第12章 键、花键和销连接

1、第第12章章 键、花键和销连接键、花键和销连接12.1 键连接键连接12.2 花键连接花键连接12.3 销连接销连接12T12.1 键连接键连接12.1.1 键的功能、分类、结构形式及应用键的功能、分类、结构形式及应用1 .平键连接平键连接普通平键普通平键导向平键导向平键滑键滑键薄型平键薄型平键1）普通平键）普通平键A型键型键B型键型键C型键型键,常用于轴端常用于轴端功能：功能： 用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递 扭矩，或实现零件的轴向固定或导向移动。扭矩，或实现零件的轴向固定或导向移动。主要类型：主要类型： 平键连接平键连接 半圆键连接半圆键连接 楔键

2、连接楔键连接 切向键连接切向键连接盘形铣刀盘形铣刀端铣刀端铣刀轴向固定好轴向固定好A型键与型键与B型键的差异型键的差异 加工方式差异加工方式差异 对轴强度影响的差异对轴强度影响的差异 轴向固定性差异轴向固定性差异 外形差异外形差异2）薄型平键）薄型平键A型键型键B型键型键C型键型键,常用于轴端常用于轴端其高度约为普通平键的其高度约为普通平键的60%、70%，传递能力较低，常用，传递能力较低，常用于薄壁结构、空心轴等于薄壁结构、空心轴等普通平键的连接性质普通平键的连接性质静连接静连接工作长度差异工作长度差异Lb轴向固定差轴向固定差应力集中大应力集中大应力集中小应力集中小lLlLb3）导向平键）导

3、向平键连接性质连接性质动连接动连接外形特点外形特点键较长，用螺钉固键较长，用螺钉固定在轴的键槽中，键上制定在轴的键槽中，键上制有起键孔，以便于拆卸有起键孔，以便于拆卸适用场所适用场所轴上零件滑移距离轴上零件滑移距离不大的场所。不大的场所。相对运动方式相对运动方式轴上零件沿键轴上零件沿键侧面滑移侧面滑移。连接性质连接性质动连接动连接外形特点外形特点鞍状，包在零件上鞍状，包在零件上适用场所适用场所轴上零件滑移距离较大的场所。轴上零件滑移距离较大的场所。相对运动方式相对运动方式键与零件一同沿轴槽滑移键与零件一同沿轴槽滑移。注意：滑键与导注意：滑键与导向平键的区别向平键的区别4）滑键）滑键普通平键、薄

4、型平键、导向平键和滑键的普通平键、薄型平键、导向平键和滑键的工作面工作面均为均为键的侧面键的侧面 双平键双平键当同一轴段需装两个平键时，两键须相隔当同一轴段需装两个平键时，两键须相隔180平键平键1平键平键2工作面工作面工作面工作面2.半圆键连接半圆键连接优点：优点：键能绕其几何中心摆动键能绕其几何中心摆动以适应毂槽底面的斜度；工以适应毂槽底面的斜度；工艺性好，装配方便。艺性好，装配方便。缺点缺点：轴上键槽较深，对轴轴上键槽较深，对轴 的强度削弱较大的强度削弱较大适用场所适用场所轻载，锥形轴端轻载，锥形轴端 与轮毂的连接与轮毂的连接。注意：注意：同一轴段若需装两个同一轴段若需装两个半圆键时，只

5、能装在同一半圆键时，只能装在同一母线上，而不能相隔母线上，而不能相隔180安装安装连接性质连接性质静连接静连接L半圆键的摆动特点半圆键的摆动特点半圆键工作半圆键工作 面为键的侧面面为键的侧面半圆键半圆键工作面工作面勾头楔键连接勾头楔键连接3 .楔键（斜键）连接楔键（斜键）连接楔键的形状：楔键的形状：键的上表面具有键的上表面具有 1：100的斜度的斜度楔键的类型楔键的类型普通楔键普通楔键勾头楔键勾头楔键1：1001：100圆头楔键连接圆头楔键连接平头楔键连接平头楔键连接 勾头楔键的勾头勾头楔键的勾头 供拆卸用供拆卸用12楔键的工作面楔键的工作面工作面工作面工作面工作面工作面工作面工作面工作面楔键

6、的传力方式楔键的传力方式靠键的楔紧传力靠键的楔紧传力, 同时能承受轴向力，起单向轴同时能承受轴向力，起单向轴向固定的作用。向固定的作用。楔键连接的最大缺点：楔键连接的最大缺点： 楔紧后，轴和轮毂的楔紧后，轴和轮毂的 配合产生偏心配合产生偏心楔键连接不宜的场所：楔键连接不宜的场所： 高速、高速、定心定心精度高精度高o2o14.切向键连接切向键连接切向键的组成：切向键的组成： 由一对由一对1:100的楔键组成的楔键组成切向键的工作面切向键的工作面： 由一对楔键沿斜面拼合后由一对楔键沿斜面拼合后相互平行的两个窄面。相互平行的两个窄面。工作面工作面工作面工作面 轴单向转动时，可安一个切向轴单向转动时，

7、可安一个切向 键；键；切向键的缺点切向键的缺点： 键槽对轴的强度削弱较大键槽对轴的强度削弱较大 双向转动时，相隔双向转动时，相隔120130 安装安装 两个切向键。两个切向键。切向键的适用的场所切向键的适用的场所： 大型传动（重载）。如大型传动（重载）。如 大型带轮、矿山设备等。大型带轮、矿山设备等。120130 12.1.2 键的选择和键连接的强度计算键的选择和键连接的强度计算1 .键的选择键的选择类型选择类型选择根据使用要求、工作条件和结构特点选根据使用要求、工作条件和结构特点选尺寸选择尺寸选择bh依轴径依轴径d而定；而定；L依毂宽依毂宽B而定。而定。bhLLbhdB2 . 键连接的强度计

8、算键连接的强度计算（1）平键连接强度计算）平键连接强度计算平键连接的主要失效形式平键连接的主要失效形式静连接静连接（普通平键连接）（普通平键连接）挤压破坏挤压破坏动连接动连接（导向键、滑键）（导向键、滑键）磨损磨损TokyFFklFP静连接强度条件静连接强度条件klFP 动连接强度条件动连接强度条件K=0.5hT 扭矩扭矩 T =FyF d/2P 键、轴、毂三者中最弱键、轴、毂三者中最弱材料的许用挤压应力材料的许用挤压应力 P键、轴、毂三者中最弱键、轴、毂三者中最弱材料的许用压强材料的许用压强kldT3102 PkldT3102 PLlL=l（2）半圆键连接强度计算）半圆键连接强度计算l键的工

9、作长度键的工作长度A型键型键bLlB型键型键Ll 只需作挤压强度计算只需作挤压强度计算3210PTkld K从标准中查；从标准中查；Ll LP（3）楔键连接强度计算）楔键连接强度计算楔键连接的主要失效形式楔键连接的主要失效形式相互楔紧的工作面被压溃相互楔紧的工作面被压溃楔键连接的压力分布楔键连接的压力分布o未传递扭矩时未传递扭矩时y力平衡方程力平衡方程传递扭矩后传递扭矩后oT0oM TF xx/2TFxfyfd挤压强度条件为挤压强度条件为2pFblFFFFfFfFfF y/2fF d/2d66Tbfd31210(6)Tbl bfdpp 键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，键、轴、轮毂三者

10、中最弱材料的许用挤压应力，MPa， 见表见表12.2。式中式中：T 传递的转矩，传递的转矩，N.m；D 轴的直径，轴的直径，mm；b 键的宽度，键的宽度，mm；l 键的工作长度，键的工作长度，mm ；f 摩擦系数，一般取摩擦系数，一般取0.120.17（4）切向键连接简化强度计算切向键连接简化强度计算当键连接传递转矩时，其受力情况如图所示当键连接传递转矩时，其受力情况如图所示 取键和轴为受力研究对象，则受力平衡条件为：取键和轴为受力研究对象，则受力平衡条件为： 2.dfyTF切向键连接的挤压强度条件为：切向键连接的挤压强度条件为： lctFp)( 式中式中：T传递的转矩，传递的转矩，N.m；D

11、轴的直径，轴的直径，mm；)45. 05 . 0(fdTp)45. 05 . 0()(103fdlctT 例题例题 12.1 8级精度的铸铁直齿圆柱齿轮与一钢轴用键构级精度的铸铁直齿圆柱齿轮与一钢轴用键构成静连接，装齿轮处的轴颈为成静连接，装齿轮处的轴颈为60mm,齿轮轮毂长齿轮轮毂长95mm。连接。连接传递的转矩为传递的转矩为840N.m，载荷平稳。试选择此键连接。，载荷平稳。试选择此键连接。解：解：8级精度的齿轮要求一定的定心性，因此选用平键。因为是级精度的齿轮要求一定的定心性，因此选用平键。因为是静连接故选用普通圆头平键。由静连接故选用普通圆头平键。由 手册可查得当手册可查得当 d=58

12、65时时键的截面尺寸为：宽键的截面尺寸为：宽 b=18mm,高高h=11mm。参考毂长选键长。参考毂长选键长 L=80mm 键的接触长度键的接触长度 mmbll621880p 键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，MPa， 见表见表12.2。l 键的工作长度，键的工作长度，mm ；f 摩擦系数，一般取摩擦系数，一般取0.120.17t 键槽的深度，键槽的深度，mm；c 键的倒角，键的倒角，mm；注意：注意：1）为避免键过长）为避免键过长压力沿键长分布不均匀的现象，压力沿键长分布不均匀的现象， 键长的增加应参照下式：键长的增加应参照下式： 2） 若采

13、用双键，两个键相隔若采用双键，两个键相隔180布置，但由于各键载荷分布置，但由于各键载荷分 配不均，对轴的消弱很大，其承载能力只能按用一个键时的配不均，对轴的消弱很大，其承载能力只能按用一个键时的 1.5倍计算。倍计算。dl)8 . 16 . 1 (max由表查得铸铁轮毂键槽的许用应力由表查得铸铁轮毂键槽的许用应力 （载荷平稳，故（载荷平稳，故取大值）。由式取大值）。由式12.1得：得：MPap80lhdTp2MPap806211601084043dhlT4MPa822）不改变原有毂、轴尺寸，仍采用）不改变原有毂、轴尺寸，仍采用A型键，适当增加键长型键，适当增加键长 L=90mm；改进措施：改

14、进措施：1）改用方头键）改用方头键;3）改用双键。）改用双键。12.2 花键连接花键连接12.2.1 花键连接的类型、特点及应用花键连接的类型、特点及应用 花键连接是平键连接在数目上的扩充花键连接是平键连接在数目上的扩充花键连接花键连接 的组成的组成内花键内花键外花键外花键花键连接的优点花键连接的优点a）受力均匀；受力均匀；b）应力集中小；应力集中小；c）承载能力强；承载能力强； d）轴上零件的对中性好；轴上零件的对中性好；e）导向性好；导向性好；f）可用磨削的方法提高可用磨削的方法提高加工和连接质量。加工和连接质量。花键连接的缺点花键连接的缺点a）无法根除应力集中；无法根除应力集中；b）需用

15、专门设备加工需用专门设备加工；c）制造成本高。制造成本高。 矩形花键连接按矩形花键连接按新标新标准准为为内径定心内径定心，定心精，定心精度高，制造容易，在工度高，制造容易，在工程中应用最广泛程中应用最广泛矩形花键矩形花键花键类型：花键类型：矩形花键、渐开线花键、三角形花键。矩形花键、渐开线花键、三角形花键。用于高强度连接用于高强度连接渐开线花键渐开线花键 30 45 承载能力强，适用于大扭矩、大直径场所承载能力强，适用于大扭矩、大直径场所也称三角形花键，适用于轻载小直径连接也称三角形花键，适用于轻载小直径连接渐开线花键的定心方式渐开线花键的定心方式齿形定心齿形定心 45 30 也称三角形花键也

16、称三角形花键用于薄壁零件连接用于薄壁零件连接0.5ahm0.4ahm渐开线花键的渐开线花键的制造方法：制造方法：同齿轮加工一样同齿轮加工一样需采用专用机床需采用专用机床加工工艺性好加工工艺性好制造精度较高制造精度较高制造成本较高制造成本较高12.2.2 花键连接的强度计算花键连接的强度计算花键连接的失效形式花键连接的失效形式静连接静连接挤压破坏挤压破坏动连接动连接磨损磨损强度计算的合理假设强度计算的合理假设 每齿受力均匀每齿受力均匀 力力F作用在平均直径作用在平均直径dm上上强度条件为：强度条件为： 各齿间载荷分配不均匀系数，其值视加工精度而定，一般各齿间载荷分配不均匀系数，其值视加工精度而定，一般 取取 0.70.8；z 花键齿数；花键齿数；h 花键齿侧面的工作高度，对矩形花键花键齿侧面的工作高度，对矩形花键h0.5(D-d)，D和和d分别为分别为 花键轴的外径和内径；对渐开线花键为花键轴的外径和内径；对渐开线花键为h=m，m为模数。为模数。dm 花键平均直径花键平均直径( (mm) )，对矩形花键，对矩形花键，dm(D+d)/2；对渐开线花；对渐开线花 键，键，dmd，( (d为分度圆直径为分度圆直径) )；l 齿的工作长度齿的工作长度( (mm) )；PmPzhldT 3102静连接静连接 pzhl