第四章 轴毂联接

1、4-1 键联接键联接作用：作用： 用来联接轴与带毂零件，以实现周向固定，从用来联接轴与带毂零件，以实现周向固定，从 而传递运动和转矩。有些还可实现轴向固定；而传递运动和转矩。有些还可实现轴向固定； 有些则能构成轴向动联接。有些则能构成轴向动联接。 键的尺寸已标准化，材料为键的尺寸已标准化，材料为45钢，抗拉强度为钢，抗拉强度为600MPa精拔钢；精拔钢；键槽的尺寸为标准的结构键槽的尺寸为标准的结构,花键为标准的结构。花键为标准的结构。1 键联接的类型、结构和特点键联接的类型、结构和特点平键联接平键联接半圆键联接半圆键联接普通平键联接普通平键联接导向平键和导向平键和滑键滑键联接联接楔键联接楔键联

2、接切向键联接切向键联接普通楔键普通楔键钩头楔键钩头楔键类类型型花键联接花键联接1.1.平键联接平键联接 平键的上下两面和两个侧面都互平键的上下两面和两个侧面都互相平行。平键的下面与轴上键槽贴紧，相平行。平键的下面与轴上键槽贴紧，上面与轮毂键槽顶面留有间隙；工作上面与轮毂键槽顶面留有间隙；工作时靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩，时靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩，故平键的两个侧面是工作面。故平键的两个侧面是工作面。 4-1 键联接键联接一、键联接的类型、特点和应用一、键联接的类型、特点和应用平键联接平键联接普通平键普通平键导向平键和滑键导向平键和滑键 平键联接结构简单、加工容易、装拆方便、对平键联接

3、结构简单、加工容易、装拆方便、对中性好。但它不能承受轴向力，对轴上零件不能起中性好。但它不能承受轴向力，对轴上零件不能起到轴向固定的作用。到轴向固定的作用。（1 1）普通平键）普通平键( (用于用于静静联接）联接）A型型 圆头键圆头键B型型 方头键方头键C型型 单圆头键单圆头键 4-1 键联接键联接一、键联接的类型、特点和应用一、键联接的类型、特点和应用 1.平键联接平键联接4-1 键联接键联接 圆头普通平键圆头普通平键键槽键槽由端铣刀加工，键在槽由端铣刀加工，键在槽中轴向固定较好，但键中轴向固定较好，但键的头部侧面与轮毂上的的头部侧面与轮毂上的键槽并不接触，因而键键槽并不接触，因而键的圆头部

4、分不能充分利的圆头部分不能充分利用，而且轴上键槽端部用，而且轴上键槽端部的应力集中较大。的应力集中较大。一、键联接的类型、一、键联接的类型、特点和应用特点和应用1.平键联接平键联接（1）普通平键）普通平键(用于静联接）用于静联接）A型型 圆头键圆头键点击此处观看动画4-1 键联接键联接方头普通平键方头普通平键键槽用盘铣键槽用盘铣刀加工，键槽两端的应力刀加工，键槽两端的应力集中较小，但键在槽中的集中较小，但键在槽中的轴向固定不好，常用紧定轴向固定不好，常用紧定螺钉紧固，以防松动。螺钉紧固，以防松动。一、键联接的类型、一、键联接的类型、特点和应用特点和应用 1.平键联接平键联接（1）普通平键）普通

5、平键(用于静联接）用于静联接）B型型 平头键平头键点击此处观看动画4-1 键联接键联接单圆头平键单圆头平键用于轴端联用于轴端联接。轮毂上的键槽一般接。轮毂上的键槽一般用插刀或拉刀加工。用插刀或拉刀加工。一、键联接的类型、一、键联接的类型、特点和应用特点和应用1.平键联接平键联接（1）普通平键）普通平键(用于静联接）用于静联接）C型型 单圆头键单圆头键 点击此处观看动画4-1 键联接键联接一、键联接的类型、一、键联接的类型、特点和应用特点和应用 1.平键联接平键联接 （2）导向平键和滑键联接）导向平键和滑键联接 (用于动联接）用于动联接） 导向平键导向平键（用于滑移量不（用于滑移量不大的场合）利

6、用螺钉固定在轴大的场合）利用螺钉固定在轴上，轮毂可以沿着键移动，为上，轮毂可以沿着键移动，为了使键拆卸方便在键的中部制了使键拆卸方便在键的中部制有起键螺孔。有起键螺孔。点击此处观看动画导导 向向 平平 键键4-1 键联接键联接一、一、 键联接的类型、键联接的类型、特点和应用特点和应用 1.平键联接平键联接 （2）导向平键和滑键联接）导向平键和滑键联接 (用于动联接）用于动联接） 滑键滑键（用于滑移量较大的（用于滑移量较大的场合）滑键固定在轮毂上，随场合）滑键固定在轮毂上，随轮毂一同沿着轴上键槽移动。轮毂一同沿着轴上键槽移动。当轴向移动距离较大时，宜采当轴向移动距离较大时，宜采用滑键，如用导向键

7、，键将很用滑键，如用导向键，键将很长，增加制造的困难。长，增加制造的困难。点击此处观看动画2.半圆键联接（工作面为两侧面）半圆键联接（工作面为两侧面） 半圆键半圆键的上表面为一平面，下的上表面为一平面，下表面为半圆形弧面，两侧面互相平表面为半圆形弧面，两侧面互相平行。轴上键槽用与半圆键半径相同行。轴上键槽用与半圆键半径相同的盘状铣刀铣出。因而键在键槽中的盘状铣刀铣出。因而键在键槽中可绕其几何中心摆动，以适应轮毂可绕其几何中心摆动，以适应轮毂键槽底面的倾斜。键槽底面的倾斜。 4-1 键联接键联接点击此处观看动画 半圆键半圆键结构紧凑，装拆方便，但轴结构紧凑，装拆方便，但轴上键槽较深，降低了轴的强

8、度。半圆上键槽较深，降低了轴的强度。半圆键联接适用于轻载、轮毂宽度较窄和键联接适用于轻载、轮毂宽度较窄和轴端处的联接，尤其适用于圆锥形轴轴端处的联接，尤其适用于圆锥形轴端的联接。端的联接。3.楔键联接楔键联接4-1 键联接键联接 楔键楔键的上、下面是工作面，键的上表面和轮毂键槽的底面的上、下面是工作面，键的上表面和轮毂键槽的底面均有均有1：100的斜度，两侧面互相平行。装配时需将键打入轴和轮的斜度，两侧面互相平行。装配时需将键打入轴和轮毂的键槽内，工作时依靠键与轴及轮毂的槽底之间、轴与毂孔之毂的键槽内，工作时依靠键与轴及轮毂的槽底之间、轴与毂孔之间的摩擦力传递转矩，并能轴向固定零件和传递单向轴

9、向力。间的摩擦力传递转矩，并能轴向固定零件和传递单向轴向力。点击此处观看动画楔楔 键键特点：可轴向固定零件，传递单向轴向力；但轴上零件与轴的配合会产生偏心与偏斜。4. 切向键联接切向键联接 4-1 键联接键联接 切向键切向键由两个斜度为由两个斜度为1：100的普通楔键组成，其上下两面的普通楔键组成，其上下两面为工作面，其中一个工作面在通过轴心线的平面内，使工作面上为工作面，其中一个工作面在通过轴心线的平面内，使工作面上的压力沿轴的切向作用，因而能传递很大的转矩。装配时两个楔的压力沿轴的切向作用，因而能传递很大的转矩。装配时两个楔键从轮毂两侧打入。一个切向键只能传递单向转矩，若要传递双键从轮毂两

10、侧打入。一个切向键只能传递单向转矩，若要传递双向转矩则须用两个切向键，并使两键互成向转矩则须用两个切向键，并使两键互成1201350。 切向键切向键主要用于轴径大于主要用于轴径大于100mm、对中性要求不高而载荷很、对中性要求不高而载荷很大的重型机械中。大的重型机械中。点击此处观看动画二、平键联接的选择和强度计算二、平键联接的选择和强度计算1.类型的选择类型的选择2.键的尺寸选择键的尺寸选择断面尺寸：断面尺寸：bh根据轴的直径从标准中选定根据轴的直径从标准中选定键的长度键的长度: L根据轮毂的长度从标准中选定根据轮毂的长度从标准中选定（静联接一（静联接一般应略小于轮毂的长度般应略小于轮毂的长度

11、510mm;动联接根据移动量确定动联接根据移动量确定)4-1 键联接键联接3.强度校核强度校核 普通平键联接普通平键联接的主要失效形式是的主要失效形式是联接中材料强度较弱的工作表面联接中材料强度较弱的工作表面被挤压破坏，其次是键的剪切破被挤压破坏，其次是键的剪切破坏。在通常情况下，强度校核按坏。在通常情况下，强度校核按挤压强度条件进行。挤压强度条件进行。二、平键联接的选择和强度计算二、平键联接的选择和强度计算4-1 键联接键联接3.强度校核强度校核 设轴传递的转矩为设轴传递的转矩为T（Nmm）轴径为）轴径为d（mm），），则键联接的挤压面上所承受的则键联接的挤压面上所承受的力为力为 设载荷沿键

12、的工作长度均匀设载荷沿键的工作长度均匀分布，则挤压强度条件为分布，则挤压强度条件为Ptphld4Tldh2TlhFdTFt2式中式中p工作表面的挤压应力，工作表面的挤压应力，MPa； 键与轮毂的接触高度，键与轮毂的接触高度，mm；l键的工作长度，键的工作长度，mm,A型键型键l=Lb，B型键型键l=L，C型键型键l=Lb/2；p联接中较弱材料的许用应力，联接中较弱材料的许用应力，MPa.h二、平键联接的尺寸选择及强度校核二、平键联接的尺寸选择及强度校核4-1 键联接键联接3.强度校核强度校核 经校核普通平键联接的强度不够时，可以采取下列措施：经校核普通平键联接的强度不够时，可以采取下列措施：（

13、1）适当增加键和轮毂的长度）适当增加键和轮毂的长度，但通常键长不得超过（，但通常键长不得超过（1.61.8）d，否则挤压应力沿键长分布的不均匀性将增大。，否则挤压应力沿键长分布的不均匀性将增大。（2）采用双键，在轴上相隔）采用双键，在轴上相隔1800配置配置。考虑载荷分布的不均。考虑载荷分布的不均匀性，双键联接按匀性，双键联接按1.5个键进行强度校核。个键进行强度校核。 导向平键联接的主要失效形式为组成键联接的轴或轮毂工导向平键联接的主要失效形式为组成键联接的轴或轮毂工作面部分的磨损，须按工作面上的压强进行强度计算，强度条作面部分的磨损，须按工作面上的压强进行强度计算，强度条件为件为 tF4T

14、Phldlh P 式中式中 较弱材料的许用压强，较弱材料的许用压强，MPa P一、花键联接的类型和特点一、花键联接的类型和特点4-2 花键联接花键联接 花键花键也是一种主要的轴毂联接件，轴和轮毂孔沿圆周方向均也是一种主要的轴毂联接件，轴和轮毂孔沿圆周方向均布的多个键齿构成的联接称为布的多个键齿构成的联接称为花键联接花键联接，工作时靠键齿的侧面互，工作时靠键齿的侧面互相挤压传递转矩。花键联接比平键联接的承载能力大，内花键和相挤压传递转矩。花键联接比平键联接的承载能力大，内花键和外花键定心性和导向性较好。又因键齿浅、应力集中小，所以对外花键定心性和导向性较好。又因键齿浅、应力集中小，所以对轴的削弱

15、小，适用于载荷较大、定心精度要求较高的静联接和动轴的削弱小，适用于载荷较大、定心精度要求较高的静联接和动联接中，但花键联接的加工需专用设备，因而成本较高。联接中，但花键联接的加工需专用设备，因而成本较高。一、花键联接的类型和特点一、花键联接的类型和特点4-2 花键联接花键联接 花键已标准化。按齿形的不同，花键可分为矩形花花键已标准化。按齿形的不同，花键可分为矩形花键，渐开线花键。键，渐开线花键。4-2 花键联接花键联接v 二、花键联接的选用和强度计算二、花键联接的选用和强度计算v 花键联结的强度计算与键连接类似，一般先根据联接的结构特点、使用花键联结的强度计算与键连接类似，一般先根据联接的结构

16、特点、使用要求、工作条件选定花键类型和尺寸，然后进行必要的强度校核计算。花键要求、工作条件选定花键类型和尺寸，然后进行必要的强度校核计算。花键联接的受力情况如图所示。联接的受力情况如图所示。图图 花键联接的受力花键联接的受力花键联接的主要失效形式：花键联接的主要失效形式：在静联接时主要是工作面被压溃；在静联接时主要是工作面被压溃；动联接时主要是工作面过度磨损。动联接时主要是工作面过度磨损。 4-2 花键联接花键联接v 二、花键联接的选用和强度计算二、花键联接的选用和强度计算强度计算时，假定载荷在键的工作面上均匀分布，各齿面上压力的合力强度计算时，假定载荷在键的工作面上均匀分布，各齿面上压力的合

17、力F F作用在平均直径作用在平均直径dm处，如图处，如图 所示，并用载荷分配不均系数所示，并用载荷分配不均系数 来估计实际来估计实际压力分配的不均匀性，则其挤压强度条件为压力分配的不均匀性，则其挤压强度条件为2ppmTNhld 2mTppNhld静联接静联接 动联接动联接 外花键和内花键通常用屈服极限不低于外花键和内花键通常用屈服极限不低于600MPa600MPa的钢制造，且常经热处理的钢制造，且常经热处理(特别是在特别是在 载荷作用下需频繁移动的花键联接载荷作用下需频繁移动的花键联接)以获得足够的硬度和耐磨性。以获得足够的硬度和耐磨性。 作用：用于固定零、部件之间的相互位置（定位销），作用：

18、用于固定零、部件之间的相互位置（定位销）， 是装配机器时的重要辅件；同时也可用于轴与是装配机器时的重要辅件；同时也可用于轴与 轮毂的联接并传递不大的载荷。轮毂的联接并传递不大的载荷。分类：圆柱销、圆锥销、开口销、异形销等分类：圆柱销、圆锥销、开口销、异形销等4-3 销联接销联接一、销联接的作用一、销联接的作用4-3 销联接销联接二、销的类型二、销的类型4-3 销联接销联接二、销的类型二、销的类型4-4 其它常用联接其它常用联接v 一、铆接一、铆接v 如图如图 所示，铆接是一种使用时间较长的简单的机械联接。将铆钉穿入被联接件的所示，铆接是一种使用时间较长的简单的机械联接。将铆钉穿入被联接件的铆钉

19、孔中，用锤击或压力机压缩铆合而成的一种不可拆联接。铆接具有工艺设备简单、铆钉孔中，用锤击或压力机压缩铆合而成的一种不可拆联接。铆接具有工艺设备简单、抗振、耐冲击和牢固可靠等优点，但结构笨重，被联接件抗振、耐冲击和牢固可靠等优点，但结构笨重，被联接件(或被铆件或被铆件)由于制有钉孔，使由于制有钉孔，使强度受到较大的削弱，且铆接时有剧烈的噪声。目前除桥梁、飞机制造等工业部门采强度受到较大的削弱，且铆接时有剧烈的噪声。目前除桥梁、飞机制造等工业部门采用外，应用已逐渐减少，并为焊接、胶接所代替。用外，应用已逐渐减少，并为焊接、胶接所代替。 图图 铆接铆接4-4 其它常用联接其它常用联接二、焊接二、焊接

20、 借助加热使两个以上的金属件在联接处形成原子或分子间借助加热使两个以上的金属件在联接处形成原子或分子间的结合而构成的不可拆联接，称为焊联接，简称的结合而构成的不可拆联接，称为焊联接，简称焊接焊接。在焊接。在焊接时，必须使所要焊接的表面达到焊接温度和彼此紧密接触。金时，必须使所要焊接的表面达到焊接温度和彼此紧密接触。金属间的结合可以通过相互加压（压焊）或相互熔化（熔焊）来属间的结合可以通过相互加压（压焊）或相互熔化（熔焊）来实现。实现。 焊接焊接的用途非常广泛，钢、铸的用途非常广泛，钢、铸钢和一定条件下的铸铁等材料都可钢和一定条件下的铸铁等材料都可以焊接，铜合金、铝合金和镁合金，以焊接，铜合金、

21、铝合金和镁合金，镍、锌、铅以及热塑料也可以焊接。镍、锌、铅以及热塑料也可以焊接。4-4 其它常用联接其它常用联接三、胶接三、胶接 胶接胶接在金属零件联接上的应用发展很快，粘接是利用粘接在金属零件联接上的应用发展很快，粘接是利用粘接剂把被联接件粘接在一起，成为不可拆联接。粘接具有疲劳强剂把被联接件粘接在一起，成为不可拆联接。粘接具有疲劳强度高、密封性能好、防电化学腐蚀、重量轻、外表平整等特点。度高、密封性能好、防电化学腐蚀、重量轻、外表平整等特点。因此，粘接是很有发展前途的一种联接型式。因此，粘接是很有发展前途的一种联接型式。 4-4 其它常用联接其它常用联接v 四、过盈配合联接四、过盈配合联接

22、v 过盈配合联接是利用两个被联接件间的过盈配合来实现的联接。图过盈配合联接是利用两个被联接件间的过盈配合来实现的联接。图 所示所示为两光滑为两光滑 圆柱面的过盈配合联接，这种联接可做成可拆联接圆柱面的过盈配合联接，这种联接可做成可拆联接(过盈量较小过盈量较小)，也可做成不可拆联接也可做成不可拆联接(过过 盈量较大盈量较大)。装配后，由于结合处的弹性变形和过。装配后，由于结合处的弹性变形和过盈量，在配合表面产生很大的正压力；工盈量，在配合表面产生很大的正压力；工 作时，靠配合表面产生的摩擦力作时，靠配合表面产生的摩擦力来传递载荷。这种联接结构简单，对中性好，对轴的削弱来传递载荷。这种联接结构简单，对中性好，对轴的削弱 小，耐冲击性能小，耐冲击性能强，但配合表面的加工精度要求较高，装配不方便。强，但配合表面的加工精度要求较高，装配不方便。图图 过盈配合联接过盈配合联接4-4 其它常用联接其它常用联接v 五、成形联接五、成形联接v 成形联接是利用非圆面的轴与相应的毂孔构成的可拆成形联接是利用非圆面的轴与相应的毂孔构成的可拆联接，如图联接，如图 所示。轴和毂孔做成柱形，只能传递转矩；所示。轴和毂孔做成柱形，只能传递转矩