矩形花键联结的公差与配合优化方案

花键联结是由内花键（花键孔）和外花键（花键轴）两个零件组成的。其作用是将轴与轴上零件联为一体共同传递扭矩。

1.矩形花键的主要尺寸及定心方式

1）矩形花键的主要尺寸

GB/T 1144—2001规定了矩形花键的基本尺寸为键数N、大径D、小径d、键宽和键槽宽B，如图8-26所示。

图8-26　矩形花键的主要尺寸

（a）内花键；（b）外花键

键数N规定为偶数，有6、8、10三种，以便于加工和测量。按承载能力不同，将尺寸分为轻系列、中系列两种规格。同一小径的轻系列和中系列的键数相同、键宽（键槽宽）也相同，仅大径不相同。中系列的键高尺寸较大，承载能力强；轻系列的键高尺寸较小，承载能力较低。矩形花键的基本尺寸系列见表8-6。

花键的标记为：键数×小径×大径×键宽（键槽宽），即N×d×D×B，如6×23×26×6。

需要标注公差时，各自公差带代号紧跟其后。

例如：矩形花键数为6，小径d的配合为，大径D的配合为，键宽B的配合为，标记如下。

花键规格

N×d×D×B，即6×23×28×6

花键副

内花键

6×23H7×28H10×6H11　(GB/T 1144—2001)

外花键

6×23f7×28a11×6d10　(GB/T 1144—2001)

表8-6　矩形花键的基本尺寸系列（摘自GB/T 1144—2001）　mm

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2）矩形花键联结的定心方式

花键联结主要保证内、外花键联结后具有较高的同轴度并能传递扭矩。矩形花键联结的主要配合尺寸有大径D、小径d和键（或槽）宽B参数。其定心方式如图8-27所示有按小径定心、按大径定心和按键宽定心。

在矩形花键联结中，要保证三个配合面同时达到高精度的配合是非常困难的，并且也没必要。因此，为了保证满足使用要求，同时便于加工，只要选择其中一个结合面作为主要配合面，对其按较高的精度制造，以保证配合性质和定心精度，该表面称为定心表面。非定心直径表面之间留有一定的间隙，以保证它们不接触。GB/T 1144—2001中规定矩形花键联结采用小径定心，见图8-27（a）。从加工工艺性看，小径便于磨削（内花键可磨内圆，外花键可磨外圆）并且定心精度高，定心稳定性好，而且使用寿命长，更有利于产品质量的提高，采用小径定心，更容易达到精度要求。而内花键的大径和键侧则难于进行磨削，标准规定内、外花键在大径处留有较大的间隙，见图8-27（b）、图8-27（c）。

图8-27　矩形花键联结的定心方式

（a）小径定心；（b）大径定心；（c）键宽定心

2.矩形花键联结的公差与配合

1）矩形花键的尺寸公差(www.xing528.com)

内、外花键定心小径、非定心大径和键宽（键槽宽）的尺寸公差带分一般传动和精密传动两类。其内、外花键的尺寸公差带见表8-7。为减少专用刀具和量具的数量，花键联结采用基孔制配合。

表8-7　矩形花键的尺寸公差带（摘自GB/T 1144—2001）

从表8-7可以看出，对一般用的内花键槽宽规定了两种公差带，加工后不再热处理的，公差带为H9；加工后需要进行热处理，为修正热处理变形，公差带为H11；对于精密传动用内花键，当连接要求键侧配合间隙较小时，槽宽公差带选用H7，一般情况选用H9。定心直径d的公差带，在一般情况下，内、外花键取相同的公差等级，且比相应的大径D和键宽B的公差等级都高。但在有些情况下，内花键允许与高一级的外花键配合，如公差带为H7的内花键可以与公差带为f6、g6、h6的外花键配合，公差带为H6的内花键可以与公差带为f5、g5、h5的外花键配合；而大径只有一种配合，为。

2）矩形花键公差与配合的选择

（1）矩形花键尺寸公差带的选择。传递扭矩大或定心精度要求高时，应选用精密传动用的尺寸公差带；否则，可选用一般用的尺寸公差带。

（2）矩形花键的配合形式及其选择。内、外花键的装配形式（即配合）分为滑动、紧滑动和固定三种。其中，滑动连接的间隙较大；紧滑动连接的间隙次之；固定连接的间隙最小。表8-8列出了几种配合应用情况。

表8-8　矩形花键配合应用

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3.矩形花键的几何公差和表面粗糙度

1）矩形花键的几何公差

内、外花键加工时，不可避免地会产生几何误差。为防止装配困难并保证键和键槽侧面接触均匀，除用包容原则控制定心表面的形状误差外，还应控制花键（或花键槽）在圆周上分布的均匀性（即分度误差），当花键较长时，还可根据产品性能要求进一步控制各个键或键槽侧面对定心表面轴线的平行度。

为保证花键（或花键槽）在圆周上分布的均匀性，应规定位置度公差，并采用相关要求。其在图样上的标注如图8-28所示，位置度的公差值见表8-9。

图8-28　花键位置公差的标注

（a）外花健；（b）内花键

表8-9　矩形花键的位置度公差（摘自GB/T 1144—2001）　mm

当单件、小批生产时，采用单项测量，可规定对称度和等分度公差。键和键槽的对称度公差和等分度遵守独立原则。国家标准规定，花键的等分度公差等于花键的对称度公差值。

对称度公差在图样上的标注如图8-29所示，花键的对称度公差见表8-10。

图8-29　花键对称度公差标注示例

（a）外花键；（b）内花键

表8-10　矩形花键的对称度公差（摘自GB/T 1144—2001）　mm

2）矩形花键的表面粗糙度

矩形花键的表面粗糙度参数Ra的上限值推荐如下：

内花键：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。

外花键：小径表面不大于0.8μm，键槽侧面不大于0.8μm，大径表面不大于3.2μm。