第八章材料力学.讲述

第八章平键、花键联接的公差与检测键联接分为：单键联接和花键联接；单键联接分为：平键、半圆键、楔键、和切向键等图8-1普通平键的联接结构第一节平键联接的公差与配合一、概述键与花键都用于联接轴和其上的零件，达到周向固定传递转矩的目的；属于可拆联接，零件间可轴向相对移动。AALbhd-t1D+t2AA平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂上的键槽底面之间留有间隙。靠键与键槽侧面的相互挤压来传递转矩。1．平键联接二、键联接的类型、结构及特点松联接紧联接键联接平键半圆键楔键切向键特点：结构简单，装拆方便，对中性好。键都是标准件，其尺寸和键槽尺寸都有国家标准。平键普通平键：导向平键滑键分为A型、B型、C型。用于静联接，应用极为广泛。导向平键固定在轴上的键槽中，用于移动量不大的场合。滑键固定在轮毂上，与轮毂一起在轴上的键槽中移动，用于移动量较大的场合。用于动联接。（见图6－2）特点：安装方便。但对轴的削弱较大。常用于锥形轴端与轮毂的联接。2．半圆键联接键呈半圆形，其侧面为工作面，键能在轴上的键槽中摆动，以适应轮毂上键槽的斜度。楔键的上、下面为工作面，键的上表面及轮毂键槽底面均有1:100的斜度。工作时，键的上下面分别与轮毂和轴的键槽底面相互压紧。3．楔键联接普通楔键：钩头楔键：特点：结构简单，装拆方便，能承受单向的轴向力。但对中性很差。用于低速、轻载和对中性要求不高的场合。分为A、B、C三型。便于拆卸。4．切向键由两个斜度为1:100的楔键组成。一个切向键只能传递一个方向的转矩，传递双向转矩时，须用互成120°～130°角的两个键。特点：承载能力很大，但对中性差。常用于对中精度要求不高的重型机械中。图8-2键联接中键宽与槽宽的公差带二、键联接的公差与配合键为标准件，通过键的侧面与轴槽和轮毂槽的相互挤压来传递转矩，因此键宽b为主参数，采用基轴制。GB对键宽公差带取h9，轴槽宽和毂槽宽规定了三种公差带。在平键和半圆键联接中，配合尺寸是键宽和键槽宽键公差带轴槽公差带轮毂槽公差带D10H9N9h9h9h9JS9P9P9-0+•在其剖面尺寸中，t1和t2分别为轴槽和毂槽深，L和h分别为键长和键高，d为轴和轮毂直径。各尺寸GB均有规定表8－2～8－5；•非配合尺寸：键高公差：h11(矩形平键)，h8(方形平键)；键长L公差为h14，轴键槽长公差H14；半园键：直径D和键高h公差采用h12。•为保证装配，键槽宽对轴线规定有对称度公差，取7～9级，当L与b之比不小于8时，键两工作侧面在长度方向上规定平行度公差5～7级。•键槽侧面粗糙度参数Ra为1.6～3.2μm，底面粗糙度参数Ra为6.3μm配合种类尺寸b的公差配合性质及应用键键槽轮毂槽松联接h9H9D10键在轴上及轮毂上均能滑动。主要用于导向平键，轮毂可在轴上作轴向移动正常联接N9Js9键在轴上及轮毂中均固定。用于载荷不大的场合紧密联接P9P9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表8-1键宽与轴槽及轮毂槽宽的公差与配合第二节花键联接一、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。分类：固定联接和滑动联接；使用要求：具有一定强度能传递一定扭矩；内、外花键同轴；导向精度等。c)三角花键a)矩形花键b)渐开线花键教材图8-4花键的主要尺寸参数BB二、矩形花键主要参数为：大径D、小径d、键宽和键槽宽B；国标规定键数为6，8，10三种；按承载能力分为中、轻型两个系列；中型键高大，承载能力强，轻型键高小，承载能力低。•花键定心方式花键联接有三个结合面：大径、小径和侧面，从工艺性出发，选择一个主要结合面作为配合定心表面，起定心作用。经对比采用小径定心工艺上能保证，寿命长且定心精度高、稳定性好。故GB推荐以小径为定心表面。由于转矩的传递靠键侧面来实现，因此键和键槽无论是否作为定心面，都要求有较高的尺寸精度。b)小径定心a)大径定心c)键宽定心图8-5花键的定心方式2.矩形花键联接的公差与配合•矩形花键联接的公差与配合分为：一般用途和精密传动两种。其尺寸公差带见表8－6。采用基孔制。•矩形花键按装配形式分为：滑动、紧滑动和固定三种。前两者既可传递转矩，又可在轴上移动；后者只传递转矩，在轴上无轴向移动。•矩形花键配合特点：•1）内、外花键小径公差等级相同，比大径和键宽高•2）大径只有一种配合：H10/a11;•3)内、外花键定心直径d的公差带分别为三种、九种，键宽B公差带分别为三种和六种。确定公差，即确定联接精度。选用时根据定心精度和传递扭矩大小确定。当需要控制键侧配合间隙时可选用较高等级。选择配合种类时，首先要根据内、外花键之间是否有轴向移动，确定固定联接还是非固定联接。对于内、外花键之间要求有相对移动，而且移动距离长、移动频率高的情况，应选用配合间隙较大的滑动联接，以保证运动灵活性及配合面间有足够的润滑层。对于内、外花键之间定心精度要求高，传递扭矩大或经常有反向转动的情况，则选用配合间隙较小的紧滑动联接。对于内、外花键间无需在轴向移动，只用来传递扭矩，则选用固定联接。3.矩形花键联接公差与配合的选用4.矩形花键联接的形位公差和表面粗糙度要求（1）形位公差要求内、外花键的小径定心表面的形状公差和尺寸公差的关系应遵守包容要求。花键键及槽侧面对定心轴线的位置度公差与小径定心面的尺寸公差关系应符合最大实体要求。单件生产应规定键槽中心平面对轴线的对称度和等分度公差，且对称度公差与小径尺寸公差之间遵守独立原则。等分度可不注。图8-6矩形花键的位置度公差标注6×7H11EQSE6.328H73.20.02MAMA0.83.26×7d10EQS0.02MAMEA6×7H11EQSE6.3A28H73.2A0.015图8-7矩形花键的对称度公差标注28h70.83.2E6×7d10EQSA0.015A加工表面内花键外花键Ra不大于小径1.60.8大径6.33.2键侧6.31.6表8-9花键表面粗糙度推荐值(μm)（2）表面粗糙度要求5.矩形花键联接的标注代号•矩形花键的检测有单项测量和综合检验两类。•单件小批生产中，用通用量具分别对各尺寸（d、D、B）进行单项测量，并检测键宽的对称度、键齿（槽）的等分度和大、小径的同轴度等形位误差项目。•大批量生产，一般都采用量规进行检验，用综合通规（对内花键为塞规、对外花键为环规(如图8-8、图8-9)，来综合检验小径d、大径D和键（键槽）宽B的作用尺寸，包括上述位置度（等分度、对称度）和同轴度等形位误差。然后用单项止端量规（或其他量具）分别检验尺寸d、D、B的最小实体尺寸。合格的标志是综合通规能通过，而止规不应通过。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6.矩形花键的检测小结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。（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。（2）矩形花键的极限与配合（从《极限与配合》标准中选出）矩形花键的极限与配合分为一般用途的矩形花键和精密传动的矩形花键，它们的公差带见表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。由这些公差带构成内、外花键的各种配合（配合的种类和配合特点见本章相关内容），分别得到三种联接形式，即滑动联接、紧滑动联接和固定联接。配合的选择主要应根据定心精度要求、传递转矩的大小以及是否有轴向移动来选择，具体可参见本章相关内容。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。作业•8－1；8－2；8－3；•8－5；8－6；8－7；