差采用h12,鍵長L的公差采用h14,軸鍵槽長度的公差采用H14。半圓鍵聯(lián)接的軸槽深t1和轂槽深t2的公差(極限偏差)見書中表9-3。

選用單鍵聯(lián)接時,還應考慮其配合表面的幾何公差和表面粗糙度。

為保證鍵側(cè)與鍵槽之間有足夠的接觸面積和容易裝配,應分別對軸槽和轂槽的中心平面規(guī)定對稱度公差。對稱度公差按GB/T1184—1996《形狀和位置公差未注公差值》確定,一般取7~9級。對稱度公差的主參數(shù)是鍵寬b。

當單鍵的鍵長L與鍵寬b之比大于或等于8時,應對鍵的兩工作側(cè)面在長度方向上規(guī)定平行度公差,平行度公差也是按GB/T1184—1996《形狀和位置公差未注公差值》選取:當b<6mm時,平行度公差等級取7級;當b≥8~36mm時,平行度公差等級取6級;當b≥40mm時,平行度公差等級取5級。單鍵結(jié)合的互換性第一節(jié)

鍵槽配合面的表面粗糙度值一般取1.6~6.3μm,非配合表面取6.3~12.5μm。

軸鍵槽和輪轂鍵槽的剖面尺寸、幾何公差及表面粗糙度Ra值在圖樣上的標注如下圖所示。

圖9-3軸鍵槽與輪轂鍵槽的標注a)軸鍵槽標注示例b)輪轂鍵槽標注示例單鍵結(jié)合的互換性第一節(jié)三、單鍵軸鍵槽與輪轂鍵槽的測量

單鍵軸鍵槽與輪轂鍵槽的測量,一般使用通用計量器具,如圖b所示。當被測鍵槽對稱度符合最大實體要求時,也可使用對稱度量規(guī)檢驗,如圖d、f所示。

圖9-4單鍵軸鍵槽與輪轂鍵槽的測量a)軸鍵槽標注對稱度b)軸鍵槽對稱度誤差測量c)軸鍵槽標注對稱度(最大實體要求)d)軸鍵槽的對稱度量規(guī)e)輪轂鍵槽標注對稱度(被測與基準均符合最大實體要求)f)輪轂鍵槽的對稱度量規(guī)矩形花鍵結(jié)合的互換性第二節(jié)一、矩形花鍵聯(lián)接的尺寸系列

國家標準GB/T1144—2001規(guī)定了矩形花鍵聯(lián)接的尺寸系列、定心方式、公差與配合標注方法及檢驗規(guī)則。

為便于加工和測量,矩形花鍵的鍵數(shù)N為偶數(shù),即6、8、10三種。按承載能力不同,矩形花鍵可分為中、輕兩個系列,中系列的鍵高尺寸較大,承載能力強,輕系列的鍵高尺寸較小,承載能力相對低。

矩形花鍵結(jié)合的互換性第二節(jié)二、矩形花鍵聯(lián)接的幾何參數(shù)和定心方式1.幾何參數(shù)及使用要求

矩形花鍵聯(lián)接的主要幾何參數(shù)有大徑D、小徑d和鍵數(shù)N、鍵槽寬B。

矩形花鍵聯(lián)接的主要使用要求是,應保證內(nèi)、外花鍵的同軸度,以及鍵側(cè)面與鍵槽側(cè)面接觸均勻性,能保證傳遞一定的扭矩,為此,必須保證配合性質(zhì)。

圖9-4矩形花鍵的主要幾何參數(shù)矩形花鍵結(jié)合的互換性第二節(jié)2.矩形花鍵聯(lián)接的定心方式

矩形花鍵聯(lián)接有三個結(jié)合面,即大徑、小徑和鍵側(cè)。

確定配合性質(zhì)的結(jié)合面稱為定心表面,理論上每個結(jié)合面都可作為定心表面,GB/T1144—2001中規(guī)定矩形花鍵以小徑的結(jié)合面為定心表面,即小徑定心。圖9-6矩形花鍵的小徑定心矩形花鍵結(jié)合的互換性第二節(jié)3.小徑定心的優(yōu)點

小徑定心有一系列優(yōu)點,是國家標準規(guī)定矩形花鍵以小徑結(jié)合面為定心表面的主要原因。

當用大徑定心時,內(nèi)花鍵定心表面的精度依靠拉刀保證,而當內(nèi)花鍵定心表面硬度要求高時,如40HRC以上,熱處理后的變形難以用拉刀修正;當內(nèi)花鍵定心表面的表面粗糙度要求較高時,如Ra<0.63μm,用拉削工藝很難保證達到要求;在單件、小批量生產(chǎn)以及大規(guī)格的花鍵中,內(nèi)花鍵也難以使用拉削工藝(因為這種加工方法經(jīng)濟性不好)。

采用小徑定心時,熱處理(淬火)后的變形可用內(nèi)圓磨修復,而且內(nèi)圓磨可達到更高的尺寸精度和更高的表面粗糙度要求。同時,外花鍵小徑精度可用成形磨削保證。所以小徑定心能保證定心精度高,定心穩(wěn)定性好,且使用壽命長,更有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高。

矩形花鍵結(jié)合的互換性第二節(jié)三、矩形花鍵聯(lián)接的極限與配合

矩形花鍵聯(lián)接的極限與配合分為兩種情況:一種為一般用途矩形花鍵;另一種為精密傳動用矩形花鍵。

矩形花鍵聯(lián)接采用基孔制配合,是為了減少加工和檢驗內(nèi)花鍵用花鍵拉刀和花鍵量規(guī)的規(guī)格和數(shù)量。

一般傳動用內(nèi)花鍵拉削后再進行熱處理,其鍵(槽)寬的變形不易修正,故公差要降低要求(由H9降為H11)。對于精密傳動用內(nèi)花鍵,當聯(lián)接要求鍵側(cè)配合間隙較高時,槽寬公差帶選用H7,一般情況選用H9。

矩形花鍵結(jié)合的互換性第二節(jié)

定心直徑d的公差帶,在一般情況下,內(nèi)、外花鍵取相同的公差等級。這個規(guī)定不同于普通光滑孔、軸的配合。

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外花鍵配合,公差帶為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孔,在貫徹齒輪標準過程中,有可能出現(xiàn)外花鍵的定心直徑公差等級高于內(nèi)花鍵的定心直徑公差等級的情況。矩形花鍵結(jié)合的互換性第二節(jié)四、矩形花鍵聯(lián)接極限與配合的選用

矩形花鍵聯(lián)接的極限與配合選用主要是確定聯(lián)接精度和裝配形式。

聯(lián)接精度的選用主要是根據(jù)定心精度要求和傳遞扭矩大小。精密傳動用花鍵聯(lián)接定心精度高,傳遞扭矩大而且平穩(wěn),多用于精密機床主軸變速箱,以及各種減速器中軸與齒輪內(nèi)花鍵的聯(lián)接。

矩形花鍵按裝配形式分為固定聯(lián)接、緊滑動聯(lián)接和滑動聯(lián)接三種。

固定聯(lián)接方式用于內(nèi)、外花鍵之間無軸向相對移動的情況,而后兩種聯(lián)接方式用于內(nèi)、外花鍵之間工作時要求相對移動的情況。由于幾何誤差的影響,矩形花鍵各結(jié)合面的配合均比預定的要緊。

矩形花鍵結(jié)合的互換性第二節(jié)

裝配形式的選用首先根據(jù)內(nèi)、外花鍵之間是否有軸向移動,確定選固定聯(lián)接還是滑動聯(lián)接。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,應選用配合間隙較大的滑動聯(lián)接,以保證運動靈活性及配合面間有足夠的潤滑油層,如變速箱中的齒輪與軸的聯(lián)接。

對于內(nèi)、外花鍵之間定心精度要求高,傳遞扭矩大或經(jīng)常有反向轉(zhuǎn)動的情況,則選用配合間隙較小的緊滑動聯(lián)接。對于內(nèi)、外花鍵間無須在軸向移動,只用來傳遞扭矩的情況,則選用固定聯(lián)接。矩形花鍵結(jié)合的互換性第二節(jié)五、矩形花鍵聯(lián)接的幾何公差和表面粗糙度要求 1.幾何公差要求

內(nèi)、外花鍵是具有復雜表面的結(jié)合件,且鍵長與鍵寬的比值較大,因此還需有幾何公差要求。

為保證配合性質(zhì),內(nèi)、外花鍵的小徑定心表面的形狀公差和尺寸公差的關(guān)系應遵守包容要求。

幾何公差若是規(guī)定位置度公差,則應注意鍵寬的位置度公差與小徑定心表面的尺寸公差關(guān)系均應符合最大實體要求。

矩形花鍵結(jié)合的互換性第二節(jié)

內(nèi)、外矩形花鍵的位置度公差標注如下左圖所示。若是規(guī)定對稱度公差,則應注意鍵寬的對稱度公差與小徑定心表面的尺寸公差關(guān)系應遵守獨立原則。

內(nèi)、外矩形花鍵的對稱度公差標注如下右圖所示。另外,對于較長花鍵,可根據(jù)產(chǎn)品性能自行規(guī)定鍵側(cè)對軸線的平行度公差。圖9-7矩形花鍵的位置度公差標注圖9-8矩形花鍵的對稱度公差標注矩形花鍵結(jié)合的互換性第二節(jié) 2.表面粗糙度輪廓要求

一般是標注Ra的上限值要求,矩形花鍵各結(jié)合表面的表面粗糙度見下表。

表9-8矩形花鍵表面粗糙度推薦值加工表面內(nèi)花鍵外花鍵Ra不大于/μm小徑0.80.8大徑6.33.2鍵側(cè)3.20.8矩形花鍵結(jié)合的互換性第二節(jié)六、矩形花鍵聯(lián)接的標注代號

矩形花鍵聯(lián)接在圖樣上的標注代號,應按順序包括:鍵數(shù)N,小徑d,大徑D,鍵寬B,及其相應的尺寸公差帶代號,各項之間用“×”連接。

如有一個花鍵聯(lián)接,鍵數(shù)N=6,小徑d=23H7/f7,大徑D=26H10/a11,鍵寬B=6H11/d10,則在圖樣上的標注代號有: 1)矩形花鍵規(guī)格N×d×D×B,應記為6×23×26×6 2)矩形花鍵副的配合代號,標注在裝配圖上為6×23H7/f7×26H10/a11×6H11/d10

GB/T1144—2001 3)內(nèi)花鍵的公差帶代號,標注在零件圖上為6×23H7×26H10×6H11

GB/T1144—2001 4)外花鍵的公差帶代號,標注在零件圖上為6×23f7×26a11×6d10

GB/T1144—2001

矩形花鍵結(jié)合的互換性第二節(jié)七、矩形花鍵的檢測

矩形花鍵的檢測有單項測量和綜合檢驗兩類。也可以說有對于定心小徑、鍵寬、大徑的三個參數(shù)檢驗,而每一個參數(shù)都有尺寸、位置、表面粗糙度的檢驗。 1.單項測量

對于單件小批生產(chǎn),采用單項測量。一般來說是規(guī)定了對稱度和等分度公差且遵守獨立原則。測量時,花鍵的尺寸和位置誤差使用千分尺、游標卡尺、指示表等通用計量器具分別測量。

矩形花鍵結(jié)合的互換性第二節(jié) 2.綜合檢驗

對于大批大量生產(chǎn),圖樣標注