第二节 汽车常用键销连接课件

1、【教学目标】1熟悉汽车常用的其他连接形式的结构、原理、特点及应用；2熟悉平键连接的失效形式和强度验算。【教学重点、难点】教学重点：汽车常用的其他连接形式教学难点：平键连接的失效形式和强度验算 除螺纹联接外，键、花键和销联接是汽车中最常用的联接。 键及花键主要用于轴和轴上的旋转零件（如齿轮、链轮、带轮等）或摆动零件（如摇臂等）之间的周向固定，并传递扭矩；有时也用作导向零件。 汽车上许多部位采用键连接，如发动机的水泵、发电机、曲轴轴端（图）、变速器、万向传动装置、驱动桥以及车轮轮毂处等。 图 曲轴轴端的键连接 键与花键的材料、剖面尺寸、健与健槽的配合等都有标准规定。因此，键及花键联接的设计，主要是

2、根据联接的具体使用要求和轴的直径，选用适当的类型和相应标准尺寸的键或花键，必要时进行强度校核。 下面就几种主要的类型作简要介绍。 根据工作前键联接中是否存在预紧力，键联接可分为两大类：松键联接和紧键联接。 一、松键联接 属于松键联接的有平键联接和半圆键联接。 1平键联接 平键联接又分为普通平键、导向键和滑键联接三种。 功能：实现轴与轮毂的周向固定传递转矩，还可实现功能：实现轴与轮毂的周向固定传递转矩，还可实现轴向固定和轴向滑动的导向。轴向固定和轴向滑动的导向。 普通普通平键平键单圆头单圆头(C(C型型) )圆头圆头(A(A型型) )平头平头(B(B型型) )轴的应力集中小轴的应力集中小用于轴端

3、用于轴端A型型B型型C型型盘铣刀盘铣刀 固定良好，轴槽应力集中大。固定良好，轴槽应力集中大。轮毂上插健槽轮毂上插健槽(keyway) A型键在键槽中轴向固定良好，装卸方便。通常键与键槽配合较紧，但不能轴向固定轴上零件。A型键键槽应力集中大，而B型键键槽的应力集中小，二者通常都用在轴的中间部位。C型键应用较少一些，常用于轴端联接。普通平键联接应用很广，常用来固定轴上齿轮、蜗轮、带轮、链轮、凸轮等回转零件，构成静联接。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r1 LLLbhbtd- -tbt1d+t1标记实例：标

4、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 GB1096-79dd b h C或或r L t t1 半径半径r 续表续表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 1810 3 3 0.160.25 636 1.8 1.4 0.080.16 1012 4 4 845 2.5 1.81217 5 5 1056 3.0 2.31722 6 6 0.250.4 1470 3.5 2.8

5、0.160.252230 8 7 1890 4.0 3.33038 10 8 22110 5.0 3.33844 12 8 28140 5.0 3.34450 14 9 0.40.6 36160 5.5 3.8 0.250.45058 16 10 45180 6.5 4.35865 18 11 50200 7.0 4.46575 20 12 56220 7.5 4.97585 22 14 63250 9.0 5.40.60.8 0.40.6材料选择材料选择键的材料一般选用键的材料一般选用45号钢号钢标记实例：标记实例： 圆头普通平键圆头普通平键(A型型): 键键16100 GB/ T 1096

6、-2003 方头普通平键方头普通平键(B型型): 键键B16100 GB/ T 1096-2003普通平键的标记：普通平键的标记：键键 bL GB/ T 1096-2003A、B、C，一般，一般A型不标出型不标出A 导向键和滑键用于动联接。当轴上零件需要沿轴向移动时，可以用导向键和滑键构成联接。 起键螺孔起键螺孔导向平键导向平键固定螺钉固定螺钉滑移距离较大时，平键过长， 制造困难，故可采用滑键。结构特点：长度较长，需用螺钉固定。为便于装结构特点：长度较长，需用螺钉固定。为便于装拆，制有起键螺孔。零件可以在轴上移动，构成拆，制有起键螺孔。零件可以在轴上移动，构成动联接。动联接。潘存云教授研制起键

7、螺孔起键螺孔固定螺钉固定螺钉导向平键联接变速器变速器 导向键其端部形状有A型和B型两种。导向键联接是将键用螺钉固定在轴上的键槽中，轴上零件的轮毂可在轴上沿轴向滑动。为了拆卸方便，在键的中部制有起键用的螺钉孔（图18-6）。导向键用于轴上零件的轴向移动量不大的场合。 看三维 当轴上零件的轴向移动量很大时，导向键将很长，不易制造，这时可采用滑键。滑键联接是将键固定在轮毂上，并与轮毂一起在轴上的键槽中滑动。结构特点：两端有勾结构特点：两端有勾头，键固定在轮毂上。头，键固定在轮毂上。潘存云教授研制滑键滑键a a 双勾头滑键双勾头滑键键短，槽长键短，槽长b 单圆勾头滑键单圆勾头滑键结构特点：单圆勾头，嵌

8、入轮毂中。结构特点：单圆勾头，嵌入轮毂中。潘存云教授研制滑滑 键键 平键联接工作时的受力情况如图18-8所示，键和键槽侧面受挤压，键的纵向剖面aa受剪切。实践证明，平键联接的静联接的主要失效形式是键、轴和轮毂中强度较弱的工作表面被压溃，因此通常只验算挤压强度。动联接的主要失效形式是键和轮毂中硬度较低的工作表面磨损，因此通常只验算耐磨性，即验算压强。键联接强度计算键联接强度计算普通平键普通平键a 失效形式失效形式 主要：工作面被压溃主要：工作面被压溃 次要：键被剪断次要：键被剪断b 计算准则：按挤压强度计算计算准则：按挤压强度计算键被剪断 设轴转递的转矩为T（Nmm），轴的直径为d（mm），则作

9、用于轴上的圆周力，即作用于键和键槽侧面上的压力Ft为键联接受挤压的面积为式中，h/2键与轮毂近似接触高度（）。 l键与轮毂的接触长度（）。 对于A型普通平键（图18-9a），l =Lb；对于B型普通平键（图18-9b），l =L；对于C型普通平键（图18-9c），l =L-b/2。 2 182/ 2tTTFdd 1832hAlv 静联接的挤压应力为v 动联接的压强为v 挤压强度条件为v 耐磨性条件为v式中，jy、pc为键联接中强度较弱、硬度较低零件（一般为轮毂）的许用挤压应力和许用压强，其值可由表18-5查得。 24 1842jyTTdhdhll4 185cTpdhl 4 187ccTppdh

10、l 4 186jyjyTdhl表18-5 半圆键（图18-10a）的上表面为一平面，下表面为半圆形弧面，两侧面互相平行。装配时，半圆键放在轴上半圆形的键槽内，然后推上轮毂（图18-10b）。这种键联接，键的上表面与轮毂键槽的底面间留有间隙，键的侧面和轴、轮毂键槽的侧面贴合。 半圆键结构紧凑，装拆方便，能在轴上的键槽中摆动，以适应轮毂键槽底面的偏斜。 但轴上的键槽较深，降低了轴的强度。半圆键联接主要用于轻载、轮毂宽度较窄和轴端处的联接，尤其适用于圆锥形轴端的联接。半圆键联接半圆键联接优点：定心好，装配方便。优点：定心好，装配方便。缺点：对轴的削弱较大，缺点：对轴的削弱较大，应用：应用：只适用于轻

11、载联接。只适用于轻载联接。特别适用于锥形轴端的联接。特别适用于锥形轴端的联接。工作面工作面紧键联接分为楔键联接和切向键联接两类，这里仅简单介绍楔键联接。楔键如图18-11所示，键的顶端有1:100的斜度，两侧面互相平行。楔键分为普通楔键（图18-11a）和钩头楔键（图18-11b）两种，它们均为标准件。这种键联接装配后，键的侧面与键槽侧面不接触，键的顶面和底面分别与轮毂键槽和轴槽的底面相互楔紧（如图18-12）。因此，键与轴、轮毂之间产生很大的挤压力。工作时，靠挤压力及其在接触面上所产生的摩擦力来传递运动和转矩，并可承受不大的单向的轴向力。楔键联接在楔紧时，破坏了轴与轴上零件的对中性，所以仅适

12、用于定心精度要求不高、载荷平稳和低速的场合。结构特点：键的上表面有结构特点：键的上表面有1:1001:100的斜度，轮毂的斜度，轮毂槽的底面也有槽的底面也有1:1001:100的斜度。的斜度。缺点：定心精度不高。缺点：定心精度不高。优点：单向的轴向固定优点：单向的轴向固定应用：只能应用于定心精度不高，载荷应用：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普普通通楔楔键键勾勾头头楔楔键键看动画 花键联接是由在轴上加工出的外花键齿和在轮毂孔壁上加工出的内花键齿所构成的联接，如图18-13所示。花键联接具有承载能力大，齿浅、对轴的削弱小，

13、应力集中小，对中性好，导向性能好等特点；但加工需要专用的设备、量具和刃具，成本高。它适用于受重载和定心精度要求较高的静、动联接。尤其适用于经常滑移的联接。 v 按 齿 形 不同，花键可分为矩形、渐开线和三角形花键三种。下面仅简单介绍应用最广的矩形花键。 看动画 矩形花键（图18-14）加工方便，并可用磨削的方法获得较高的精度，所以应用较广。GB 114487规定，矩形花键的定心方式为小径定心。其优点是：定心精度高，定心稳定性好，能用磨削的方法消除热处理变形，定心直径尺寸公差和位置公差都能获得较高的精度 。v 图18-15表示矩形花键小径定心方式。 销主要用作装配定位，也可用于联接或锁定零件，还可以作为安全装置中的过载剪断元件。销是标准件，设计销联接时，根据工作要求选择销的类型。 用于联接的销，其直径可根据联接的结构特点按经验确定，必要时再验算强度。 汽车上许多部位采用销连接，如发动机连接活塞与连杆小头的活塞销（图3-2-1），汽车转向节主销，汽车车轮轮毂处开口销，变速器盖定位销等。 图3-2-1 活塞销连接 用于定位的销不受载荷或受很小的载荷，其直径可按结