第六章 键、花键连接和销连接

1、济大机械学院 61 键连接键连接 第第6章章 键、花键连接和销连接键、花键连接和销连接62 花键连接花键连接 63 销连接销连接 济大机械学院 潘存云教授研制6 61 1 键连接键连接作用：作用：用来实现轴和轴上零件的用来实现轴和轴上零件的周向固定周向固定以传递运动以传递运动和转矩，或实现零件的和转矩，或实现零件的轴向固定或移动轴向固定或移动。一、键连接的类型和特点一、键连接的类型和特点类型：类型：平键、半圆键、楔键、切向键等。平键、半圆键、楔键、切向键等。1、平键、平键连接连接工作面工作面特点：特点：定心好、装拆方便。定心好、装拆方便。种类种类普通平键普通平键导向平键导向平键间隙间隙轴轴滑键

2、滑键济大机械学院 潘存云教授研制普通普通平键平键结构结构单圆头单圆头( (C型型) )圆头圆头( (A型型) )平头平头( (B型型) )用键槽铣刀加工，固定良好，轴槽应力集中大。用键槽铣刀加工，固定良好，轴槽应力集中大。用盘铣刀加工，轴的应力集中小。用盘铣刀加工，轴的应力集中小。用于轴端用于轴端普通平键应用最广。普通平键应用最广。A型型B型型C型型盘铣刀盘铣刀 薄型平键薄型平键的高度为普通平键的的高度为普通平键的6070%，也分圆头、平，也分圆头、平头、单圆头三种。传递扭矩能力低，常用于薄壁结构、头、单圆头三种。传递扭矩能力低，常用于薄壁结构、空心轴等径向尺寸受限制的场合。空心轴等径向尺寸受

3、限制的场合。济大机械学院 普通平键联接普通平键联接济大机械学院 起键螺孔起键螺孔导向平键导向平键固定螺钉固定螺钉零件可以在轴上移动，构成动连接。零件可以在轴上移动，构成动连接。滑移距离较大时，平键过长，制造困难，故可采用滑键。结构特点：结构特点：长度较长，需用螺钉固定。长度较长，需用螺钉固定。为便于装拆，制有起键螺孔。为便于装拆，制有起键螺孔。潘存云教授研制起键螺孔起键螺孔固定螺钉固定螺钉济大机械学院 双勾头滑键双勾头滑键结构特点：结构特点：两端有勾头，键固定在轮毂上，键短、槽长。两端有勾头，键固定在轮毂上，键短、槽长。潘存云教授研制济大机械学院 单圆勾头滑键单圆勾头滑键结构特点：结构特点：单

4、圆勾头，嵌入轮毂中。单圆勾头，嵌入轮毂中。潘存云教授研制济大机械学院 潘存云教授研制表表6-1 普通平键和键槽尺寸（普通平键和键槽尺寸（GB1095-79、GB1096-79） A型型B型型C型型bhR=b/2C 45或或r1LLLbhbtd- -tbt1d+t1标记实例：标记实例： 圆头普通平键圆头普通平键(A型型): 键键16100 GB1096-79 方头普通平键方头普通平键(B型型): 键键B16100 GB1096-79单圆头普通平键单圆头普通平键(C型型) : 键键C16100 GB1096-79d济大机械学院 潘存云教授研制d b h C或或r L t t1 半径半径r 续表续表

5、6-1键的尺寸键的尺寸键键 槽槽轴的直径轴的直径自自 68 2 2 620 1.2 1 810 3 3 0.160.25 636 1.8 1.4 0.080.16 1012 4 4 845 2.5 1.8 1217 5 5 1056 3.0 2.3 1722 6 6 0.250.4 1470 3.5 2.8 0.160.25 2230 8 7 1890 4.0 3.3 3038 10 8 22110 5.0 3.3 3844 12 8 28140 5.0 3.3 4450 14 9 0.40.6 36160 5.5 3.8 0.250.4 5058 16 10 45180 6.5 4.3 58

6、65 18 11 50200 7.0 4.4 6575 20 12 56220 7.5 4.9 7585 22 14 63250 9.0 5.40.60.8 0.40.6济大机械学院 潘存云教授研制潘存云教授研制2、半圆键、半圆键连接连接优点：优点：定心好，装配方便。定心好，装配方便。缺点：缺点：对轴的削弱较大，只适对轴的削弱较大，只适 用于轻载连接。用于轻载连接。特别适用于锥形轴端的连接。特别适用于锥形轴端的连接。工作面工作面济大机械学院 潘存云教授研制3、楔键、楔键连接连接结构特点：结构特点：键的上表面有键的上表面有1:100的斜度，的斜度， 轮毂槽的底面也有轮毂槽的底面也有1:100的斜

7、度。的斜度。缺点：缺点：定心精度不高。定心精度不高。应用：应用：只能应用于定心精度不高，载荷只能应用于定心精度不高，载荷 平稳和低速的联接。平稳和低速的联接。安装时用安装时用力打入力打入工作面工作面济大机械学院 潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制d类型类型：普通楔键、钩头楔键。普通楔键、钩头楔键。钩头用来拆卸拆卸空间拆卸空间斜度斜度1:100在重型机械中常采用在重型机械中常采用切向键切向键-一对楔键组成。一对楔键组成。当双向传递扭矩时，需要两对切向键分布成120130 。窄面窄面工作面工作面4、切向键连接、切向键连接工 作 面济大机械学院 d二、平键连接的强度校核二、平键连接的强度校核

8、键的材料：键的材料：B 370 MPa的碳素钢，常用的碳素钢，常用45钢。钢。键的键的截面尺寸截面尺寸b、h按轴的按轴的直径直径d由标准中选定由标准中选定，键的键的长度长度L可按可按轮毂长度轮毂长度而定。而定。平键连接的主要失效形式：平键连接的主要失效形式：压溃、磨损压溃、磨损( (动连接动连接) )、剪断。剪断。Lbh/21、平键连接的强度、平键连接的强度p(d/2)(h/2)lT=p MPa a d h l4T=l=L-bl=Ld挤压应力：挤压应力：bA型型bB型型l济大机械学院 p d h l4Tp=对于导向平键连接，主要失效是过度磨损，应限制压强：对于导向平键连接，主要失效是过度磨损，

9、应限制压强：钢钢 125150 100120 6090表表6-2 键连接的许用挤压应力、许用压力键连接的许用挤压应力、许用压力 许用值许用值 轮毂材料轮毂材料静载荷静载荷 轻微冲击轻微冲击 冲冲 击击载载 荷荷 性性 质质铸铁铸铁 7080 5060 3045钢钢 50 40 30 p p 2)半圆键连接强度计算半圆键连接强度计算bdTp MPa a kld 2Tp =lkNyd/2l近似为公称长度用于静连接，失效形式为表面压溃济大机械学院 潘存云教授研制d若强度不足时，可采用双键连接。考虑到载荷分布若强度不足时，可采用双键连接。考虑到载荷分布的不均匀性，校核强度时按的不均匀性，校核强度时按1

10、.5个键计算。个键计算。双键布置规则：双键布置规则：平键：平键： 按按180布置；布置；半圆键：同一条母线上；半圆键：同一条母线上；楔键：楔键： 夹角成夹角成90 120 120 130 一般键长不宜超过一般键长不宜超过( (1.61.8) )d。切向键：夹角成切向键：夹角成12001300济大机械学院 一、花键连接的类型、特点和应用一、花键连接的类型、特点和应用1) )均匀受力；均匀受力；6 62 花键连接花键连接结构特点：结构特点：沿周向均布多个键齿。齿侧为工作面。沿周向均布多个键齿。齿侧为工作面。组成：组成： 外花键、内花键。外花键、内花键。优点：优点：2) )对轴的削弱程度小对轴的削弱

11、程度小;3) )承载能力高承载能力高;齿数多、接触面积大4) )轴上零件与轴的对中性好；轴上零件与轴的对中性好；高速、精密机器5) )导向性好导向性好;6) )可用磨削方法提高加工精度。可用磨削方法提高加工精度。潘存云教授研制潘存云教授研制因齿槽浅，齿根应力集中小直接而均匀制出齿与槽缺点：缺点：齿根仍有应力集中、需专齿根仍有应力集中、需专 用设备制造，成本高。用设备制造，成本高。济大机械学院 潘存云教授研制潘存云教授研制应用：应用：定心精度要求高、载荷大、或经常滑移的连接。定心精度要求高、载荷大、或经常滑移的连接。类型类型-制造容易，应用最广。制造容易，应用最广。-用于高强度连接。用于高强度连

12、接。-用于薄壁零件连接。用于薄壁零件连接。 矩形花键矩形花键 渐开线花键渐开线花键 三角形花键三角形花键 1、矩形花键、矩形花键轻系列：轻系列：轻系列的承载能力较小，多用于静连接和轻系列的承载能力较小，多用于静连接和 轻载连接；轻载连接；齿高不同中系列：中系列：中系列用于中等载荷的连接。中系列用于中等载荷的连接。定心方式：定心方式：小径定心小径定心-精度高，稳定性好，可磨削精度高，稳定性好，可磨削 加工。加工。济大机械学院 潘存云教授研制潘存云教授研制2、渐开线花键、渐开线花键 分为分为=30 ，=45 两种，对应的两种，对应的齿顶高齿顶高分别为：分别为：与渐开线齿轮相比，花键齿短，齿根宽，不

13、产生根切与渐开线齿轮相比，花键齿短，齿根宽，不产生根切的最小齿数较少。的最小齿数较少。定心方式：定心方式：齿形定心齿形定心-具有自动定心作用，受力均匀。具有自动定心作用，受力均匀。=45 =30 ha*=0.5m, ha*= 0.4mdidi特点：特点：制造工艺性好，精度高齿根强度高，易于定心。制造工艺性好，精度高齿根强度高，易于定心。常用于传递扭矩大和轴径大的场合。常用于传递扭矩大和轴径大的场合。=45 的花键工作面高度较小，承载能力较低，多用于载荷较的花键工作面高度较小，承载能力较低，多用于载荷较轻，直径较小的静连接，特别适用于薄壁零件的连接。轻，直径较小的静连接，特别适用于薄壁零件的连接

14、。济大机械学院 潘存云教授研制设各齿压力的合力作用在平均半径设各齿压力的合力作用在平均半径rm处，取不均匀系处，取不均匀系数数 =0.70.8，则花键连接所能传递的扭矩为：则花键连接所能传递的扭矩为：静联接：静联接： T =zhlrm p 动联接：动联接： T =zhl rmpp l为接触长度；为接触长度；h为齿面工作高度；为齿面工作高度；h =(D d)/2 2Crm=(D+d)/4C为倒圆半径。为倒圆半径。D/2d/2hrmCCFt二、花键连接强度计算二、花键连接强度计算失效形式：失效形式：工作面被压溃（静连接）工作面被压溃（静连接） 工作面过度磨损（动连接）工作面过度磨损（动连接）一般只

15、验算挤压强度和耐磨性。一般只验算挤压强度和耐磨性。济大机械学院 潘存云教授研制静连接：静连接：动连接：动连接：花键连接强度条件：花键连接强度条件： p MPazhldm2Tp =p =2Tp MPa a zhldm不良不良 3550 4070 表表6-3 花键连接的许用挤压应力花键连接的许用挤压应力 p 和许用压力和许用压力 p 连接工作方式连接工作方式齿面未经热处理齿面未经热处理 齿面经热处理齿面经热处理 p 或或 p 中等中等 60100 100140良好良好 80120 120200动连接动连接 p ( (空载下移动空载下移动) )静连接静连接 p 工作条件工作条件动连接动连接 p (

16、(在载荷下移动在载荷下移动) )不良不良 1520 2535中等中等 2030 3060良好良好 2540 4070不良不良 - 310中等中等 - 315良好良好 - 1020济大机械学院 6 63 销连接销连接作用：固定零件之间的相对位置作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。，并可传递不大的载荷。1 1、按用途分按用途分1 1) )定位销定位销销连接的分类销连接的分类用来固定零件之间的相对位置，组合加用来固定零件之间的相对位置，组合加工和装配时的重要辅助零件。工和装配时的重要辅助零件。通常不受载荷或只受很小的载荷，不作通常不受载荷或只受很小的载荷，不作强度校核计算，其直径按结构

17、确定，数强度校核计算，其直径按结构确定，数目一般为目一般为2个。个。济大机械学院 2 2) )连接销连接销两零件之间的连接，可两零件之间的连接，可用来传递不大的载荷。用来传递不大的载荷。其尺寸可根据连接的结其尺寸可根据连接的结构特点按经验或规范确构特点按经验或规范确定。必要时再按剪切和定。必要时再按剪切和挤压强度条件进行校核挤压强度条件进行校核计算。计算。潘存云教授研制3 3) )安全销安全销安全装置中的过载剪切元件。安全销安全装置中的过载剪切元件。安全销在过载时被剪断，销的直径按剪切条在过载时被剪断，销的直径按剪切条件确定。件确定。为了确保安全销被剪断而不提前发生为了确保安全销被剪断而不提前发生挤压破坏，通常可在安全销上加一个挤压破坏，通常可在安全销上加一个销套。销套。济大机械学院 2 2、按形状分按形状分1)1)圆柱销圆柱销为过盈配合，经多次拆装后，定位为过盈配合，经多次拆装后，定位精度会降低；有精度会降低；有u8、m6、h8、h11四种直径偏差可供选择，以满足不四种直径偏差可供选择，以满足不同要求。同