互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)

鍵和花鍵的互換性第一節(jié)概述第二節(jié)單鍵聯(lián)結(jié)的公差與配合第三節(jié)矩形花鍵聯(lián)結(jié)的公差與配合第四節(jié)鍵和花鍵的檢測(cè)結(jié)束普通平鍵和半圓鍵聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)動(dòng)畫演示矩形花鍵的定心方式動(dòng)畫演示第一節(jié)概述一、鍵聯(lián)結(jié)的用途鍵聯(lián)結(jié)在機(jī)械工程中應(yīng)用廣泛，通常用于軸與軸上零件（齒輪、帶輪、聯(lián)軸器等）之間的聯(lián)結(jié)，用以傳遞扭矩和運(yùn)動(dòng)。

二、鍵聯(lián)結(jié)的分類鍵聯(lián)結(jié)可分為單鍵聯(lián)結(jié)和花鍵聯(lián)結(jié)兩大類。

（一）單鍵聯(lián)結(jié)采用單鍵聯(lián)結(jié)時(shí)，在孔和軸上均銑出鍵槽，再通過(guò)單鍵聯(lián)結(jié)在一起。單鍵按其結(jié)構(gòu)形狀不同分為四種：如表11-1所示。在四種單鍵聯(lián)結(jié)中，以普通平鍵和半圓鍵應(yīng)用最為廣泛。

（二）花鍵聯(lián)結(jié)花鍵聯(lián)結(jié)按其鍵齒形狀分為矩形花鍵、漸開線花鍵和三角形花鍵三種，其結(jié)構(gòu)如圖11-1所示。圖11-1花鍵聯(lián)結(jié)的種類兩類鍵聯(lián)結(jié)比較，花鍵聯(lián)結(jié)有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.鍵與軸或孔為一整體，強(qiáng)度高，負(fù)荷分布均勻，可傳遞較大的扭矩。

2.聯(lián)結(jié)可靠，導(dǎo)向精度高，定心性好，易達(dá)到較高的同軸度要求。但是，由于花鍵的加工制造比單鍵復(fù)雜，故其成本較高。第二節(jié)單鍵聯(lián)結(jié)的公差與配合由于單鍵聯(lián)結(jié)中普通平鍵和半圓鍵應(yīng)用最廣，故這里僅介紹平鍵和半圓鍵的公差與配合，其結(jié)構(gòu)及尺寸參數(shù)如圖11—2所示。

一、配合尺寸的公差與配合在鍵聯(lián)結(jié)中，扭矩是通過(guò)鍵的側(cè)面與鍵槽的側(cè)面相互接觸來(lái)傳遞的，因此它們的寬度b是主要配合尺寸。由于鍵均為標(biāo)準(zhǔn)件，所以鍵與鍵槽寬b的配合采用基軸制，通過(guò)規(guī)定鍵槽不同的公差帶來(lái)滿足不同的配合性能要求。按照配合的松緊不同，普通平鍵分為較松聯(lián)結(jié)、正常聯(lián)結(jié)和較緊聯(lián)結(jié)；半圓鍵只分為一般聯(lián)結(jié)和較緊聯(lián)結(jié)。各種配合的配合性質(zhì)及應(yīng)用見表11-2。平鍵的公差與配合圖解如圖11-3所示。二、非配合尺寸的公差平鍵和半圓鍵聯(lián)結(jié)的非配合尺寸，如圖11-2所示。圖11-2普通平鍵和半圓鍵聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)圖11-3鍵公差配合圖解普通平鍵和半圓鍵聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)動(dòng)畫演示t—軸槽深；t—輪轂槽深h—鍵高；d—半圓鍵直徑三、鍵和鍵槽的形位公差

為了保證鍵寬和鍵槽寬之間具有足夠的接觸面積和避免裝配困難，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了軸鍵槽對(duì)軸的軸線和輪轂鍵槽對(duì)孔的軸線的對(duì)稱度公差和鍵的兩個(gè)配合側(cè)面的平行度公差。同時(shí)還規(guī)定軸鍵槽、輪轂鍵槽寬b的兩側(cè)面的表面粗糙度參數(shù)Ra的最大值為1.6～3.2μm，軸鍵槽底面、輪轂鍵槽底面的表面粗糙度參數(shù)Ra最大值為6.3μm。第三節(jié)矩形花鍵聯(lián)結(jié)的公差與配合一、矩形花鍵的定心方式花鍵聯(lián)結(jié)的主要要求是保證內(nèi)、外花鍵聯(lián)結(jié)后具有較高的同軸度，并能傳遞扭矩。矩形花鍵有大徑D、小徑d和鍵與鍵槽寬B三個(gè)主要尺寸參數(shù)，如圖11-4所示。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBll44—2001《矩形花鍵尺寸、公差和檢驗(yàn)》規(guī)定矩形花鍵用小徑定心，因?yàn)樾蕉ㄐ挠幸幌盗袃?yōu)點(diǎn)。圖11-4矩形花鍵主要尺寸矩形花鍵的定心方式動(dòng)畫演示小徑定心具有以下優(yōu)點(diǎn):當(dāng)用大徑定心時(shí)，內(nèi)花鍵定心表面的精度依靠拉刀保證。而當(dāng)內(nèi)花鍵定心表面硬度要求高(HRC40以上)時(shí)，熱處理后的變形難以用拉刀修正；采用小徑定心時(shí)，熱處理后的變形可用內(nèi)圓磨修復(fù)，而且內(nèi)圓磨可達(dá)到更高的尺寸精度和更高的表面粗糙度要求。所以用小徑定心的定心精度高，定心穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)，有利于產(chǎn)品質(zhì)量的提高。外花鍵小徑精度可用成形磨削保證。二、矩形花鍵的公差與配合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/Tll44—2001規(guī)定，矩形花鍵的尺寸公差采用基孔制，目的是減少拉刀的數(shù)目。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，按裝配型式分滑動(dòng)、緊滑動(dòng)和固定三種配合。其區(qū)別在于，前兩種在工作過(guò)程中，既可傳遞扭矩，且花鍵套還可在軸上移動(dòng)；后者只用來(lái)傳遞扭距，花鍵套在軸上無(wú)軸向移動(dòng)。三、矩形花鍵的形位公差內(nèi)、外花鍵的形位公差要求，包括小徑d的形狀公差和花鍵的位置度公差等。（一）小徑d的極限尺寸應(yīng)遵守包容要求小徑d是花鍵聯(lián)結(jié)中的定心配合尺寸，保證花鍵的配合性能，其定心表面的形狀公差和尺寸公差的關(guān)系應(yīng)遵守包容要求。如圖11-5所示。（二）花鍵的位置度公差遵守最大實(shí)體要求花鍵的位置度公差綜合控制花鍵各鍵之間的角位置，各鍵對(duì)軸線的對(duì)度誤差，以及各鍵對(duì)軸線的平行度誤差等。位置度公差遵守最大實(shí)體要求，其圖樣標(biāo)注如圖11-5所示。圖11-5花鍵位置度公差標(biāo)注（三）鍵和鍵槽的對(duì)稱度公差和等分度公差遵守獨(dú)立原則花鍵的對(duì)稱度公差圖樣上標(biāo)注如圖11-6所示。花鍵的等分度公差等于花鍵的對(duì)稱度公差值。

圖11-6花鍵對(duì)稱度公差標(biāo)注

二、花鍵的檢測(cè)一、單鍵的檢測(cè)第四節(jié)鍵和花健的檢測(cè)一、單鍵的檢測(cè)鍵和鍵槽的尺寸檢測(cè)比較簡(jiǎn)單，在單件、小批量生產(chǎn)中，通常采用游標(biāo)卡尺、千分尺測(cè)量。鍵槽的幾何公差，特別是鍵槽對(duì)其軸線的對(duì)稱度誤差會(huì)影響裝配及鍵的聯(lián)接質(zhì)量。在單件、小批量生產(chǎn)中，鍵槽對(duì)軸線的對(duì)稱度誤差的檢測(cè)方向如圖11—7所示（參見第四章第六節(jié)有關(guān)內(nèi)容）。

在批量生產(chǎn)中，鍵槽尺寸及其對(duì)軸線的對(duì)稱度誤差可用塞規(guī)檢測(cè)，如圖11—8所示，圖11—8a、b、c三種。

量規(guī)為檢驗(yàn)尺寸誤差的極限量規(guī)，檢驗(yàn)時(shí)通端能通過(guò)而止端不能通過(guò)為合格。圖11—8d、e兩種量規(guī)為檢驗(yàn)幾何誤差的綜合量規(guī)，只有通端，通過(guò)為合格。

圖11-8鍵槽檢驗(yàn)用量規(guī)a）槽寬b用板式量規(guī)b）輪轂槽深的深級(jí)式量規(guī)c）軸槽深的量規(guī)d）輪轂槽的對(duì)稱性量規(guī)e）軸槽的對(duì)稱性量規(guī)圖11-7對(duì)稱度誤差檢驗(yàn)二、花鍵的檢測(cè)花鍵檢測(cè)分為單項(xiàng)檢驗(yàn)和綜合檢驗(yàn)兩種情況。

單項(xiàng)檢驗(yàn)主要用于單件、小批量生產(chǎn)，用通用量具光學(xué)分度頭或萬(wàn)能工具顯微鏡等分別對(duì)各尺寸（d、D和B）、大徑對(duì)小徑的