第6章键花键无键联接销连接

1、中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 61键连接键连接 第第6章键、花键、无键连接和销连接章键、花键、无键连接和销连接62花键连接花键连接 63无键连接无键连接 64销连接销连接 中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 6 61键连接和花键连接键连接和花键连接作用：作用：用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递扭矩用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递扭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

2、普通平键普通平键薄型平键薄型平键导向平键导向平键滑键滑键间隙间隙潘存云教授研制潘存云教授研制轴轴中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 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)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1)1)普通平键联接普通平键联接 用于轴毂间无轴向相对滑动的静连接。用于轴毂间无轴向相对滑动的静连接。中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 圆头键（圆头键（A A型）型）：轴上的键槽用端铣刀铣出（右下图：轴上的键槽用端铣刀铣出（右下图a a），轴上），轴上键槽端部的应力集中较大，但键的安装比较牢固。能传递较键槽端部的应力集中较

3、大，但键的安装比较牢固。能传递较大力；大力；平头键（平头键（B B型）型）：轴上的键槽用盆铣刀铣出（右下图：轴上的键槽用盆铣刀铣出（右下图b b） ，应，应力集中小，键在键槽中固定较差，常用在轴的中部或端部，力集中小，键在键槽中固定较差，常用在轴的中部或端部，对于尺寸大的键，宜用紧定螺钉固定在轴上；对于尺寸大的键，宜用紧定螺钉固定在轴上；单圆头键（单圆头键（C C型）型）：轴上的键槽用端铣刀铣出，常用在端部。：轴上的键槽用端铣刀铣出，常用在端部。轮毂上的键槽一般用插刀或拉刀加工而成轮毂上的键槽一般用插刀或拉刀加工而成. .中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 中国地质大学专用 作者： 潘存云教

4、授 起键螺孔起键螺孔3）导向平键（）导向平键（导向平键和滑键都用于轮毂需作轴向移动的动连接。）导向平键和滑键都用于轮毂需作轴向移动的动连接。）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。潘存云教授研制固定螺钉固定螺钉潘存云教授研制潘存云教授研制起键螺孔起键螺孔固定螺钉固定螺钉中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 4）滑键）滑键双钩头滑键双钩头滑键结构特点：结构特点：两端有钩头，键固定在轮毂上，键短，槽长。两

5、端有钩头，键固定在轮毂上，键短，槽长。潘存云教授研制潘存云教授研制中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 单圆钩头滑键单圆钩头滑键结构特点：结构特点：单圆钩头，嵌入轮毂中。单圆钩头，嵌入轮毂中。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 表表6-1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rLLLbhbtd- -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 GB1096 79 方头普通平键方头普通平键(B型型): 键键B16100

6、GB1096 79单圆头普通平键单圆头普通平键(C型型) : 键键C16100 GB1096 79潘存云教授研制d中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制d 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 1 810 3 3 0.160.25 636 1.8 1.4 0.080.16 1012 4 4 845 2.5 1.8 1217 5 5 1056 3.0 2.3 1722 6 6 0.250.4 1470 3.5 2.8 0.160.25 2230 8 7 1890 4.0 3.3 303

7、8 10 8 22110 5.0 3.3 3844 12 8 28140 5.0 3.3 4450 14 9 0.40.6 36160 5.5 3.8 0.250.4 5058 16 10 45180 6.5 4.3 5865 18 11 50200 7.0 4.4 6575 20 12 56220 7.5 4.9 7585 22 14 63250 9.0 5.40.60.8 0.40.6中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制2. 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

8、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。潘存云教授研制工作面工作面中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制3. 楔键楔键连接和切向键连接连接和切向键连接结构特点：结构特点：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潘存云教授研制中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘

9、存云教授研制d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斜度斜度1:100在重型机械中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，当双向传递扭矩时，需要两对切向键分布成120130 。窄面窄面工作面工作面潘存云教授研制潘存云教授研制中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 二、键的选择二、键的选择键为键为标准件标准件，其设计为，其设计为选择性选择性设计，包括设计，包括类型选择类型选择和和尺寸选择尺寸选择。1 1、键联接的类型选择、键联接的类型选择根据联接的工作和使用要求，

10、结合各类键联接的特点选择键的类根据联接的工作和使用要求，结合各类键联接的特点选择键的类型（传递转矩要求、对中性要求、轴上零件是否要求滑移、型（传递转矩要求、对中性要求、轴上零件是否要求滑移、轴上零件位置要求，是否要求承受轴向力），一般优先选用轴上零件位置要求，是否要求承受轴向力），一般优先选用普通平键的普通平键的A A型键，再考虑型键，再考虑C C型键型键 。2 2、键尺寸的选择、键尺寸的选择包括截面尺寸（键的宽度包括截面尺寸（键的宽度b b、高度、高度h h）和公称长度）和公称长度L L。根据根据轴的直径轴的直径，从标准中选择确定，从标准中选择确定b b和和h h；根据轴上零件的轮毂宽；根据

11、轴上零件的轮毂宽度度B B来初定键的长度，再标准化。来初定键的长度，再标准化。 但导向平键则按轮毂的长度及其移动距离确定键长。但导向平键则按轮毂的长度及其移动距离确定键长。键的键的标记标记示例：键（示例：键（A A型键型键A A不标，不标，B B或或C C）202090 GB1096-7990 GB1096-79mmBL105中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 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）受力情况）受力情况挤压力：挤压力：N Nd/2=T d/2=T 2 2）失效形式及计算准则）失效形式及计算准则普通平键联接（静联接）：较弱普

12、通平键联接（静联接）：较弱零件（通常为轮毂）工作面压零件（通常为轮毂）工作面压溃；溃；按挤压强度准则计算按挤压强度准则计算，即，即P P p p；导向平键（动联接）：键工作面导向平键（动联接）：键工作面的过度磨损；的过度磨损；按耐磨性准则计算按耐磨性准则计算，即，即pppp 中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 3 3）建立计算公式）建立计算公式（假定载荷在键的工作面上均匀分布）（假定载荷在键的工作面上均匀分布）对对静联接静联接 对对动联接动联接 式中式中 T T为传递的转矩；为传递的转矩； k k为键与轮毂键槽的接触高度，为键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5hk=0.5h，h h为键的高度；

13、为键的高度； l l为键的工作长度，圆头平键（为键的工作长度，圆头平键（A A型）：型）：l=L-bl=L-b，平头平，平头平键（键（B B型）型）l=Ll=L，半圆头平键（，半圆头平键（C C型）型）l=L-b/2l=L-b/2； p p、pp为许用挤压应力和许用压强，应按键、轴、为许用挤压应力和许用压强，应按键、轴、轮毂三者中性能最弱的材料选择。轮毂三者中性能最弱的材料选择。 pPkldTlkN2000 pkldTlkNp2000中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 钢钢 125150 100120 6090表表6-2键连接的许用挤压应力、许用压力键连接的许用挤压应力、许用压力 许用值许用

14、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 中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制d潘存云教授研制双键布置规则：双键布置规则：平键：平键： 沿周向按沿周向按180180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120120 130 130 120 130 中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 冲击冲击中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 中国地

15、质大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制6-2 花键连接花键连接中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 1 1、矩形花键联接、矩形花键联接 在矩形花键连接中，按齿数和齿高的不同，在标准中规定了在矩形花键连接中，按齿数和齿高的不同，在标准中规定了 两个系列：两个系列：轻系列和中系列。轻系列和中系列。 轻系列轻系列：用于静联接或轻载联接：用于静联接或轻载联接 中系列中系列：用于中等载荷的联接。：用于中等载荷的联接。 定心方式定心方式：小径定心（外花键和内花键的小径为配合面，大：小径定心（外花键和内花键的小径为配合面，大径处有间隙），定心精度高，稳定性好，径处有间隙），定心精度高，

16、稳定性好，承载能力较大承载能力较大 。中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 2 2、渐开线花键联接、渐开线花键联接 特点特点：齿廓为渐开线，加工方便，齿的根部强度高，应力：齿廓为渐开线，加工方便，齿的根部强度高，应力集中小，承载能力高，对中性好，适用重载或轴径较大的联集中小，承载能力高，对中性好，适用重载或轴径较大的联接。接。 定心方式定心方式：齿形定心，内、外花键的齿顶和齿根处有间隙。：齿形定心，内、外花键的齿顶和齿根处有间隙。渐开线花键分度圆压力角有渐开线花键分度圆压力角有3030（应用较广）和（应用较广）和4545（齿钝而短，（齿钝而短，适用于载荷较

17、小和直径较小的静联接。适用于载荷较小和直径较小的静联接。中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 二、二、 花键联接的强度校核花键联接的强度校核 其设计为其设计为选择性设计选择性设计，包括类型选择和，包括类型选择和尺寸选择尺寸选择，然后进行强，然后进行强度校核度校核。 1 1、类型选择、类型选择 2 2、尺寸选择、尺寸选择 根据轴径根据轴径D D，按标准确定，按标准确定NxdxDxBNxdxDxB（键数、小径、大径、键齿（键数、小径、大径、键齿宽），同时确定定心方式。宽），同时确定定心方式。 3 3、强度校核计算、强度校核计算 1 1） 受力：受力： 与平键受

18、力相同与平键受力相同 2 2）失效形式：失效形式：花键的侧面是工作面，主要失效形式是齿面的花键的侧面是工作面，主要失效形式是齿面的压溃（静连接）或磨损（动连接）压溃（静连接）或磨损（动连接） 3 3）计算准则：计算准则：挤压强度准则挤压强度准则P P p p； 耐磨性准则耐磨性准则pp pp 。 中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 3 3）强度计算公式）强度计算公式假定：工作面上受力均匀，且各个齿受力均匀，而在各键假定：工作面上受力均匀，且各个齿受力均匀，而在各键齿上的分布不均匀性用载荷分布不均匀系数齿上的分布不均匀性用载荷分布不均匀系数修正；修正； 挤压力挤压力N N作用在平均直径处作用在

19、平均直径处d dm m。静联接：静联接： 动联接：动联接： pmPzhldT2000 pzhldTpm2000中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 6 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

20、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。潘存云教授研制中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制配合部配合部分形状分形状柱体柱体锥体锥体只能传递扭矩只能传递扭矩能同时传递扭矩和轴向力，能同时传递扭矩和轴向力，用于用于不允许有间隙和要求高可靠性的场合。不允许有间隙和要求高可靠性的场合。(1)装拆方

21、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)连接面上没有应力键槽和尖角，减少了应力集中；连接面上没有应力键槽和尖角，减少了应力集中；(3)可传递较大的扭矩；可传递较大的扭矩；(4)切削加工有难度，不易保证配合精度。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。中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 DD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胀紧连接是在轴与毂孔之间装配一个或几个胀紧连接套，间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

22、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型胀套型胀套潘存云教授研制潘存云教授研制中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制两个胀紧套两个胀紧套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，便可以将轴和毂涨紧。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制一个胀紧套一个胀紧套潘存云教授研制潘存云教授研制中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 各种胀

23、套已各种胀套已标准化标准化，可根据轴与毂，可根据轴与毂孔尺寸以及传递载荷的大小，从标准中孔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。选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 22Raa2TFFFd同时传递转矩和轴向力时同时传递转矩和轴向力时 TmTm当一个胀套不满足要求时，可用两个以上的胀套串联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。中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 胀套连接的优点：胀套连接

24、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。中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 6 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潘存云教授研制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

25、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。中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 6 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潘存云教授研制按形状分按形状分连接销：连接销：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

26、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。中国地质大学专用 作者： 潘存云教授 6 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潘存云教授研制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