第六章键、花键、无键联接和销联接

1、第六章键、花键、无键连接和销连接 6.1 键连接键连接 6.2 花键连接花键连接 6.3 无键连接无键连接 6.4 销连接销连接6.1 键连接键连接1 键连接的功能、分类、结构型式及应用键连接的功能、分类、结构型式及应用键是一种标准零件，其功能：键是一种标准零件，其功能：（1 1）实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩）实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩（2 2）实现轴上零件的轴向固定）实现轴上零件的轴向固定（3 3）实现轴上零件的轴向滑动的导向）实现轴上零件的轴向滑动的导向键连接的主要类型键连接的主要类型 平键连接平键连接 半圆键连接半圆键连接 楔键连接楔键连接 切向键连接切向键连接键的选择

2、 包括类型和尺寸两个方面。包括类型和尺寸两个方面。 键的尺寸选择应符合：标准规格；键的尺寸选择应符合：标准规格； 强度要求。强度要求。 键的主要尺寸键的主要尺寸 ：截面尺寸（一般以键宽截面尺寸（一般以键宽b b键高键高h h表示）和键长表示）和键长L L 键的截面尺寸键的截面尺寸bh 按轴的直径按轴的直径d d 由标准中选定。由标准中选定。 键的长度键的长度L L一般按轮毂的长度而定，即键长等于或略短于轮毂的一般按轮毂的长度而定，即键长等于或略短于轮毂的长度；而导向平键则按轮毂的长度及其滑动距离而定。长度；而导向平键则按轮毂的长度及其滑动距离而定。 一般轮毂的长度可取为一般轮毂的长度可取为L（

3、1.52）d，这里的，这里的d 为轴的直径。为轴的直径。 所选定的键长亦应符合标准规定的所选定的键长亦应符合标准规定的长度系列。长度系列。 重要的键连接在选出键的类型和尺寸后重要的键连接在选出键的类型和尺寸后，还应进行强度计算。还应进行强度计算。 键的强度的计算 平键连接强度计算 半圆键连接强度计算 楔键连接简化强度计算 切向键连接简化强度计算键的材料键的材料 ：抗拉强度不小于：抗拉强度不小于600MPa的钢，通常为的钢，通常为45号钢。号钢。 强度不够时，可采用双键。强度不够时，可采用双键。两个平键两个平键，最好的布置是在沿周向相，最好的布置是在沿周向相隔隔180180；两个半圆键两个半圆键

4、，应布置在轴的同一条母线上；，应布置在轴的同一条母线上；两个楔键两个楔键，应布置在沿周向相隔应布置在沿周向相隔9090120120。在强度计算中两键只按在强度计算中两键只按1.51.5个键计算个键计算 当键的长度大于当键的长度大于2.25d时，其多出的长度实际上可认为并不承受时，其多出的长度实际上可认为并不承受载荷，故一般采用的键长不宜超过（载荷，故一般采用的键长不宜超过（1.61.8）d。 平键连接强度计算 平键连接的受力分析平键连接的受力分析 平键连接的主要失效形式和强度计算准则平键连接的主要失效形式和强度计算准则 普通平键连接（静连接）普通平键连接（静连接） :工作面被压溃工作面被压溃

5、导向平键连接和滑键连接（动连接）导向平键连接和滑键连接（动连接） :工作面的过度磨损工作面的过度磨损 l l键的工作长度，键的工作长度，mmmm，圆头平键，圆头平键= =L L- -b b，平头平键，平头平键l l= =L L. . P P键、轴、轮毂三者中键、轴、轮毂三者中最弱材料的最弱材料的许用挤压应力，许用挤压应力，MPaMPa； p p 键、轴、轮毂三者中键、轴、轮毂三者中最弱材料的最弱材料的许用压力，许用压力，MPaMPa。半圆键连接强度计算 半圆键连接的受力分析半圆键连接的受力分析 半圆键连接的强度条件半圆键连接的强度条件 因为半圆键连接只用于静连接，故主要失效形式是因为半圆键连接

6、只用于静连接，故主要失效形式是工作面压溃工作面压溃。通常按工作面的挤压应进行强度校核计算。公式与平键连接的相通常按工作面的挤压应进行强度校核计算。公式与平键连接的相同。同。 楔键连接简化强度计算 楔键连接的受力分析楔键连接的受力分析 主要失效形式主要失效形式: : 相互楔紧的工作面被相互楔紧的工作面被压溃压溃 强度计算准则强度计算准则: : 假定压力沿键长均匀分布，假定压力沿键长均匀分布，沿键宽为三角形分布沿键宽为三角形分布. . 合力合力 : : 楔键连接的挤压强度条件为：楔键连接的挤压强度条件为： 切向键连接简化强度计算 切向键连接的受力分析切向键连接的受力分析 主要失效形式主要失效形式

7、:工作面被工作面被压溃压溃 强度计算准则强度计算准则 : :抗挤压强度抗挤压强度 假定压力在键的工作面上均匀分布，假定压力在键的工作面上均匀分布，工作面上压力的合力计算公式：工作面上压力的合力计算公式： 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: :平键连接平键连接 普通平键的结构型式普通平键的结构型式 平键特点平键特点 优点：结构简单、装拆方便、对中性好。优点：结构简单、装拆方便、对中性好。 这种键连接不能承受轴向力，因而对轴这种键连接不能承受轴向力，因而对轴上的零件不能起到轴向固定的作用。上的零件不能起到轴向固定的作用。 平键按用途分类平键按用途分类 （1 1）普通平键）普通平

8、键 （2 2）薄型平键）薄型平键 （3 3）导向平键）导向平键 （4 4）滑键）滑键 键槽的加工键槽的加工 、轴上键槽：、轴上键槽：圆柱立铣刀（圆柱立铣刀（A A和和C C型）型）和圆盘铣刀（和圆盘铣刀（B B型）；型）； 、轮毂上键槽：、轮毂上键槽：插刀。插刀。键槽加工平键按头型式分类平键按头型式分类 （1 1）圆头（）圆头（A A型）型） （2 2）平头（）平头（B B型）型） （3 3）单圆头（）单圆头（C C型）型） 薄型平键薄型平键 薄型平键与普通平薄的主要区别是键的薄型平键与普通平薄的主要区别是键的高度约为普通平高度约为普通平键的键的606070%70%。但薄型平键传递转矩的能力较

9、低，常用于。但薄型平键传递转矩的能力较低，常用于薄壁结构、空心轴及一些径向尺寸受限制的场合。薄壁结构、空心轴及一些径向尺寸受限制的场合。 平键图片导向平键与滑键导向平键与滑键导向平键导向平键 滑滑 键键 半圆键连接半圆键连接半圆键连接结构半圆键连接结构 轴上键用尺寸与半圆键相同的半圆键轴上键用尺寸与半圆键相同的半圆键槽铣刀铣出，因而键在槽中能绕其几槽铣刀铣出，因而键在槽中能绕其几何中心摆动以适应轮毂中键槽的斜度。何中心摆动以适应轮毂中键槽的斜度。 半圆键工作时，靠其侧面来传递转矩。半圆键工作时，靠其侧面来传递转矩。 半圆键连接特点半圆键连接特点 优点优点：工艺性较好，装配方便，尤其：工艺性较好

10、，装配方便，尤其适用于锥形轴端与轮毂的连接。适用于锥形轴端与轮毂的连接。 缺点缺点：轴上键槽较深，对轴的强度削：轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，故一般只用于轻载静连接中。弱较大，故一般只用于轻载静连接中。 楔键连接楔键连接 楔键连接的结构楔键连接的结构 对轮毂起到对轮毂起到单向的轴向固定作用单向的轴向固定作用。 楔键连接的特点楔键连接的特点 楔键连接在传递有冲击和振动的较大转矩时，仍能保证连接的楔键连接在传递有冲击和振动的较大转矩时，仍能保证连接的可靠性。可靠性。 缺点缺点：楔紧后，轴与轮毂的楔紧后，轴与轮毂的配合产生偏心和偏斜配合产生偏心和偏斜，因此主要用，因此主要用于毂类零件的定心精度要

11、求不高和低转速的场合。于毂类零件的定心精度要求不高和低转速的场合。 楔键分类楔键分类 : 普通楔键,钩头楔键 楔键图片楔键图片切向键连接切向键连接 切向键连接的结构切向键连接的结构 切向键是由一对切向键是由一对斜度为斜度为1 1：100100的的楔键组成楔键组成 切向键的工作原理切向键的工作原理 靠工作面上的挤压力和轴与轮毂间和摩擦力来传递转矩。靠工作面上的挤压力和轴与轮毂间和摩擦力来传递转矩。 用一个切向健时，只能传递单向转矩；当要传递双向转矩时，用一个切向健时，只能传递单向转矩；当要传递双向转矩时，必须用两个切向键，两者间的夹角为必须用两个切向键，两者间的夹角为120120130130。

12、特点特点：由于切向键对轴的削弱较大，因此常用于直径大于由于切向键对轴的削弱较大，因此常用于直径大于100mm的轴上。的轴上。 6.2 花键连接花键连接 花键连接的类型、特点和应用花键连接的类型、特点和应用 花键连接特点与应用花键连接特点与应用 花键按其齿形可分为；花键按其齿形可分为； 矩齿形花键矩齿形花键和和渐开线花键渐开线花键两类。两类。 花键连接的齿数、尺寸、配合等花键连接的齿数、尺寸、配合等均应均应按标准选取按标准选取。 花键连接可用于静连接或动连接。花键连接可用于静连接或动连接。花键连接的强度计算 花键连接的受力分析花键连接的受力分析 花键连接的主要失效形式花键连接的主要失效形式 （1

13、 1）工作面被压溃（静连接）工作面被压溃（静连接） （2 2）工作面过度磨损（动连接）工作面过度磨损（动连接） 花键连接强度计算花键连接强度计算 静连接静连接 动连接动连接 载荷分配不均匀系数载荷分配不均匀系数, ,与齿数多少有关与齿数多少有关, ,一般取一般取=0.7=0.70.8,0.8,齿数多时取偏小值；齿数多时取偏小值； 矩形花键矩形花键 按齿高的不同，矩形花键的齿形尺寸在标准中规定了按齿高的不同，矩形花键的齿形尺寸在标准中规定了轻系列和轻系列和中系列中系列两个系列。两个系列。 矩形花键的定心方式矩形花键的定心方式 :小径定心小径定心 特特 点点 （1 1）定心精度高；）定心精度高；

14、（2 2）定心的稳定性好；）定心的稳定性好； （3 3）能用磨削的方法消除热处理引起的变形）能用磨削的方法消除热处理引起的变形。渐开线花键渐开线花键 渐开线花键的齿廓为渐开线，齿顶高分别为渐开线花键的齿廓为渐开线，齿顶高分别为0.5m和和0.4m(模数模数) 与渐开线齿轮相比：（与渐开线齿轮相比：（1 1）渐开线花键的齿较短；（）渐开线花键的齿较短；（2 2）齿根较宽；）齿根较宽；（3 3）不发生根切的最小齿数较少。）不发生根切的最小齿数较少。 渐开线花键的优点渐开线花键的优点 : : 当传递的转矩较大且轴径也大时宜采用当传递的转矩较大且轴径也大时宜采用3030渐开线花键连接。渐开线花键连接。

15、 4545的渐开线花键特别适用于薄壁零件的轴毂连接。的渐开线花键特别适用于薄壁零件的轴毂连接。 渐开线花键的定心方式为渐开线花键的定心方式为齿形定心齿形定心：有利于各齿均匀承载。：有利于各齿均匀承载。 花键连接特点与应用花键连接特点与应用与平键相比，与平键相比，花键的优点花键的优点：（1 1）因为在轴上和毂孔上直接而匀称地制出较多的齿与槽，故连）因为在轴上和毂孔上直接而匀称地制出较多的齿与槽，故连接受力较为均匀；接受力较为均匀；（2 2）因槽较浅，齿根处应力集中较小，轴与毂的强度削弱较小；）因槽较浅，齿根处应力集中较小，轴与毂的强度削弱较小；（3 3）齿数较多，总接触面积较大，因而可承受较大的

16、载荷；）齿数较多，总接触面积较大，因而可承受较大的载荷；（4 4）轴上零件与轴的对中性好（这对高速及精密机器很重要）；）轴上零件与轴的对中性好（这对高速及精密机器很重要）；（5 5）导向性较好；）导向性较好；（6 6）可用磨削的方法提高加工精度及连接质量。）可用磨削的方法提高加工精度及连接质量。缺点缺点：齿根仍有应力集中；需用专门设备加工；成本较高。齿根仍有应力集中；需用专门设备加工；成本较高。应用：应用：花键连接选用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的连接。花键连接选用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的连接。 6.3 无键连接无键连接 型面连接型面连接 型面连接型面连接 胀紧连接胀紧连接

17、广泛应用于重型载荷下机械广泛应用于重型载荷下机械联接的一种先进基础部件。联接的一种先进基础部件。 高强度螺栓高强度螺栓系列化产品优点：优点：1 制造精度要求低、成本低制造精度要求低、成本低2 安装简单、拆卸方便安装简单、拆卸方便3 寿命长、强度高，可串级使用寿命长、强度高，可串级使用4 过载打滑，安全保护过载打滑，安全保护 6.4 销连接销连接 销按其作用可分为：销按其作用可分为： 定位销定位销 连接销连接销 安全销安全销 销按形状分类销按形状分类 圆柱销圆柱销: :直径编差有直径编差有u8u8、m6m6、h8h8和和h11h11四种四种 圆锥销圆锥销: :具有具有1 1：5050的锥度的锥度, ,可多次装拆可多次装拆 端部带螺纹的圆锥销端部带螺纹的圆锥销 开尾圆锥销开尾圆锥销 , ,适用于适用于有冲击、振动的场合。有冲击、振动的场合。 槽销上有辗压或模锻槽销上有辗压或模锻出的三条纵向沟槽出的三条纵向沟槽 能承受振动和变载荷。能承受振动和变载荷。 安装槽销的孔不需要铰制，安装槽销的孔不需要铰制，加工方便，可多次装拆。加工方便，可多次装拆。 销的设计计算销的设计计算 （1 1）定位销）定位销: :小载荷，不作强度