《互换性与测量技术》课程教学资源（教案讲义）第十一章 键和花键的公差与配合

互换性与测量技术课程教案第十二次课次授课方式|理论课讨论课口实验课口习题课口其他口课时2（请打√）安排授课题目（教学章、节或主题）：第十章圆柱齿轮传动公差及检测10-4评定齿轮精度时可采用的指标及检测310-5齿轮精度指标的公差及其精度等级第十一章键和花键的公差与配合s11-1普通平键联结的公差、配合与检测$11-2矩形花键联结的公差、配合与检测教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：掌握齿轮的精度指标、侧隙指标的含义；熟悉齿轮误差产生的原因及误差特性；了解渐开线圆柱齿轮传动的精度要求。掌握平键联结和矩形花键联结的公差与配合、几何公差和表面粗糙度的选用与标注；熟悉矩形花键联结的定心方式：了解键联结的作用和分类；教学重点及难点：教学重点：齿轮精度等级和检验项目的选用：键槽、轮毂键槽和内外花键几何公差与表面粗糙度轮廊幅度参数及其数值的选用。教学难点：齿轮精度等级和检验项目的选用；实际键联结的配合选择。教学基本内容方法及手段

互换性与测量技术 课程教案 课次 第十二次 授课方式 （请打√） 理论课 讨论课□ 实验课□ 习题课□ 其他□ 课时 安排 2 授课题目（教学章、节或主题）： 第十章 圆柱齿轮传动公差及检测 §10-4 评定齿轮精度时可采用的指标及检测 §10-5 齿轮精度指标的公差及其精度等级 第十一章 键和花键的公差与配合 §11-1 普通平键联结的公差、配合与检测 §11-2 矩形花键联结的公差、配合与检测 教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）： 掌握齿轮的精度指标、侧隙指标的含义；熟悉齿轮误差产生的原因及误差特性；了解 渐开线圆柱齿轮传动的精度要求。掌握平键联结和矩形花键联结的公差与配合、几何公差 和表面粗糙度的选用与标注；熟悉矩形花键联结的定心方式；了解键联结的作用和分类； 教学重点及难点： 教学重点：齿轮精度等级和检验项目的选用；键槽、轮毂键槽和内外花键几何公差与 表面粗糙度轮廓幅度参数及其数值的选用。 教学难点：齿轮精度等级和检验项目的选用；实际键联结的配合选择。 教 学 基 本 内 容 方法及手段 √

810-4评定齿轮精度时可采用的指标及检测多媒体结合实际举例二、齿轮的精度指标、侧隙指标的检测10-5齿轮精度指标的公差及其精度等级一、齿轮精度设计及正确的标注方法、渐开线圆柱齿轮传动精度的设计的基本方法；S11-1 普通平键联结的公差、配合与检测普通平键和键槽的尺寸2．普通平键联结的公差与配合3．普通平键键槽尺寸和公差在图上标注$11-2矩形花键联结的公差、配合与检测1.概述2．矩形花键的主要尺寸3．矩形花键联结的公差与配合和图样标注作业、讨论题、思考题：规定齿轮副侧隙要求的目的是什么？影响齿轮副侧隙的主要参数有哪些？如何保1.证齿轮副的侧隙要求？图样上齿轮精度等级的标注2.分析平键和矩形花键联结中的主要尺寸、配合尺寸及采用的基准制3.基本教材和主要参考资料：《几何量公差与检测》第九版甘永立主编上海科学技术出版社出版；参考教材：《互换性与技术测量》胡凤兰高等教育出版社《几何量公差与检测习题集》甘永立、主编上海科学技术出版社出版。课后小结：渐开线圆柱齿轮的精度等级轮齿同侧齿面偏差精度等级从高到低依次为0、1、2、-12，各有13个等级；径向综合偏差的精度等级从高到低依次为4、5、.12共9个等级。各个精度等级的极限偏差值可查阅表10-2~表10-8或《公差与配合》手册2.侧隙和齿厚的确定侧隙不是误差而是齿轮的一项使用要求。侧隙大小的获得，主要决定于齿厚和中心距

§10-4 评定齿轮精度时可采用的指标及检测 二、齿轮的精度指标、侧隙指标的检测 §10-5 齿轮精度指标的公差及其精度等级 一、齿轮精度设计及正确的标注方法。 二、渐开线圆柱齿轮传动精度的设计的基本方法； §11-1 普通平键联结的公差、配合与检测 1. 普通平键和键槽的尺寸 2. 普通平键联结的公差与配合 3. 普通平键键槽尺寸和公差在图上标注 §11-2 矩形花键联结的公差、配合与检测 1. 概述 2. 矩形花键的主要尺寸 3. 矩形花键联结的公差与配合和图样标注 多媒体结合实际举例 作业、讨论题、思考题： 1. 规定齿轮副侧隙要求的目的是什么？影响齿轮副侧隙的主要参数有哪些？如何保 证齿轮副的侧隙要求？ 2. 图样上齿轮精度等级的标注。 3. 分析平键和矩形花键联结中的主要尺寸、配合尺寸及采用的基准制。 基本教材和主要参考资料： 《几何量公差与检测 》第九版 甘永立 主编 上海科学技术出版社出版； 参考教材：《互换性与技术测量》 胡凤兰 高等教育出版社 《几何量公差与检测习题集》甘永立 主编 上海科学技术出版社出版。 课后小结： 1. 渐开线圆柱齿轮的精度等级 轮齿同侧齿面偏差精度等级从高到低依次为 0、1、2、···12，各有 13 个等级；径向综合 偏差的精度等级从高到低依次为 4、5、···12 共 9 个等级。各个精度等级的极限偏差值可 查阅表 10-2～表 10-8 或《公差与配合》手册。 2. 侧隙和齿厚的确定 侧隙不是误差而是齿轮的一项使用要求。侧隙大小的获得，主要决定于齿厚和中心距

确定侧隙时，采用"基中心距制”，就是在固定中心距极限偏差的情况下，通过改变齿厚偏差而获得需要的侧隙。3．齿轮的精度等级在图样上的标注及齿轮工作图的绘制见图10-20。4.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、般联接和较紧联接，它们的应用见表 11-2。5．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分别为个结合面的配合尺寸，见图11-4。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4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11-7。矩形花键的配合采用基孔制，即内花键的D、α、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6．键槽和花键的几何公差和表面粗糙度键槽的几何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、外花键几何公差和表面粗糙度等的规定（或推荐）见本章相关内容

确定侧隙时，采用“基中心距制”，就是在固定中心距极限偏差的情况下，通过改变齿厚偏 差而获得需要的侧隙。 3．齿轮的精度等级在图样上的标注及齿轮工作图的绘制见图 10-20。 4．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 11-2。 5．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 11-4。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 11-7。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。 6．键槽和花键的几何公差和表面粗糙度 键槽的几何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、外花键几何公差和表面粗糙度等的规定（或推荐）见本章相关内容

第十一章 键和花键联结的公差与配合键和花键的作用■联结轴和轴上零件来传递转矩和运动■当配合件之间要求作轴向移动时，还可以起导向作用。■键的分类：常用的键联结有平键（包括普通平键和导向平键）、半圆键、切向键和楔形键联结，其中以平键联结应用最广泛。■花键的分类：花键联结分为矩形花键、渐开线花键联结，其中以矩形花键联结应用最广泛。s1普通平键联结的公差与配合包括配合尺寸和非配合尺寸的公差、几何公差以及表面粗糙度轮廓要求。、尺寸精度设计■平键联结的基本构成：平键联结是由键、轴键槽、轮毂键槽构成。在工作时，通过键的侧面与轴槽和轮毂槽的侧面相互接触来传递转矩。■平键联结的配合尺寸：键和轴槽、轮毂槽的宽度尺寸是配合尺寸。其余尺寸，如键高、键长、轴槽深、轮毂槽深等都属于非配合尺寸。平键毂轴公图11-1平键结构示意图一、尺寸公差要求平键联结的公差与配合由于使用的平键为标准件，且键又为外表面，因而，键与轴槽、键与轮毂槽的配合均采用基轴制。国家标准对键宽只规定了一种公差带h8。般键与轴槽配合要求较紧，键与轮毂槽配合要求较松，相当于一个轴与两个孔相配合，且配合性质不同。国家标准对轴槽宽和轮毂槽宽各规定了三种公差带，构成三种配合形式，分别对应于松联结、正常联结和紧密联结。用于不同的场合。键宽与键槽宽公差带如图11-3示。1.平键配合公差带图：

第十一章 键和花键联结的公差与配合 键和花键的作用 ◼ 联结轴和轴上零件来传递转矩和运动； ◼ 当配合件之间要求作轴向移动时，还可以起导向作用。 ◼ 键的分类：常用的键联结有平键（包括普通平键和导向平键）、半圆键、切向键和楔 形键联结，其中以平键联结应用最广泛。 ◼ 花键的分类：花键联结分为矩形花键、渐开线花键联结，其中以矩形花键联结应用 最广泛。 §1 普通平键联结的公差与配合 包括配合尺寸和非配合尺寸的公差、几何公差以及表面粗糙度轮廓要求。 一、尺寸精度设计 ◼ 平键联结的基本构成 ：平键联结是由键、轴键槽、轮毂键槽构成。在工作时，通过 键的侧面与轴槽和轮毂槽的侧面相互接触来传递转矩。 ◼ 平键联结的配合尺寸：键和轴槽、轮毂槽的宽度尺寸是配合尺寸。其余尺寸，如键 高、键长、轴槽深、轮毂槽深等都属于非配合尺寸。 图 11-1 平键结构示意图 一、尺寸公差要求 平键联结的公差与配合 由于使用的平键为标准件，且键又为外表面，因而，键与轴槽、键与轮毂槽的配合均采用 基轴制。国家标准对键宽只规定了一种公差带 h8。般键与轴槽配合要求较紧，键与轮毂槽 配合要求较松，相当于一个轴与两个孔相配合，且配合性质不同。国家标准对轴槽宽和轮毂 槽宽各规定了三种公差带，构成三种配合形式，分别对应于松联结、正常联结和紧密联结。 用于不同的场合。键宽与键槽宽公差带如图 11-3 示。 1. 平键配合公差带图：

A-AbIAh1IA图11-2平键结构示意图键宽公差带D1轴槽公差带轮毅槽公差带H9N9hahs9松联结正常联结紧密联结图11-3平键配合公差带图二、几何公差要求为了保证键宽与键槽宽之间具有足够的16N9(-8.013接触面积和可装配性，对键和键槽的位置=0.024误差要加以控制，应分别规定轴键槽对轴的基准线和轮毂槽对孔的基准轴线的对称度公差，一般可按GB/T1184-1996对称度公差7～9级选取。查表时，公称尺寸是指A键宽。三、表面粗糙度轮廓要求图11-4轴键槽尺寸和公差的标注示例

图 11-2 平键结构示意图 图 11-3 平键配合公差带图 二、 几何公差要求 为了保证键宽与键槽宽之间具有足够的 接触面积和可装配性，对键和键槽的位置 误差要加以控制，应分别规定轴键槽对轴 的基准线和轮毂槽对孔的基准轴线的对称 度公差，一般可按 GB/T1184－1996 对称度 公差 7～9 级选取。查表时，公称尺寸是指 键宽。 三、表面粗糙度轮廓要求 图 11-4 轴键槽尺寸和公差的标注示例

键和键槽配合面的表面粗糙度一般取：Ral.6~3.2μm16JS9(±0.021)非配合面取：Ra6.3um。-0.02040四、轴键槽标注示例1.标注槽深dt及公差2.标注槽宽b及公差3.．标注对称度公差4.标注表面粗糙度五、孔键槽标注示例图11-5轮毂键槽尺寸和公差的标注示例1.标注轮毂深dt及公差2.标注槽宽b及公差3.．标注对称度公差4.标注表面粗糙度32矩形花键联结的公差与配合花键分为内花键（花键孔）和外花键（花键轴），它是把键和轴、键槽和轮毂做成一整体的联结件，它既可以是固定联结，也可以是滑动联结。与键联结相比，花键联结有联结可靠、强度高、可以传递较大的转矩、孔、轴定心精度高和导向精度高等优点。1.矩形花键结构示例b）外花键a）内花键图11-6矩形花键一、主要尺寸的公差要求

键和键槽配合面的表面粗糙度一般取： Ra1.6～3.2μm， 非配合面取：Ra6.3μm。 四、轴键槽标注示例 1. 标注槽深 d-t 及公差 2. 标注槽宽 b 及公差 3. 标注对称度公差 4. 标注表面粗糙度 五、孔键槽标注示例 图 11-5 轮毂键槽尺寸和公差的标注示例 1. 标注轮毂深 d+t1 及公差 2. 标注槽宽 b 及公差 3. 标注对称度公差 4. 标注表面粗糙度 §2 矩形花键联结的公差与配合 花键分为内花键（花键孔）和外花键（花键轴），它是把键和轴、键槽和轮毂做成一整体 的联结件，它既可以是固定联结，也可以是滑动联结。与键联结相比，花键联结有联结可靠、 强度高、可以传递较大的转矩、孔、轴定心精度高和导向精度高等优点。 1.矩形花键结构示例 图 11-6 矩形花键 一、主要尺寸的公差要求

矩形花键的3个主要尺寸：小径d，大径D，键宽、键槽宽B。键数规定为偶数，分别为6、8、10三种。尺寸公差的规定：花键联结的主要要求是保证内、外花键的同轴度，以及键侧面与键槽侧面接触均匀，保证传递一定的转矩。为此，必须保证一定的配合性质。国家标准规定采用小径定心，即把小径的结合面作为定心表面，规定较严的尺寸公差；其余两个主要尺寸规定较松的尺寸公差。二、配合的基准制和装配型式矩形花键配合采用基孔制。矩形花键装配型式的分类：1.按使用要求分：分为一般使用与精密传动两种。2.按联结使用要求分：分为滑动、紧滑动和固定三种配合类型。3.各种要求的花键尺寸的标准公差等级不相同。三、几何公差要求对矩形花键的几何公差做如下规定：因为小径是花键联结的定心尺寸，必须保证其配合性质，所以内、外花键小径d表面的形状公差应遵守包容要求，即花键孔和轴的小径表面实际轮廓不能超出最大实体边界。为保证可装配性和键侧受力均匀，规定花键的位置度公差应遵守最大实体原则，即键、键槽实际轮廓不允许超出最大实体实效边界。1.花键图样标注示例HIIEQ:falOEe中0.024中0.02040@287@图11-7花键位置度公差标注2.花键位置度公差标注

矩形花键的 3 个主要尺寸 ：小径 d，大径 D，键宽、键槽宽 B。键数规定为偶数，分别为 6、8、10 三种。 尺寸公差的规定：花键联结的主要要求是保证内、外花键的同轴度，以及键侧面与键槽侧 面接触均匀，保证传递一定的转矩。为此，必须保证一定的配合性质。国家标准规定采用小 径定心，即把小径的结合面作为定心表面，规定较严的尺寸公差；其余两个主要尺寸规定较 松的尺寸公差。 二、配合的基准制和装配型式 矩形花键配合采用基孔制。 矩形花键装配型式的分类： 1. 按使用要求分：分为一般使用与精密传动两种。 2. 按联结使用要求分：分为滑动、紧滑动和固定三种配合类型。 3. 各种要求的花键尺寸的标准公差等级不相同。 三、几何公差要求 对矩形花键的几何公差做如下规定： 因为小径是花键联结的定心尺寸，必须保证其配合性质，所以内、外花键小径 d 表面的 形状公差应遵守包容要求，即花键孔和轴的小径表面实际轮廓不能超出最大实体边界。 为保证可装配性和键侧受力均匀，规定花键的位置度公差应遵守最大实体原则，即键、键 槽实际轮廓不允许超出最大实体实效边界。 1.花键图样标注示例 图 11-7 花键位置度公差标注 2.花键位置度公差标注

7H11EQS6x7d10EQS0.015=0.015A$28f7028H70图 11-8花键对称度公差标注表面粗糙度轮廊要求外花键小径表面为Ra0.8Hm；大径表面为Ra3.2Hm；键侧面为Ra0.8m。内花键小径表面为Ra0.8m；大径表面为Ra6.3μm；键槽侧面Ra3.2Hm。四、内、外花键标注示例矩形花键的尺寸公差带代号和配合代号按照花键规格规定的次序标注，即NXdXDXB。内花键：6X28H6X32H10×7H9外花键：6×28g5×32al1×7f7花键副：6x2846321079g5al1f7

图 11-8 花键对称度公差标注 三、 表面粗糙度轮廓要求 外花键小径表面为 Ra0.8µm；大径表面为 Ra 3.2µm；键侧面为 Ra 0.8µm。内花键小径表 面为 Ra0.8µm；大径表面为 Ra6.3µm；键槽侧面 Ra3.2µm。 四、内、外花键标注示例 矩形花键的尺寸公差带代号和配合代号按照花键规格规定的次序标注，即 N×d×D×B。 即 内花键：6×28H6×32H10×7H9 外花键：6×28g5×32a11×7f7 花键副： 6 10 9 6 28 32 7 5 11 7 H H H g a f   