6第六章 键花键联接

1、第六章 键、花键、无键联接和销联接 6-1 键联接 6-3 无键联接 6-2 花键联接 6-4 销联接 键联接1 平键的两平键的两侧面侧面是工作面，上表与轮毂上是工作面，上表与轮毂上 的键槽底部之间留的键槽底部之间留有间隙有间隙，键的上、下表，键的上、下表 面为非工作面。工作时靠键与键槽侧面的面为非工作面。工作时靠键与键槽侧面的 挤压挤压来传递扭矩，故定心性较好，属于松来传递扭矩，故定心性较好，属于松 连接，装拆方便。连接，装拆方便。 1 1平键联接平键联接 6-16-1键键 联联 接接 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 薄型平键薄型平键 导向平键导向平键 滑键滑

2、键 一、键连接的功能、分类、结构型式及应用一、键连接的功能、分类、结构型式及应用 功能：用来实现轴和轴上零件的周向固功能：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定以传递扭矩，或实现零件的轴向固定 或移动。或移动。 6-16-1键键 联联 接接 轮毂上的键槽可用插削或拉削。轮毂上的键槽可用插削或拉削。 1 1） 普通普通 平键平键 圆头圆头(A(A型型) ) 方头方头(B(B型型) ) 单圆头单圆头(C(C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，轴槽应力集中小。用盘铣刀加工，轴槽应力集中小。 用盘铣

3、刀加工，用于轴端用盘铣刀加工，用于轴端 A型型B型型C型型 普通平键应用极为广泛。普通平键应用极为广泛。 普通平键用于轴与轮毂之间的普通平键用于轴与轮毂之间的静联接静联接。 6-16-1键键 联联 接接 6-16-1键键 联联 接接 3 3）导向平键）导向平键 结构特点：长度较长，用螺钉结构特点：长度较长，用螺钉固定轴上固定轴上。 为便于装拆，制有起键螺孔。为便于装拆，制有起键螺孔。 零件可以在轴上移动，构成零件可以在轴上移动，构成动联接动联接。 应用：用于轴上零件移动量不大的场合，如变速箱中的滑移齿轮。应用：用于轴上零件移动量不大的场合，如变速箱中的滑移齿轮。 固定螺钉固定螺钉 2 2）薄型

4、平键：键的高度约为普通平键的）薄型平键：键的高度约为普通平键的60-70%60-70%，也，也 有有A A、B B、C C三种，传载能力较低，常用于薄壁结构、三种，传载能力较低，常用于薄壁结构、 空心轴、及一些径向尺寸受限的场合。空心轴、及一些径向尺寸受限的场合。 薄型平键薄型平键 起键螺孔起键螺孔 6-16-1键键 联联 接接 6-16-1键键 联联 接接 4）滑键）滑键 特点：特点：固定在轮毂上固定在轮毂上，轮毂带动滑键在轴上的键槽中作轴向滑移轮毂带动滑键在轴上的键槽中作轴向滑移。 应用：零件需应用：零件需滑移的距离较大的场合滑移的距离较大的场合。 零件可以在轴上移动，构成零件可以在轴上移

5、动，构成动联接动联接。 6-16-1键键 联联 接接 键联接3 2 2半圆键联接半圆键联接 6-16-1键键 联联 接接 特点：特点：1 1）键的摆动适应轴或轮毂键槽的斜度；）键的摆动适应轴或轮毂键槽的斜度； 2 2）侧面为工作面侧面为工作面，传，传T T，不能传轴向力；，不能传轴向力； 3 3）特别适于）特别适于锥形轴端锥形轴端； 4 4）对轴削弱大对轴削弱大，用于轻载。，用于轻载。 采用采用双键双键时，不能相隔时，不能相隔180180, ,应位于应位于轴的同一母线上轴的同一母线上。 为什么？为什么？ 工作面工作面 6-16-1键键 联联 接接 3 3楔键联接楔键联接 键的一个工作面为斜面：

6、斜度键的一个工作面为斜面：斜度1:1001:100 工作面：工作面：上下面上下面，两侧面有间隙，两侧面有间隙 靠摩擦和互压传载：靠摩擦和互压传载：T T和单向轴向力。和单向轴向力。 缺点：属于紧连接，定心精度不高。缺点：属于紧连接，定心精度不高。 a)圆头 工作面 轴 毂 1:100 方便拆卸：钩头楔键方便拆卸：钩头楔键 6-16-1键键 联联 接接 4 4切向键切向键 由两个斜度为由两个斜度为1:1001:100的楔键组成。工作面：的楔键组成。工作面：上、下两面，上、下两面，靠靠互压互压传载，传载，有有 一个面必须与轴线共面一个面必须与轴线共面。 工作面 毂 1:100 轴 d T d 12

7、0 130 T 一个切向键只能传递一个方向的转矩，传递双向转矩时，须用互成一个切向键只能传递一个方向的转矩，传递双向转矩时，须用互成120120 130130角的两个键。角的两个键。 键联接4 二、键的选择和强度校核二、键的选择和强度校核 1 1键的尺寸选择键的尺寸选择 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， 键的长度键的长度L L参考参考轮毂的长度轮毂的长度B B确定，一般应略短于轮毂长，并符合标准中规定的确定，一般应略短于轮毂长，并符合标准中规定的 尺寸系列，尺寸系列，键长由结构确定，而不是由强度确定键长由结构确定，而不是由强度确定，一般，一般: :B B-L=(5

8、-L=(510)mm10)mm 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。 2 2平键联接的失效和强度校核平键联接的失效和强度校核 对于对于普通平键联接普通平键联接（静联接静联接），其主要失效形式是），其主要失效形式是工作面的压溃工作面的压溃，有时，有时 也会出现键的剪断，但一般只作联接的也会出现键的剪断，但一般只作联接的挤压强度校核挤压强度校核。 对于对于导向平键和滑键联接导向平键和滑键联接，其主要失效形式是，其主要失效形式是工作面的过度磨损工作面的过度磨损， 通常按工作面上的通常按工作面上的压力压力进行进行条件性的强度校核计算条件性的强度校核计

9、算。 详细说明详细说明 6-16-1键键 联联 接接 b h 6-16-1键键 联联 接接 A型型B型型 C型型 b h C 45或r1 L LL b b b 标记实例： 圆头普通平键(A型): 键16100 GB1096-79 圆头普通平键(B型): 键B16100 GB1096-79 单圆头普通平键(C型) : 键C16100 GB1096-79 d 普通平键和键槽尺寸（GB1095-79、GB1096-79） R=b/2 6-16-1键键 联联 接接 普通平键的主要尺寸普通平键的主要尺寸 设键侧面的作用力沿键的工作长度设键侧面的作用力沿键的工作长度 和高度均匀分布，则普通平键的强度条件为

10、和高度均匀分布，则普通平键的强度条件为: : 2 b Ll bLl Ll （圆头平键） （平头平键） （单圆头平键） 导向平键和滑键联接的强度条件为：导向平键和滑键联接的强度条件为： 键联接5 2/hk 式中： 6-16-1键键 联联 接接 T传递的转矩，传递的转矩，Nm； k键与轮毂键槽的接触高度，键与轮毂键槽的接触高度，mm；l键的工作长度，键的工作长度，mm； d轴的直径，轴的直径，mm. b d T 潘存云教授研制 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 许用值许用值 轮毂材料轮毂材料 静载荷静载荷 轻微冲击轻

11、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 3 半圆键连接强度计算半圆键连接强度计算 l k F yd/2 l近似为公称长度 用于静连接，失效形式为表 面压溃 sp、p为许用挤压应力与许用压力许用挤压应力与许用压力表表6-2 当强度不足时，可适当当强度不足时，可适当增加键长增加键长或或采用两个键按采用两个键按180180布置布置。考虑到两个键的。考虑到两个键的 载荷分布不均匀性，在强度校核中可载荷分布不均匀性，在强度校核中可按按1.51.5个键计算个键计算。 键联接5 6-16-1键键 联联 接接 潘存云教授研制 潘存云教

12、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： 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； 切向键：切向键： 夹角成夹角成120 130 120 130 6-16-1键键 联联 接接 4、楔键的简化强度计算、楔键的简化强度计算 T传递的转矩，传递的转矩，Nm； b键的宽度，键的宽度，mm；l键的工作长度，键的工作长度，mm； d轴的直径，轴的直径，mm；f摩擦系数，摩擦系数，0.12-0.17。 许用挤压应力见表许用挤压应力见表6-2。 （6-3） 花键联接1 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花键联接是将具有均布的多

13、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。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 导导 向性好，对轴的削弱小向性好，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。 花键联接按齿形不同，可分为矩形花键和渐开线花键两类，且均已标花键联接按齿形不同，可分为矩形花键和渐开线花键两类，且均

14、已标 准化。准化。 6-2 6-2 花键联接花键联接 外花键 内花键 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 6-2 6-2 花键联接花键联接 矩形花键矩形花键 内径定心内径定心 D d 轴 B 毂 C 渐开线花键渐开线花键 齿形定心齿形定心 轴 毂 渐开线花键与普通齿轮的加工设备相同，但刀具不同使齿形有两点不同：渐开线花键与普通齿轮的加工设备相同，但刀具不同使齿形有两点不同： 压力角不同：压力角不同： =30=30、 =45=45； 齿顶高不同：齿顶高不同：h ha a=0.5m=0.5m、 h ha a=0.4m=0.4m，mm为模数。为模数。 6-2 6-2 花键联

15、接花键联接 渐开线花键渐开线花键矩形花键矩形花键 潘存云教授研制 应用：应用：定心精度要求高、载荷大，或经常滑移的连接。定心精度要求高、载荷大，或经常滑移的连接。 潘存云教授研制 类型类型 潘存云教授研制 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 三角形花键三角形花键 (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

16、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。 (2)渐开线花键渐开线花键 分为分为=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。生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，受力均具有自动定心作用，受力均 匀。匀。 =45 =30 h*=0.5m, h*= 0.4m 潘存云教授研制 df 潘存云教授研制 df 特点：特点：制造工艺性好，精度高，齿根强度高，易于定

17、制造工艺性好，精度高，齿根强度高，易于定 心。常用于传递大扭矩和大轴径的场合。心。常用于传递大扭矩和大轴径的场合。=45 的花键的花键 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 的静连接。特别适用于薄壁零件的连接。的静连接。特别适用于薄壁零件的连接。 潘存云教授研制 设各齿压力的合力作用在平均半径设各齿压力的合力作用在平均半径rm处，取不均匀系处，取不均匀系 数数 =0.70.8，则花键连接所能传递的扭矩为则花键连接所能传递的扭矩为 静连接静连接 T =zhlrm p 动连接动连接 T =zhl rm p p l为接触长度；为

18、接触长度； h为齿面工作高度；为齿面工作高度； h =(D d)/2 2C rm=(D+d)/4 C为齿顶倒圆半径。为齿顶倒圆半径。 D/2 d/2 h rm C C Ft 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（静连接）；工作面被压溃（静连接）； 工作面过度磨损（动连接）工作面过度磨损（动连接） 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。 渐开线花键渐开线花键 a=30，h=m a=45，h=0.8m 潘存云教授研制 静连接静连接 动连接动连接 花键连接强度条件：花键连接强度条件： p zh ldm 2000T p = p = 2000T p

19、 zh ldm 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 和许用压强和许用压强 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 工作条件工作条件 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

20、 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

21、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 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

22、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。 D D 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、

23、型胀套、Z2型胀套型胀套 潘存云教授研制 潘存云教授研制 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 6-36-3无键无键 联联 接接 胀套连接的优点：胀套连接的优点： 定心性好、结构简单、定心性好、结构简单、 无应力集中、装拆方便、无应力集中、装拆方便、 尺寸精度高。尺寸精度高。 胀套实例胀套实例 各种胀套已各种胀套已标准化标准化

24、，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 D d 选择时应满足：选择时应满足： TT传递转矩时传递转矩时 aa FF传递轴向力时传递轴向力时 2 2 Raa 2T FFF d 同时传递转矩和轴向力时同时传递转矩和轴向力时 TmT m 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。 胀套连接的优点：胀套连接的优点： 定心好、装拆方便，

25、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。 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，它是组合加工和装配时 的重要辅助零件。通常不受载荷

26、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。 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，其其类型可根据工作要求选定，其 尺寸可根据连接的结构

27、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。 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

28、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。 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 按形状分按形状分 圆柱销圆柱销 潘存云教授研制 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；有装后，定位精度会降低；有u8u8、 m6m6、h8h8、h11h11四种直径偏差可供四种直径偏差可供 选择，以满足不同要求。选择，以满足不同要求。 潘存云教授研制 潘存云教授研制 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