第十一章键、花键

1、第十一章第十一章 轴的连接与制动轴的连接与制动键是一种标准件，通常用于联接轴与轴上零件，键是一种标准件，通常用于联接轴与轴上零件，起周向固定零件的作用，在轴与轴上零件间传递运动起周向固定零件的作用，在轴与轴上零件间传递运动或扭矩；而导键、滑键、花键还可作为轴上移动零件或扭矩；而导键、滑键、花键还可作为轴上移动零件的导向装置。的导向装置。第一节第一节 键联接键联接一、键联接的类型和工作原理一、键联接的类型和工作原理 平键的两侧面是工作面平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂上的键槽底部上表面与轮毂上的键槽底部之间留有间隙，键的上、下之间留有间隙，键的上、下表面为非工作面。工作时靠表面为非工作面。工作

2、时靠键与键槽侧面的挤压来传递键与键槽侧面的挤压来传递扭矩，故定心性较好。扭矩，故定心性较好。 1 1平键联接平键联接根据用途，平键又可分为根据用途，平键又可分为 普通平键普通平键 导向平键导向平键 滑键滑键按端部形状分为：按端部形状分为：A A型（圆头）型（圆头）B B型（平头）型（平头）C C型（单圆头）型（单圆头） 轴上的槽用盘铣刀或指状铣刀加工；轮毂槽用拉刀轴上的槽用盘铣刀或指状铣刀加工；轮毂槽用拉刀或插刀加工。或插刀加工。普通平键普通平键 用于用于静联接静联接，即轴与轮，即轴与轮毂间无相对轴向移动毂间无相对轴向移动 用于用于动联接动联接，即轴与轮毂之间有相对轴向移，即轴与轮毂之间有相对

3、轴向移动的联接。滑键用于轴上零件轴向移动量较大的动的联接。滑键用于轴上零件轴向移动量较大的场合。场合。 导键和滑键导键和滑键2 2、半圆键半圆键 特点：键能在槽中摆动，特点：键能在槽中摆动，装配方便，装配方便，适用于锥形轴适用于锥形轴与轮毂的联接与轮毂的联接。缺点是对。缺点是对轴的强度削弱较大。只轴的强度削弱较大。只适适宜轻载联接宜轻载联接。需要用。需要用两个两个半圆键时，一般安置在轴半圆键时，一般安置在轴的同一条母线上的同一条母线上。 半园键的侧面为工作面半园键的侧面为工作面，对中良好，用于，对中良好，用于静联接静联接。3 3、斜键斜键 常用的斜键有楔键和切向键，用于静联接。常用的斜键有楔键

4、和切向键，用于静联接。 特特 点点 ：适用于低速轻载、精度要求不高。对中性较：适用于低速轻载、精度要求不高。对中性较差，有偏心。不宜高速和精度要求高的联接，差，有偏心。不宜高速和精度要求高的联接，变载下易松动。变载下易松动。1:100工作面1:100（1 1）楔键楔键 上、下面为工作表面，侧面有间隙，靠上下面摩上、下面为工作表面，侧面有间隙，靠上下面摩擦传递扭矩，并可传递小部分单向轴向力。擦传递扭矩，并可传递小部分单向轴向力。（2 2）切向键切向键 由两个楔键组成。一个切向键只能传递一个方向由两个楔键组成。一个切向键只能传递一个方向的转矩，传递双向转矩时，两个键须分布成的转矩，传递双向转矩时，

5、两个键须分布成120120130130。适用于定心精度要求不高，载荷较大，轴径。适用于定心精度要求不高，载荷较大，轴径大于大于100mm100mm的重型机械。的重型机械。二、键的选择二、键的选择 1 1键的类型选择键的类型选择2 2键的尺寸选择键的尺寸选择键的类型可根据联接的结构特点、使用要求和工键的类型可根据联接的结构特点、使用要求和工作条件选定。作条件选定。 平键的尺寸主要是键的截面尺寸平键的尺寸主要是键的截面尺寸b bh h及键长及键长L L。（1 1）截面尺寸）截面尺寸b bh h根据根据轴径轴径d d由标准中查得。由标准中查得。（2 2）键长）键长L L 的长度由轮毂的长度确定，一般

6、应略的长度由轮毂的长度确定，一般应略短于轮毂长，并符合标准中规定的尺寸系列。短于轮毂长，并符合标准中规定的尺寸系列。三、键联接的强度校核三、键联接的强度校核 1.1.平键联接的强度校核平键联接的强度校核 （1 1）平键联接的失效形式平键联接的失效形式 普通平键联接（静联接）普通平键联接（静联接） 主要失效形式是工作面的主要失效形式是工作面的压溃压溃，有时也会出现，有时也会出现键的键的剪断剪断，但，但一般只作联接的挤压强度校核一般只作联接的挤压强度校核 导向平键联接和滑键联接（动联接）导向平键联接和滑键联接（动联接） 主要失效形式是工作面的主要失效形式是工作面的过度磨损过度磨损，通常按工作面，通

7、常按工作面上的压力上的压力进行条件性的强度校核计算进行条件性的强度校核计算。（2 2）平键联接的强度条件平键联接的强度条件 普通平键的挤压强度条件普通平键的挤压强度条件为为: : pkldTp 2000导向平键和滑键联接的强度条件导向平键和滑键联接的强度条件为：为： ppdlkTlkdT 2000/2000式中式中 p p键联接工作表面的挤压应力（键联接工作表面的挤压应力（MPaMPa）；）； p键联接工作表面的压强（键联接工作表面的压强（MPaMPa）；）； T转矩（转矩（N Nm m）；）； d轴的直径（轴的直径（mmmm）；）； l键的接触长度键的接触长度(mm)(mm)，A A型键型键

8、l=Lb（L为键公称长度，为键公称长度，b为键宽），为键宽）， B B型键型键l=L，C型键型键l=L0.5b； k键与轮毂接触高度，键与轮毂接触高度，k h/2（mmmm） p p许用挤压应力许用挤压应力(MPa(MPa) ) ； p许用压强（许用压强（MPaMPa）。 当强度不足时，可适当增加键长或采用两个键按当强度不足时，可适当增加键长或采用两个键按180180布置。考布置。考虑到两个键的载荷分布不均匀性，在强度校核中可按虑到两个键的载荷分布不均匀性，在强度校核中可按1.51.5个键计算个键计算。（3 3）平键联接计算实例）平键联接计算实例例例111 1 试选择一试选择一8 8级精度的直

9、齿圆柱齿轮与轴静联接所用的键。已知轴与轮毂级精度的直齿圆柱齿轮与轴静联接所用的键。已知轴与轮毂材料均为钢，装齿轮处的轴径材料均为钢，装齿轮处的轴径d d为为60mm60mm，转矩，转矩T T为为929210104Nmm，载荷有轻微冲击。，载荷有轻微冲击。解解：8级精度齿轮有一定对中要求，故选用普通平键（级精度齿轮有一定对中要求，故选用普通平键（A A型）。从标准中查得，当型）。从标准中查得，当d d=60mm时，键宽时，键宽b b=18mm，键高，键高h h=11mm，轮毂长取（，轮毂长取（1.51.52 2）d d=(1.52)60=9060=90120mm120mm，若取轮毂长为，若取轮毂

10、长为100mm100mm，则键长，则键长L L=90mm，键的接触长度，键的接触长度 l=Lb=(9018)mm=72mm键与轮毂接触高度键与轮毂接触高度 k h h/2=5.5mm由式得由式得 Mpa查表得查表得 p p=100MPa。因因 ，故所选键满足要求。，故所选键满足要求。 775 . 572601091224 dlkTp pp 2.2.半园键联接的强度校核半园键联接的强度校核 （1）半园键联接的失效形式半园键联接的失效形式 失效形式可能是被失效形式可能是被键被剪断键被剪断与与工作面被压溃工作面被压溃。 （2）半园键联接的强度条件半园键联接的强度条件 剪切强度剪切强度条件条件 ： d

11、blT2000挤压强度挤压强度条件条件: : ppdlkTlkdT 2000/2000一、花键联接的特点与类型选择一、花键联接的特点与类型选择 花键联接是将具有均布的多个凸齿的轴置于轮毂相应的凹花键联接是将具有均布的多个凸齿的轴置于轮毂相应的凹槽中所构成的联接。其工作面是键齿侧。槽中所构成的联接。其工作面是键齿侧。 花键联接是多齿传递载荷，故比平键联接的承载能力高，花键联接是多齿传递载荷，故比平键联接的承载能力高，定心性和导向性好，对轴的削弱小定心性和导向性好，对轴的削弱小( (齿浅、应力集中小齿浅、应力集中小) )； 花键联接一般用于定心精度要求高和载荷较大的地方。花键联接一般用于定心精度要

12、求高和载荷较大的地方。 花键加工需用专门的设备和工具，成本较高。花键加工需用专门的设备和工具，成本较高。1.1.花键联接的特点花键联接的特点第二节第二节 花键联接花键联接2.2.花键联接的类型花键联接的类型按齿形不同，分为按齿形不同，分为矩形花键矩形花键、渐开线花键渐开线花键两种。两种。 （1 1）矩形花键联接）矩形花键联接 q规格代号规格代号：NdDB按键齿高不同分轻、中两个系列按键齿高不同分轻、中两个系列 。轻系列常用于轻载或轻系列常用于轻载或静联接，中系列多用于载荷较大或动联接。矩形花键的基本静联接，中系列多用于载荷较大或动联接。矩形花键的基本尺寸系列见尺寸系列见GB1144GB1144

13、8787。 q定心方式定心方式小径小径、齿宽齿宽和和大径大径等三种等三种 。国家标准规定为国家标准规定为小径定心小径定心 。q应用应用 应用广泛。如飞机、汽车、拖应用广泛。如飞机、汽车、拖拉机、机床制造业及一般机械拉机、机床制造业及一般机械传动装置等。传动装置等。（2 2）渐开线花键联接）渐开线花键联接 q特点特点：渐开线花键的齿廓为：渐开线花键的齿廓为渐开线，分度圆压力角有渐开线，分度圆压力角有30 及及45 两种。两种。后者齿数多、模后者齿数多、模数小，多用于轻载和直径小的数小，多用于轻载和直径小的静联接，特别适用于轴与薄壁静联接，特别适用于轴与薄壁零件的联接。零件的联接。 可以利用制造齿

14、轮的加工可以利用制造齿轮的加工方法来加工，工艺性较好。方法来加工，工艺性较好。 q应用应用：它常用于载荷较大，定心精度要求高及尺寸较大的联接。：它常用于载荷较大，定心精度要求高及尺寸较大的联接。二、花键联接的强度校核二、花键联接的强度校核 花键联接的受力情况如右图。其主花键联接的受力情况如右图。其主要失效形式仍是工作面被压溃（静联接）要失效形式仍是工作面被压溃（静联接）或工作面过度磨损（动联接）。或工作面过度磨损（动联接）。 强度计算时，假定载荷在键的工作强度计算时，假定载荷在键的工作面上均匀分布，且压力的合力面上均匀分布，且压力的合力F F作用在作用在平均直径平均直径d dm m处，并引入载

15、荷分配不均匀处，并引入载荷分配不均匀系数系数 ，则花键联接的强度校核式为：，则花键联接的强度校核式为： pm3p102 zhldT静联接：静联接： pzhldTp m3102 动联接：动联接：8 . 07 . 0 上两式中上两式中: :矩形花键矩形花键CdDh22键的工作高度为：键的工作高度为：渐开线花键渐开线花键 =30=30，h h= =m m =45=45，h h=0.8=0.8m m第三节第三节 销联接销联接 根据销的用途不同，一般有：根据销的用途不同，一般有：定位销、联接销、安全销定位销、联接销、安全销。根据销的结构形式有：根据销的结构形式有：圆柱销、圆锥销、槽销、销轴和圆柱销、圆锥销、槽销、销轴和开口销开口销等。等。销联接销联接主要用于确定零件之间的相互位置，并可传递不大主要用于确定零件之间的相互位置，并可传递不大的载荷。也可用于轴和轮毂或其他零件的联接。的载荷。也可用于轴和轮毂或其他零件的联接。槽槽 销销销轴和开口销销轴和开口销开尾圆锥销开尾圆锥销圆柱销圆柱销圆锥销圆锥销内螺纹圆锥销内螺纹圆锥销销联接的类型：销联接的类型： 型面联接是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与相同轮廓型面联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联接，