第8章 键联接

1、61 键联接键联接 第六章第六章 键、花键、无键联接和销联接键、花键、无键联接和销联接 62 花键联接花键联接 63 无键联接无键联接 64 销联接销联接 本章主要内容：本章主要内容： 1. 1. 键连接的类型、工作原理、结构形式和应用；键连接的类型、工作原理、结构形式和应用； 2.2.平键连接尺寸的确定方法、失效形式、强度校平键连接尺寸的确定方法、失效形式、强度校 核方法；核方法； 本章重点内容：本章重点内容： 普通平键连接及普通平键连接与楔键连接的特普通平键连接及普通平键连接与楔键连接的特 点有何不同。点有何不同。 （一）键联接的功能、分类、结构型式及应用（一）键联接的功能、分类、结构型式

2、及应用 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。 6-1 键联接键联接 作用：作用：实现轴和轴上零件的周向固定以传递扭矩，有实现轴和轴上零件的周向固定以传递扭矩，有 些类型的键还可实现轴上零件的轴向固定或轴些类型的键还可实现轴上零件的轴向固定或轴 向移动。向移动。 1. 1. 平键联接平键联接 特点：特点： 键的两个侧面是工作面，键的两个侧面是工作面， 间隙间隙 结构简单、装拆方便、对中性较好。结构简单、装拆方便、对中性较好。 侧壁的挤压传递扭矩。侧壁的挤压传递扭矩。 工作时依靠键与键槽工作时依靠键与键槽 不能轴向固定零件。不能轴向固定零件。 6-1 键联接键联

3、接 平键平键 薄型平键薄型平键 普通平键普通平键 导向平键导向平键 滑键滑键 轴轴 工作面工作面 T 平键平键 薄型平键薄型平键 普通平键普通平键 导向平键导向平键 滑键滑键 -用于静联接用于静联接 -用于动联接用于动联接 6-1 键联接键联接 普通平键普通平键 单圆头单圆头 ( C 型型 ) 圆圆 头头 ( A 型型 ) 平平 头头 ( B 型型 ) A型型B型型 C型型 6-1 键联接键联接 盘铣刀盘铣刀 -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。 圆头普通平键圆头普通平键 -用盘铣刀加工，轴的应力集中小。用盘铣刀加工，轴的应力集中小。平头普通平

4、键平头普通平键 -常用于轴端。常用于轴端。单圆头普通平键单圆头普通平键 6-1 键联接键联接 普通平键应用最广。普通平键应用最广。 薄型平键与普通平键的主要区别：薄型平键与普通平键的主要区别： 键的高度约为普通平键的键的高度约为普通平键的70% 60%，因而传递，因而传递 扭矩的能力较低，常用于薄壁结构、空心轴及一些径扭矩的能力较低，常用于薄壁结构、空心轴及一些径 向尺寸受到限制的场合。向尺寸受到限制的场合。 起键螺孔起键螺孔 固定螺钉固定螺钉 潘存云教授研制 起键螺孔起键螺孔 固定螺钉固定螺钉 导向平键导向平键 滑键滑键 长度较长，需用螺钉固定。长度较长，需用螺钉固定。 特点：特点： 可实现

5、轴上零件的轴向移动，可实现轴上零件的轴向移动， 构成动联接。构成动联接。 如变速箱内的滑移齿轮如变速箱内的滑移齿轮 导向平键导向平键 -用于动联接用于动联接 双勾头滑键双勾头滑键 结构特点：结构特点：两端有勾头，键固定在轮毂上，键短，槽长。两端有勾头，键固定在轮毂上，键短，槽长。 潘存云教授研制 单圆勾头滑键单圆勾头滑键 结构特点：结构特点：单圆勾头，嵌入轮毂中。单圆勾头，嵌入轮毂中。 潘存云教授研制 导向平键和滑键的区别：导向平键和滑键的区别： 导向平键导向平键 -固定在轴槽中，用于轴向移动量较小的场合。固定在轴槽中，用于轴向移动量较小的场合。 滑键滑键 -固定在轮毂上，用于轴向移动量较大的

6、场合。固定在轮毂上，用于轴向移动量较大的场合。 6-1 键联接键联接 2. 半圆键联接半圆键联接 优点：优点：工艺性好，装配方便。工艺性好，装配方便。 特别适用于锥形轴端的联接。特别适用于锥形轴端的联接。 工作面工作面 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，只适用对轴的削弱较大，只适用 于轻载联接。于轻载联接。 6-1 键联接键联接 安装时用安装时用 力打入力打入 工作面工作面 3. 楔键联接楔键联接 特点：特点： 键的上下两面为工作面。工作时，依靠键的键的上下两面为工作面。工作时，依靠键的 楔紧作用来传递扭矩。楔紧作用来传递扭矩。 能承受单方向的轴向力。能承受

7、单方向的轴向力。 对中性较差。对中性较差。 键楔紧后，轴和轮毂的配合产 生偏心和偏斜。 应用：应用：仅适用于定心精度不高和低转速仅适用于定心精度不高和低转速 的场合的场合 工作面工作面 斜度斜度 1 1：100100 拆卸空间拆卸空间 楔键楔键 普通楔键普通楔键 钩头楔键钩头楔键 6-1 键联接键联接 d 斜度斜度1 1：100100 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， 窄面窄面 工作面工作面 工作面工作面 特点：特点： 键的窄面为工作面。工作时，靠工作面上的键的窄面为工

8、作面。工作时，靠工作面上的 挤压力和轴与轮毂间的摩擦力传递转矩。挤压力和轴与轮毂间的摩擦力传递转矩。 承载能力很大。承载能力很大。 应用：应用： 由于键槽对轴的削弱较大，故常用于直径大于由于键槽对轴的削弱较大，故常用于直径大于 100 mm的轴上。如大型带轮、大型飞轮等。的轴上。如大型带轮、大型飞轮等。 T 4. 切向键联接切向键联接 120 130 当传递双向扭矩时，需两对切向键分布当传递双向扭矩时，需两对切向键分布成成120 130 6-1 键联接键联接 T ( (二二) ) 键的选择和键联接的强度计算键的选择和键联接的强度计算 1. 键的选择键的选择 类型选择类型选择 尺寸选择尺寸选择

9、-根据联接的特点、使用要求和工作条件选定根据联接的特点、使用要求和工作条件选定 剖面尺寸剖面尺寸（bh） 键长键长 L L -按轴径按轴径d 从标准中查取从标准中查取 -L轮毂长度轮毂长度 （表（表6-1） 选定的键长应符合标选定的键长应符合标 准规定的长度系列准规定的长度系列 6-1 键联接键联接 导向平键的键长导向平键的键长L-L-按轮毂的长度及其滑动距离而定。按轮毂的长度及其滑动距离而定。 6-1 键联接键联接 6 8 8 10 1012 1217 1722 2230 3038 3844 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 8 7 10 8 12 8 表表6-1 普通平键和普通楔键的

10、主要尺寸普通平键和普通楔键的主要尺寸 轴的直径轴的直径d d 6，8，10，12，14，16，18，20，22，25，28，32，36，40， 45，50，56，63，70，80，90，100，110，125，140，180，200， 220，250 键的长度键的长度 系列系列L 键宽键宽b b键高键高h h 轴的直径轴的直径d d 键宽键宽b b键高键高h h 4450 5058 5865 6575 7585 8595 95110 110130 149 1610 1811 2012 2214 2514 1816 32 18 普通平键和键槽尺寸普通平键和键槽尺寸（GB/T1095-2003、G

11、B1096-2003） A型型B型型 C型型 b h R=b/2 C 45或或r1 L LL b h b t d- -t b t1 d+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 GB/T 1096-2003 方头普通平键方头普通平键( (B型型):): 键键B16100 GB/T 1096-2003 单圆头普通平键单圆头普通平键( (C型型) :) : 键键C16100 GB/T 1096-2003 d b*L 2. 键联接的强度计算键联接的强度计算 主要失效形式：主要失效形式： 导向平键联接导向平键联接（动联接）（动联接） 平键联接平键联接 普通

12、平键联接普通平键联接（静联接）（静联接）-工作面的压溃工作面的压溃 -工作面的磨损工作面的磨损 平键联接受力情况平键联接受力情况 d T F F （1） 平键联接的强度计算平键联接的强度计算 （1） 平键联接的强度校核平键联接的强度校核 p d h l 2T = 普通平键联接的挤压强度条件：普通平键联接的挤压强度条件： p = F k l d b d T F F T=F d 2 d 2 k = h 2 h 6-1 键联接键联接 -（6-1） p d k l 2T p = 滑键、导向平键联接的强度条件：滑键、导向平键联接的强度条件： 式中式中： h-键的高度，键的高度， l -键的工作长度，键的

13、工作长度， L l=L-b l=L b A型型 b B型型 l p 、 p -许用挤压应力、许用压力，见表许用挤压应力、许用压力，见表（6-2） 普通平键联接的挤压强度条件：普通平键联接的挤压强度条件： p d k l 2T =p = F k l 6-1 键联接键联接 计算依据是磨损，应限制压强： -（6-2） -（6-1） 钢钢 125150 100120 6090 表表6-2 键联接的许用挤压应力、许用压力键联接的许用挤压应力、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 4

14、0 30 p p 6-1 键联接键联接 （2） 半圆键联接强度计算半圆键联接强度计算 b d T l k F yd/2 -只用于静联接，失效形式为工作面被压溃只用于静联接，失效形式为工作面被压溃 6-1 键联接键联接 （1） 平键联接强度计算平键联接强度计算 按工作面的挤压应力进行强度校核计算 注意：注意： 接触高度接触高度 k 应根据键的尺寸从标准中查取。应根据键的尺寸从标准中查取。 工作长度近似地取其等于键的公称长度：工作长度近似地取其等于键的公称长度：l = L。 p MPa kl d 2T p =-（6-1） d 若强度不时，可采用双键联接。考虑到载荷分布的若强度不时，可采用双键联接。

15、考虑到载荷分布的 不均匀性，不均匀性，校核强度时按校核强度时按1.5个键计算个键计算。 双键布置规则：双键布置规则： 平键：平键： 按按180180布置；布置； 半圆键：半圆键： 同一条母线上；同一条母线上； 楔键：楔键： 夹角成夹角成120 130 120 130 6-1 键联接键联接 花键联接花键联接-多键联接多键联接 组成：组成：外花键、内花键外花键、内花键 优点：优点： 2) 2) 齿槽浅，对轴的削弱、应力集中小齿槽浅，对轴的削弱、应力集中小; ; 1) 1) 多齿传递载荷，承载能力高多齿传递载荷，承载能力高; ; 4) 4) 轴上零件与轴的对中性好；导向性好轴上零件与轴的对中性好；导

16、向性好; ; 对动联接很重要 3) 3) 可用磨削方法提高加工精度及联接质量。可用磨削方法提高加工精度及联接质量。 缺点：缺点：齿根仍有应力集中、需专齿根仍有应力集中、需专 用设备制造，成本高。用设备制造，成本高。 （一）（一） 类型、特点和应用类型、特点和应用 6-2 花花键联接键联接 应用：应用：定心精度要求高、载荷大、或经常滑移的联接。定心精度要求高、载荷大、或经常滑移的联接。 -制造容易，应用最广。制造容易，应用最广。 -用于高强度联接。用于高强度联接。 类型类型 矩形花键矩形花键 渐开线花键渐开线花键 6-2 花键联接花键联接 1. 矩形花键矩形花键 轻系列：轻系列：-承载能力较小，

17、多用于静联接和轻载联接；承载能力较小，多用于静联接和轻载联接； 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：-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 有有=30 ，=45 两种，对应的齿顶高分别为：两种，对应的齿顶高分别为： 定心方式：定心方式：齿形定心齿形定心-具有自动定心作用，受力均匀。具有自动定心作用，受力均匀。 h* = 0.5m h* = 0.4m =30 df =45 df 特点：特点：制造工艺性好，制造精度较高，齿根强度高，制造工艺性好，制造精度

18、较高，齿根强度高， 易于定心。常用于传递大扭矩和大轴径的场合。易于定心。常用于传递大扭矩和大轴径的场合。 2. 渐开线花键渐开线花键 有有=30 ，=45 两种，对应的齿顶高分别为：两种，对应的齿顶高分别为： h*=0.5m h*= 0.4m =30 df =45 df =45=45的花键工作面高度较小，承载能力较低，多的花键工作面高度较小，承载能力较低，多 用于载荷较轻，直径较小的静联接。特别适用于薄壁用于载荷较轻，直径较小的静联接。特别适用于薄壁 零件的联接。零件的联接。 二、花键联接强度计算二、花键联接强度计算 失效形式：失效形式：工作面被压溃（静联接）工作面被压溃（静联接） 工作面过度

19、磨损（动联接）工作面过度磨损（动联接） 花键联接既可做成静联接，也可做成动联接。花键联接既可做成静联接，也可做成动联接。 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。 6-2 花键联接花键联接 6-3 无键联接无键联接 型面联接是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与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，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。它是无键联接的一种型式。 （一）型面联接（一）型面联接 凡是轴与毂的联接不用键或花键时凡是轴与毂的联接不用键或花键时-无键联接无键联接 配合部配合部 分形状分形状

20、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，用于能同时传递扭矩和轴向力，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 但随着成型工艺的发展， 促进了型面联接的应用。 由于型面联接要用到非圆形孔，以前因其加工 困难，限制了型面联接的应用。 1) 1) 装拆方便，对中性好；装拆方便，对中性好； 特点特点： 2) 2) 联接面上没有键槽和尖角，减少了应力集中；联接面上没有键槽和尖角，减少了应力集中； 3) 3) 可传递较大的扭矩；可传递较大的扭矩； 4) 4) 切削加工有难度，不易保证配合精度。目前应用还不广泛。切削加工有难度，不易保证配合精度

21、。目前应用还不广泛。 胀紧联接是在轴与毂孔之间装配一个或几个胀紧胀紧联接是在轴与毂孔之间装配一个或几个胀紧 联接套，在轴向力的作用下，同时胀紧轴与毂产生压联接套，在轴向力的作用下，同时胀紧轴与毂产生压 紧力，靠摩擦力传递转矩和轴向力的一种静联接。紧力，靠摩擦力传递转矩和轴向力的一种静联接。 （二）胀紧联接（二）胀紧联接 结构类型：结构类型：Z1型胀套、型胀套、Z2型胀套型胀套 6-3 无键联接无键联接 两个胀紧套两个胀紧套 一个胀紧套一个胀紧套 1) Z1型胀套型胀套 2) Z2型胀套型胀套 Z2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。拧紧联接螺钉，便可以将轴 和毂胀

22、紧。 优点：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，有时应用受结构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。尺寸的限制。 6-3 无键联接无键联接 6 64 4 销联接销联接 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 按形状分按形状分 定位销：定位销：用来固定零件之间的相对位置，它是组合加用来固定零件之间的相对位置，它是组

23、合加 工和装配时的重要辅助零件。通常不受载荷或只受很工和装配时的重要辅助零件。通常不受载荷或只受很 小的载荷，故不作强度校核计算，其直径按结构确定，小的载荷，故不作强度校核计算，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 销联接销联接 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 联接销联接销 按形状分按形状分 联接销：联接销：用来实现两零件之间的联接，可用来传递不大用来实现两零件之间的联接，可用来传递不大 的载荷。其类型可根据工作要求选定，其尺寸可根据联的载荷。其

24、类型可根据工作要求选定，其尺寸可根据联 接的结构特点按经验或规范确定。必要时再按剪切和挤接的结构特点按经验或规范确定。必要时再按剪切和挤 压强度条件进行校核计算。压强度条件进行校核计算。 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 联接销联接销 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切元件。安全销在作为安全装置中的过载剪切元件。安全销在 过载时被剪断，因此，销的直径应按剪切条件确定。过载时被剪断，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生挤压破坏，