第十一章键、花键

第十一章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，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的导向装置。第一节键联接一、键联接的类型和工作原理

平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂上的键槽底部之间留有间隙，键的上、下表面为非工作面。工作时靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩，故定心性较好。1．平键联接根据用途，平键又可分为

普通平键

导向平键

滑键按端部形状分为：A型（圆头）B型（平头）C型（单圆头）轴上的槽用盘铣刀或指状铣刀加工；轮毂槽用拉刀或插刀加工。①普通平键

用于静联接，即轴与轮毂间无相对轴向移动用于动联接，即轴与轮毂之间有相对轴向移动的联接。滑键用于轴上零件轴向移动量较大的场合。②导键和滑键2、半圆键

特点：键能在槽中摆动，装配方便，适用于锥形轴与轮毂的联接。缺点是对轴的强度削弱较大。只适宜轻载联接。需要用两个半圆键时，一般安置在轴的同一条母线上。

半园键的侧面为工作面，对中良好，用于静联接。3、斜键

常用的斜键有楔键和切向键，用于静联接。特点：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，变载下易松动。（1）楔键上、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。（2）切向键由两个楔键组成。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120°～130°。适用于定心精度要求不高，载荷较大，轴径大于100mm的重型机械。二、键的选择1．键的类型选择2．键的尺寸选择

键的类型可根据联接的结构特点、使用要求和工作条件选定。

平键的尺寸主要是键的截面尺寸b×h及键长L。（1）截面尺寸b×h根据轴径d由标准中查得。（2）键长L

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。三、键联接的强度校核

1.平键联接的强度校核

（1）平键联接的失效形式

①普通平键联接（静联接）主要失效形式是工作面的压溃，有时也会出现键的剪断，但一般只作联接的挤压强度校核②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过度磨损，通常按工作面上的压力进行条件性的强度校核计算。

（2）平键联接的强度条件

普通平键的挤压强度条件为:导向平键和滑键联接的强度条件为：式中

p–––键联接工作表面的挤压应力（MPa）；p–––键联接工作表面的压强（MPa）；T–––转矩（N·m）；d–––轴的直径（mm）；l–––键的接触长度(mm)，A型键l=L–b（L为键公称长度，b为键宽），

B型键l=L，C型键l=L–0.5b；

k–––键与轮毂接触高度，kh/2（mm）

[p]–––许用挤压应力(MPa)

；

[p]–––许用压强（MPa）。

当强度不足时，可适当增加键长或采用两个键按180º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1.5个键计算。（3）平键联接计算实例例11–1试选择一8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d为60mm，转矩T为92×104N·mm，载荷有轻微冲击。解：8级精度齿轮有一定对中要求，故选用普通平键（A型）。从标准中查得，当d=60mm时，键宽b=18mm，键高h=11mm，轮毂长取（1.5～2）d=(1.5~2)×60=90～120mm，若取轮毂长为100mm，则键长L=90mm，键的接触长度

l=L–b=(90–18)mm=72mm键与轮毂接触高度

k

h/2=5.5mm由式得Mpa查表得[p]=100MPa。因，故所选键满足要求。2.半园键联接的强度校核

（1）半园键联接的失效形式

失效形式可能是被键被剪断与工作面被压溃。

（2）半园键联接的强度条件剪切强度条件：挤压强度条件: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，定心性和导向性好，对轴的削弱小(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。花键加工需用专门的设备和工具，成本较高。1.花键联接的特点第二节花键联接2.花键联接的类型按齿形不同，分为矩形花键、渐开线花键两种。

（1）矩形花键联接

规格代号：N×d×D×B按键齿高不同分轻、中两个系列。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。矩形花键的基本尺寸系列见GB1144－87。

定心方式小径、齿宽和大径等三种。国家标准规定为小径定心。应用

应用广泛。如飞机、汽车、拖拉机、机床制造业及一般机械传动装置等。（2）渐开线花键联接

特点：渐开线花键的齿廓为渐开线，分度圆压力角有30及45两种。后者齿数多、模数小，多用于轻载和直径小的静联接，特别适用于轴与薄壁零件的联接。

可以利用制造齿轮的加工方法来加工，工艺性较好。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。二、花键联接的强度校核

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）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面上均匀分布，且压力的合力F作用在平均直径dm处，并引入载荷分配不均匀系数，则花键联接的强度校核式为：静联接：动联接：上两式中:矩形花键键的工作高度为：渐开线花键=30°，h=m=45°，h=0.8m第三节销联接根据销的用途不同，一般有：定位销、联接销、安全销。根据销的结构形式有：圆柱销、圆锥销、槽销、销轴和开口销等。

销联接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。槽销销轴和开口销开尾圆锥销圆柱销圆锥销内螺纹圆锥销销联接的类型：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的毂孔配合以传递运动和转矩的可拆联接，它是无键联接的一种型式。在家用机械、办公