第6章 键花键无键联接销联接

1、东莞理工学院专用16 61 键连接键连接 第六章第六章 键、花键、无键连接和销连接键、花键、无键连接和销连接6 62 花键连接花键连接 6 63 无键连接无键连接 6 64 销连接销连接 内容提要内容提要东莞理工学院专用26 61 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周向固定以传递转矩，固定以传递转矩， 或实现零件的轴向固定或移动。或实现零件的轴向固定或移动。一、键连接的类型一、键连接的类型类型：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

2、普通平键导向平键导向平键间隙间隙轴轴滑键滑键薄型平键薄型平键工作原理：工作原理：靠键与键槽的靠键与键槽的侧面侧面挤压来传递转矩。挤压来传递转矩。东莞理工学院专用3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)用指状铣刀加工，固定良好，轴槽应力集中大。用指状铣刀加工，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。传递转矩能力低，常用于

3、薄壁结构、头、单圆头三种。传递转矩能力低，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限制的场合。东莞理工学院专用4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。起键螺孔起键螺孔固定螺钉固定螺钉东莞理工学院专用5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。东莞理工学院

4、专用6单圆勾头滑键单圆勾头滑键结构特点：结构特点：单圆勾头，嵌入轮毂中。单圆勾头，嵌入轮毂中。东莞理工学院专用7表表6-1 普通平键和键槽尺寸（普通平键和键槽尺寸（GB/T1096-2003） 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 GB/T1096-2003 方头普通平键方头普通平键(B型型): 键键B16100 GB/T1096-2003单圆头普通平键单圆头普通平键(C型型) : 键键C16100 GB/T1096-2003d东莞理工学院专用8d b h C或或r L

5、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 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

6、 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东莞理工学院专用92. 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。因半圆键能在轴槽中摆动以适应轮毂槽底面。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。工作面工作面工作原理：工作原理：靠键与键槽的靠键与键槽的侧面侧面挤压来传递转矩。挤压来传递转矩。东莞理工学院专用103. 楔键楔键连接连接结构特点：结构特点

7、：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 平稳和低速的连接。平稳和低速的连接。安装时用安装时用力打入力打入工作面工作面工作原理：工作原理：靠键与键槽的靠键与键槽的上下表面上下表面间的摩擦力间的摩擦力 来传递转矩。并能承受单向轴向力。来传递转矩。并能承受单向轴向力。东莞理工学院专用11类型类型：普通楔键、钩头楔键。普通楔键、钩头楔键。钩头是用来拆卸用的拆卸空间拆卸空间东莞理工学院专用12d斜度斜度1：100在重型机械中

8、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。装配时将两楔键楔紧，键的窄面是工作面，所产生的压力沿切向方向分布，当双向传递转矩时，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原理：工作原理：靠键与键槽的靠键与键槽的窄面窄面挤压来传递转矩。挤压来传递转矩。优点：能传递很大的转矩。优点：能传递很大的转矩。2022-5-25第10章 连 接13二、平键连接的强度校核二、平键连接的强度校核键的材料：键的材料：B 600 MPa的碳素钢，常用的碳素钢，常用45钢。钢。键的尺寸确定：键的尺寸确定：键的主要失效形式：键的主要失效形式：除非严重过载

9、，一般不会出现剪断剪断工作面的过度磨损工作面的过度磨损(动连接动连接) 工作面被压溃工作面被压溃(静连接静连接)截面尺寸截面尺寸b、h, 根据轴径根据轴径d从标准中查表选取；从标准中查表选取；长度长度L略小于轮毂长度，从标准中选取。略小于轮毂长度，从标准中选取。计算准则：计算准则：保证工作面的挤压强度保证工作面的挤压强度限制工作面的压强限制工作面的压强保证键的剪切强度保证键的剪切强度东莞理工学院专用14dbk=h/21)平键连接的强度平键连接的强度p =SF (d/2)klT=p MPa MPa kld2T=d挤压应力：挤压应力：p kld2Tp=对于导向平键和滑键连接，对于导向平键和滑键连接

10、，主要失效形式是工作面的过主要失效形式是工作面的过度磨损，应限制压强：度磨损，应限制压强：东莞理工学院专用15钢钢 120150 100120 6090表表6-2 键连接的许用挤压键连接的许用挤压应力应力、许用、许用压力压力 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 MPa kl d 2Tp =lkNyd/2l近似为公称长度用于静连接，失效形式为表面压溃3)楔键和切向键连接的简化强度计算（略）楔键和切向键连接的简化强

11、度计算（略）p107东莞理工学院专用16d若强度不满足时，可采用双键连接。考虑到载荷分若强度不满足时，可采用双键连接。考虑到载荷分布的不均匀性，校核强度时按布的不均匀性，校核强度时按1.5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90120120 130 切向键：切向键： 夹角成夹角成120 130 2022-5-2517 例：如图示凸缘半联轴器及圆柱齿轮，分别用键与减速器例：如图示凸缘半联轴器及圆柱齿轮，分别用键与减速器的低速轴相联接。已知轴的材料为的低速轴相联接。已知轴的材料为4

12、5钢，传递的转矩为钢，传递的转矩为T=300 Nm，齿轮用锻钢制成，半联轴器用灰铸铁制成，齿轮用锻钢制成，半联轴器用灰铸铁制成，工作时有轻微冲击，试设计两处所用的键。工作时有轻微冲击，试设计两处所用的键。2022-5-25第10章 连 接182022-5-2519解：解：1) 设计联轴器处的键连接设计联轴器处的键连接根据轴径根据轴径40,查表查表6-1，选用键选用键bh=128, 轮毂宽度轮毂宽度70mm,长度系列长度系列L=63mm则选用的键为则选用的键为:键键C1263 GB/T 1096-2003联轴器处选用普通平键（联轴器处选用普通平键（C型键）型键）查表查表6-2, 得许用挤压应力得

13、许用挤压应力p=5060 MPappdklTMPa 79.6557)2/8(4010300223工作长度工作长度:mm 576632/bLl故，联轴器处采用双键连接时故，联轴器处采用双键连接时,挤压强度满足要求。挤压强度满足要求。该普通平键连接挤压强度不满足要求该普通平键连接挤压强度不满足要求,可采用双键连接可采用双键连接,沿沿圆周方向按圆周方向按180 对称布置对称布置,按按1.5个键补充校核如下个键补充校核如下:MPaMPapp9075)6050(5 .15 .179.652022-5-25202) 设计齿轮处的键连接设计齿轮处的键连接根据轴径根据轴径50,查表查表10-9，选用键选用键b

14、h=149, 轮毂宽度轮毂宽度60mm,长度系列长度系列L=50mm则选用的键为则选用的键为: 键键1450 GB/T 1096-2003齿轮处选用普通平键（型键）齿轮处选用普通平键（型键）查表查表10-10, 得许用挤压应力得许用挤压应力p=100120 MPappdklTMPa 07.7436)2/9(5010300423工作长度工作长度:mm 361450bLl故，齿轮处普通平键连接强度满足要求。故，齿轮处普通平键连接强度满足要求。东莞理工学院专用21一、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

15、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程度小;3)承载能力高承载能力高;齿数多，总接触面积大4)轴上零件与轴的对中性好；轴上零件与轴的对中性好；对高速及精密机器很重要5)导向性好导向性好;对动连接很重要6)可用磨削方法提高加工精度及可用磨削方法提高加工精度及连接质量。连接质量。因齿槽浅，齿根应力集中小轴和轮毂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。东莞理工学院专用22应用：应用：定心精度要求高、载荷大、或经常

16、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 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；按齿高的不同，矩形花键的齿型尺寸在标准中规定了两个系列，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。精度高，稳定性好。东莞理工学院专用232 渐开线花键渐开线花键 分为分

17、为=30 ，=45 两种，对应的齿顶高分别为：两种，对应的齿顶高分别为： 与渐开线齿轮相比，花键齿短，齿根宽，不产生与渐开线齿轮相比，花键齿短，齿根宽，不产生根切的最小齿数较少。根切的最小齿数较少。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 h*=0.5m, h*= 0.4mdd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。常用于传递大转矩和大轴径的场合。常用于传递大转矩和大轴径的场合。=45 的花键工作面的花键工作面高度较小，承载能力较低，多用于载荷较轻，直径较小的静连高度较小

18、，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。接。特别适用于薄壁零件的连接。东莞理工学院专用24设各齿压力的合力作用在平均直径设各齿压力的合力作用在平均直径dm处，则花键连接所能传递的转矩处，则花键连接所能传递的转矩为：为：静连接：静连接：动连接：动连接：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 2C矩形花键：矩形花键：dm=(D+d)/2C为齿顶倒圆半径；为齿顶倒圆半径；D/2d/2hdmCCF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（工作面被压溃（静静连接）；连接）； 工作面过度磨损（工作

19、面过度磨损（动动连接）连接）一般只验算挤压强度和耐磨性。一般只验算挤压强度和耐磨性。pmpzhldT2并引入不均匀系数并引入不均匀系数来考虑各键齿上载荷分配来考虑各键齿上载荷分配不均，取：不均，取： =0.70.8，齿数多时取偏小值。，齿数多时取偏小值。则花键连接的强度条件为：则花键连接的强度条件为：2mdzFT pzhldTpm2渐开线花键：渐开线花键：dm= di (分度圆直径分度圆直径)东莞理工学院专用25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

20、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 使用和制造情况使用和制造情况动连接动连接 p ( (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东莞理工学院专用26解：解：措施？若强度不足，有何改进。试验算此连接的强度载荷分布不均匀系数并取键长。依标准查得花键倒角轮毂许用值轮毂长转矩连接齿轮与轴。若传递为一轻系列矩形花键考研试题）（西安建筑科技大学例

21、7 .0,20,3 .060,20,200732286 2001 mmLlmmCMPammLNmTbDdzp此花键连接属于静连接，故按下式验算其挤压强度。此花键连接属于静连接，故按下式验算其挤压强度。pmpzhldT2)(4 . 13 . 02-228-32C2-2d-Dh mm式中，)(30228322dDd mmm键的平均直径MPaMPazhldTpmp604 .11230204 . 167 . 0200100022此花键连接强度不够，有两种改进措施：此花键连接强度不够，有两种改进措施：1 1）改用中系列花键；）改用中系列花键； 2 2）增加轮毂宽度及键的长度。）增加轮毂宽度及键的长度。东

22、莞理工学院专用276 63 无键连接无键连接 型面连接是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与型面连接是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与相同轮廓的毂孔配合以传递运动和转矩的可拆连接，相同轮廓的毂孔配合以传递运动和转矩的可拆连接，它是无键连接的一种型式。它是无键连接的一种型式。一、型面连接一、型面连接 在家用机械、办公机械等中，采用了大量的压铸、在家用机械、办公机械等中，采用了大量的压铸、注塑零件。要注塑出各种各样的非圆形孔是毫无困难注塑零件。要注塑出各种各样的非圆形孔是毫无困难的，故型面连接的应用获得了发展。应用较多的是带的，故型面连接的应用获得了发展。应用较多的是带切口圆形和正六边形型面。切口圆形

23、和正六边形型面。 由于型面连接要用到由于型面连接要用到非圆形孔，以前因其加工非圆形孔，以前因其加工困难，限制了型面连接的困难，限制了型面连接的应用。应用。东莞理工学院专用28配合部配合部分形状分形状柱体柱体锥体锥体-只能传递转矩只能传递转矩-能同时传递转矩和轴向力，能同时传递转矩和轴向力，用于不用于不允许有间隙和要求高可靠性的场合。允许有间隙和要求高可靠性的场合。1)装拆方便，对中性好；装拆方便，对中性好；型面连接的特点：型面连接的特点：2)连接面上没有键槽和尖角，减少了应力集中；连接面上没有键槽和尖角，减少了应力集中；3)可传递较大的转矩；可传递较大的转矩；4)切削加工有难度，不易保证配合精

24、度。切削加工有难度，不易保证配合精度。但随着成型工艺的发展，促进了型面连接的应用。东莞理工学院专用29DD常用连接型面有：常用连接型面有：带切口的圆形带切口的圆形电风扇方形方形六边形六边形等距曲线等距曲线 胀紧连接是在轴与毂孔之间胀紧连接是在轴与毂孔之间装配一个或几个胀紧连接套，装配一个或几个胀紧连接套，在轴向力的作用下，同时胀紧在轴向力的作用下，同时胀紧轴与毂产生压紧力，靠摩擦力轴与毂产生压紧力，靠摩擦力传递转矩和轴向力的一种静连传递转矩和轴向力的一种静连接。接。二、胀紧连接二、胀紧连接 结构类型：结构类型：Z1型胀套、型胀套、Z2型胀套型胀套东莞理工学院专用30两个胀紧套两个胀紧套一个胀紧

25、套一个胀紧套1) Z1型胀套型胀套2) Z2型胀套型胀套 Z1型胀套中，与轴或毂孔贴合的套筒均有纵向间隙，以利于变形和胀紧。拧紧连接螺钉，便可以将轴和毂胀紧。东莞理工学院专用31 各种胀套已各种胀套已标准化标准化，可根据轴与毂孔，可根据轴与毂孔尺寸以及传递载荷的大小，从标准中选尺寸以及传递载荷的大小，从标准中选用合适的型号与尺寸。用合适的型号与尺寸。胀套尺寸的选择胀套尺寸的选择Dd选择时应满足：选择时应满足： TT 传递转矩时：传递转矩时： aaFF 传递轴向力时：传递轴向力时： a22aR2FdTFF同时传递转矩和轴向力时：同时传递转矩和轴向力时： TmTn 当一个胀套不满足要求时，可用两个

26、以上的胀套当一个胀套不满足要求时，可用两个以上的胀套串联使用，此时总的额定载荷为：串联使用，此时总的额定载荷为：m为额定载荷系数。为额定载荷系数。东莞理工学院专用32胀套连接的优点：胀套连接的优点： 定心好、装拆方便，引起的应力集中较小，承载定心好、装拆方便，引起的应力集中较小，承载能力较高，并且有安全保护作用。能力较高，并且有安全保护作用。缺点：缺点：由于轴与毂孔之间要安装胀套，有时应用受结由于轴与毂孔之间要安装胀套，有时应用受结构尺寸的限制。构尺寸的限制。东莞理工学院专用336 64 销连接销连接作用：作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。固定零件之间的相对位置，并可传递不大的

27、载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销按形状分按形状分定位销：定位销：用来固定零件之间的相用来固定零件之间的相对位置，它是组合加工和装配时对位置，它是组合加工和装配时的重要辅助零件。通常不受载荷的重要辅助零件。通常不受载荷或只受很小的载荷，故不作强度或只受很小的载荷，故不作强度校核计算，其直径按结构确定，校核计算，其直径按结构确定，数目一般不少于数目一般不少于2 2个。个。东莞理工学院专用346 64 销连接销连接作用：作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销连接销连接销按形状分按形状分连接销：连接销

28、：用来实现两零件之间的用来实现两零件之间的连接，可用来传递不大的载荷。连接，可用来传递不大的载荷。其类型可根据工作要求选定，其其类型可根据工作要求选定，其尺寸可根据连接的结构特点按经尺寸可根据连接的结构特点按经验或规范确定。必要时再按剪切验或规范确定。必要时再按剪切和挤压强度条件进行校核计算。和挤压强度条件进行校核计算。东莞理工学院专用356 64 销连接销连接作用：作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销安全销安全销连接销连接销按形状分按形状分安全销：安全销：作为安全装置中的过载剪作为安全装置中的过载剪切元件。安全销在过载时被剪断，切元件。安全销在过载时被剪断，因此，销的直径应按剪切条件确定。因此，销的直径应按剪切条件确定。为了确保安全销被剪断而不提前发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生挤压破坏，通常可在安全销上加一个销套。一个销套。东莞理工学院专用366 64 销连接销连接作用：作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销安全销安全销连接销连接销按形状分按形状分圆柱销圆柱销特点：特点：为过盈配合，经多次拆为过盈配合，经多次拆装后，定位精度会降低；有