键和花键的检测

项目5　
零件特殊表面的公差及检测

●项目概述

本项目讲解平键的公差与配合；矩形花键的公差与配合；键和花键的检测；螺纹基本知识；普通螺纹的公差与配合；螺纹的检测。

●项目内容

平键和矩形花键的公差与检测；螺纹的基本知识与检测。

●项目目标

理解平键、花键联接的公差及普通螺纹结合的公差，会使用量具检测平键、花键及螺纹。

任务5.1　平键的公差与配合

●任务要求

1．了解普通平键和键槽的尺寸。

2．普通平键和键槽的公差配合。

●任务实施

平键、花键联接广泛应用于轴和轴上传动件（如齿轮、带轮、联轴器、手轮等）之间的联接，用以传递扭矩，需要时也可用作轴上传动件的导向。键和花键联接常用于需拆卸装配之处。这里仅讨论平键和矩形花键的公差与检测。

5.1.1　平键联接的公差与配合

（1）尺寸公差

平键联接由键、轴槽和轮毂槽3部分组成。由于平键联接是通过键的侧面与轴槽和轮毂槽的侧面相互接触来传递扭矩的，如图5．1所示。因此，在平键联接中，键和键槽的宽度是配合尺寸，应规定较为严格的公差。平键联接的几何参数已标准化，具体选用时可查表5．1。

图5.1　平键联接

表5.1　平键的公称尺寸和槽深的尺寸及极限偏差（摘自GB／T1096—2003）

（2）平键联接的轴槽和轮毂槽的形位公差

一般选对称度公差的7～9级。轴槽和轮毂槽两侧面的粗糙度参数Ra值推荐为3．2～1．6μm，底面的粗糙度参数值为6．3μm。如图5．2所示为平键联接的形位公差标注。

图5.2　平键联接的形位公差标注

5.1.2　键槽的检测

在单件小量生产中，键槽宽度和深度一般用通用量仪来测量。在成批、大量生产中，则可用专用极限量规来检测。

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任务5.2　矩形花键的公差与配合

●任务要求

1．了解矩形花键的尺寸。

2．理解矩形花键的定心方式。

3．了解矩形花键的公差配合。

●任务实施

花键联接是由花键孔和花键轴两个零件组成。花键联接与单键联接相比，其主要优点是定心精度高，导向性好，承载能力强。

5.2.1　概述

矩形花键的主要尺寸有3个，即大径D、小径d、键宽B，如图5．3所示。键数为偶数，有6，8，10这3种。从保证花键联接的配合精度和避免制造困难，花键3个结合面中只能选取一个为主来保证内、外花键的配合精度，而其余两个结合面则作为次要配合面，用于保证配合精度的结合面就称为定心表面。国家标准推荐采用小径d定心方式。为减少专用刀具、量具数目，花键联接采用基孔制配合。

图5.3　矩形花键的主要尺寸

5.2.2　矩形花键联接的公差与配合

花键尺寸公差带选用的一般原则是：定心精度要求高或传递扭矩大时，应选用精密传动；反之，可选用一般用的尺寸公差带。

（1）矩形花键的尺寸公差带

矩形花键的尺寸公差带见表5．2。

表5.2　矩形花键的尺寸公差带（GB／T1144—2001）

注：1．精密传动用的内花键，当需要控制键侧配合间隙时，槽宽可以选用H7，一般情况可选用H9。
2．当内花键公差带为H6和H7时，允许与高一级的外花键配合。

内、外花键定心小径d表面的形状公差和尺寸公差的关系遵守包容原则。位置度公差采用相关原则。矩形花键的表面粗糙度参数Ra值一般按以下选取：

对于内花键：取小径表面不大于0．8μm，键槽侧面不大于3．2μm，大径表面不大于6．3μm；对于外花键：小径和键侧表面不大于0．8μm，大径表面不大于3．2μm。

（2）花键剖面尺寸、形位公差以及表面粗糙度在图样上的标注

花键剖面尺寸、形位公差以及表面粗糙度在图样上的标注如图5．4所示。

图5.4　花键的形位公差标注

（3）矩形花键的标记代号含义

矩形花键的标记代号应按次序包括以下参数：键数N、小径d、大径D、键槽宽B和花键的公差带代号。

例如，　N＝6，d＝23H7／f7，D＝26H10／a11，B＝6H11／d10的标记如下：

①花键规格：用N×d×D×B表达　　6×23×26×6

②花键副：6×23H7／f7×26H10／a11×6H11／d10　　GB／T1144—2001

③内花键：6×23H7×26H10×6H11　　GB／T1144—2001

④外花键：6×23f7×26a11×6d10　　GB／T1144—2001

（4）花键的检测

花键的检测可分为单项测量和综合检验。它是对于定心小径、键宽、大径的3个参数检验，而每个参数都包括尺寸、位置、表面粗糙度的检验。

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任务5.3　键和花键的检测

●任务要求

1．普通平键的检测。

2．花键的检测。

●任务实施

5.3.1　普通平键的检测

普通平健的检测如图5．5所示。

图5.5　键槽尺寸检测的极限量规

5.3.2　花键的测量

花键的测量可分为单项测量和综合检验。它是对于定心小径、键宽及大径的3个参数检验，而每个参数都包括尺寸、位置、表面粗糙度的检验。

（1）单项测量

单项测量是对花键的单个参数进行的测量，即小径、键宽、大径。如图5．6所示为花键的极限塞规和卡规中的止规。

图5．6（a）为内花键小径的光滑极限量规。

图5．6（b）为内花键大径的板式塞规。

图5．6（c）为内花键槽宽的塞规。

图5．6（d）为外花键大径的卡规。

图5．6（e）为外花键小径的卡规。

图5．6（f）为外花键键宽的卡规。

图5.6　花键的极限塞规和卡规

（2）综合测量

综合检验是对花键的尺寸、形位误差按控制最大实体实效边界要求，用综合量规进行的检验。如图5．6所示为花键的极限塞规和卡规中的通规。

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任务5.4　螺纹基本知识概述

●任务要求

1．了解螺纹的作用与使用要求。

2．掌握普通螺纹的主要几何参数。

3．了解普通螺纹旋合的条件。

●任务实施

螺纹常用于紧固联接、密封、传递力与运动等。不同用途的螺纹，对其几何精度要求也不一样。本节介绍用于联接的普通螺纹及其公差。

5.4.1　概述

普通螺纹常用于联接和紧固零部件，其使用的基本要求为可旋入性和联接可靠性。普通螺纹的基本牙型，如图5．7所示。

图5.7　普通螺纹的基本牙型

5.4.2　螺纹主要几何参数

①原始三角形高度H。

②大径（公称直径）D（d）。

③小径D1（d1）＝D（d）–0．6495P。

④中径D2（d2）＝D（d）–1．0825P。

⑤螺距P。已标准化和系列化。

⑥单一中径。是指螺纹的牙槽宽度等于基本螺距一半处所在的假想圆直径。当无螺距误差时，单一中径与中径一致。

⑦基本牙型角为60°；基本牙型半角为30°。

⑧螺纹旋合长度L。

5.4.3　普通螺纹主要参数误差对螺纹互换性的影响

①螺纹直径（大、中、小径）误差影响螺纹的旋入性和螺纹联接的可靠性，故普通螺纹公差标准中对中径、顶径规定了公差。

②普通螺纹的螺距累积误差影响其旋合性，如图5．8所示。

③螺纹牙型半角误差也是影响螺纹的可旋合性，如图5．9所示。

图5.8　螺距累积误差对可旋合性的影响

图5.9　半角误差对螺纹可旋合性的影响

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任务5.5　普通螺纹的公差与配合

●任务要求

1．了解普通螺纹的公差带。

2．了解螺纹旋合长度、螺纹公差带和配合的选用。

3．掌握螺纹在图纸上的标注。

●任务实施

5.5.1　普通螺纹的公差带

普通螺纹的公差带是沿着螺纹的基本牙型分布，是由基本偏差决定其位置，公差等级决定其大小（见图5．10）。国家标准对外螺纹规定了4种基本偏差，代号分别为h，g，f，e；对内螺纹规定了两种基本偏差，代号分别为H，G。内、外螺纹的基本偏差值见表5．3。

图5.10　普通螺纹的公差带

表5.3　普通螺纹的基本偏差（GB／T197—2003）

表5.4　螺纹的公差等级

内、外螺纹公差等级的含义和孔、轴公差等级相似，但有自己的系列和数值，见表5．4，且分别按顶径公差和中径公差给出，见表5．5、表5．6。

表5.5　普通螺纹的顶径公差（GB／T197—2003）

表5.6　普通螺纹的中径公差

续表

5.5.2　螺纹旋合长度及其配合精度

（1）螺纹旋合长度

国家标准以螺纹公称直径和螺距为基本尺寸，对螺纹联接规定了3组旋合长度，即短旋合长度（S）、中等旋合长度（N）和长旋合长度（L）。一般情况采用中等旋合长度，其值往往取螺纹公称直径的0．5～1．5倍。

（2）配合精度

国家标准将螺纹的配合精度分为精密级、中等级和粗糙级（见表5．7）。精密级用于配合性质要求稳定及保证定位精度的场合；中等级用于一般螺纹联接；粗糙级用于精度要求不高或制造较困难的螺纹，也用于工作环境恶劣的场合。

表5.7　普通螺纹推荐公差带（摘自GB／T197—2003）

注：其中大量生产的精制紧固螺纹，推荐采用带方框的公差带；带“∗”的公差带应优先选用，其次是不带“∗”的公差带；括号内的公差带尽量不用。

（3）螺纹配合的选用

从保证螺纹的使用性能和一定的牙型接触高度考虑，选用的配合最好是H／g，H／h，G／h。大批量生产可选用H／g，单件小批生产或重要联接的螺纹，宜选用H／h配合。

5.5.3　螺纹在图样上的标记

单个螺纹的标记格式如图5．11所示。

图5.11　螺纹标记格式

当螺纹是粗牙时，螺距不写出；当螺纹为左旋时，在左旋螺纹标记位置写“LH”字样，右旋不写；当螺纹的中径和顶径公差带相同时，合写为一个；当螺纹旋合长度为中等时，不写出；当旋合长度需要标出具体值时，应在旋合长度代号标记位置写出其具体值。例如：

M20×2LH⁃7g6g⁃L

M10×1⁃6H⁃30

标注螺纹配合时，内、外螺纹的公差带代号用斜线分开，左边为内螺纹公差带代号，右边为外螺纹公差带代号。例如：

M20×2⁃6H／6g

5.5.4　螺纹的表面粗糙度

螺纹牙侧表面粗糙度一般可取Ra3．2μm或Ra1．6μm。

学习评价表

任务5.6　螺纹的检测

●任务要求

1．螺纹的综合检验。

2．螺纹的单项测量。

●任务实施

5.6.1　螺纹的综合检验

对螺纹进行综合检验时，使用的是螺纹量规和光滑极限量规，它们都由通规（通端）和止规（止端）组成。光滑极限量规用于检验内、外螺纹顶径尺寸的合格性；螺纹量规的通规用于检验内、外螺纹的中径及底径的合格性，螺纹量规的止规用于检验内、外螺纹单一中径的合格性。

螺纹量规是按极限尺寸判断原则而设计的；螺纹通规体现的是最大实体牙型边界，具有完整的牙型，并且其长度应等于被检螺纹的旋合长度，以用于正确地检验作用中径。螺纹止规用于检验被检螺纹的单一中径，如图5．12、图5．13所示。

5.6.2　针法测量螺纹中径

针法测量螺纹中径是根据被测螺纹的螺距，选择合适的量针直径，按如图5．14所示位置放在被测螺纹的牙槽内，夹在两测头之间。合适直径的量针，使量针与牙槽接触点的轴间距离正好在基本螺距一半处，即三针法测量的是螺纹的单一中径。从仪器上读得M值后，再根据螺纹的螺距P、牙型半角 及量针的直径d0（推导过程略）计算出所测出的单一中径d2为螺纹专业生产厂家从生产工艺需要往往采用工具显微镜测螺纹各参数。对于公制螺纹，代入上式得

图5.12　外螺纹的综合检验

图5.13　内螺纹的综合检验

图5.14　三针法测量螺纹中径

d2＝M－3d0＋0．866P

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实践与训练

一、判断题（用“√”表示对，“×”表示错，填入括号内）

1．普通平键的工作面是两侧面。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（　）

2．花键联接与单键联接相比，其主要优点是定心精度高、导向性好、承载能力强。（　）

3．平键联接的轴槽和轮毂槽的形位公差是平面度。　　　　　　　　　　　　　　（　）

4．键联接采用小径定心，可以提高花键联接的定心精度。　　　　　　　　　　　（　）

5．螺纹的左旋和右旋都不需要进行标注。　　　　　　　　　　　　　　　　　　（　）

6．无论是粗牙还是细牙都不需要标出螺距。　　　　　　　　　　　　　　　　　（　）

7．螺纹的参数就只有大径、中径和小径3个。　　　　　　　　　　　　　　　　 （　）

8．普通螺纹常用于联接和紧固零部件。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（　）

9．国家标准对内、外螺纹规定了基本偏差，而且基本偏差都是一样的。　　　　　（　）

10．针法测量螺纹中径，是根据被测螺纹的螺距，选择合适的量针直径。　　　　 （　）

二、选择题

1．矩形花键的主要尺寸有3个，即大径D、小径d和（　）。

A．键高

B．键宽

C．键长

D．轴长

2．轴槽和轮毂槽对轴线的（　）误差将直接影响平键联接的可装配性和工作接触情况。

A．平行度

B．对称度

C．位置度

D．垂直度

3．常用的花键是（　）。

A．矩形花键

B．三角形花键

C．渐开线花键

4．花键联接与单键联接相比，有（　）的优点。

A．定心精度高

B．导向性好

C．各部位所受负荷均匀

D．联接可靠

E．传递较大扭矩

5．下列不是螺纹主要几何参数的是（　）。

A．大径

B．螺距

C．线数

D．小径

6．M20×2LH⁃7g6g⁃L中2表示（　）。

A．小径

B．旋合长度

C．螺距

D．大径

7．M20×2LH⁃7g6g⁃L中L表示（　）。

A．螺距

B．旋合长度

C．大径

D．小径

8．M20×2LH⁃7g6g⁃L中LH表示（　）。

A．左旋

B．右旋

C．螺距

D．小径

9．标准对内螺纹规定的基本偏差代号是（　）。

A．G

B．F

C．H

D．K

10．标准对外螺纹规定的基本偏差代号是（　）。

A．h

B．g

C．f

D．e

三、填空题

1．平键联接由键、________和轮毂槽3部分组成。

2．普通平键主要用于______传动件之间的联接。

3．在单件小批生产时，平键键槽的宽度和深度一般用______测量；在大批大量生产时，可用______来检验。

4．矩形花键联接的配合代号为6×23f7×26a11×6d10，其中，6表示______，23表示 ______，26表示______，是______定心。

5．对于内花键的小径、大径和键槽宽等的最大极限尺寸应用______分别检测。

6．螺纹的3组旋合长度是短旋合长度（S）、____________和长旋合长度（L）。

7．普通螺纹主要参数中的直径、__________和螺纹牙型半角误差对螺纹的互换性有 影响。

8．国家标准将螺纹的配合精度分为_______、中等级和粗糙级。

9．对螺纹进行综合检验时，使用的是螺纹量规和________，它们都由通规（通端）和止规（止端）组成。

10．光滑极限量规用于检验内、外螺纹______尺寸的合格性。