第6章键花键无键联接销连接

1、6 61 1键连接键连接 6 62 2花键连接花键连接 6 63 3无键连接无键连接 6 64 4销连接销连接 第第6 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 键和键连接的类型键和键连接的类型 普通平普通平 键键 导向键导向键 半圆键半圆键 平平 键键 矩形花键矩形花键 渐开线花键渐开线花键 花键连接花键连接 楔键及连接楔键及连接 花花 键键 切向键及连接切向键及连接 6 61 1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

2、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。 平键连接平键连接 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 普通平键普通平键 导向平键导向平键 间隙间隙 潘存云教授研制 轴轴 普通普通 平键平键 结构结构 单圆头单圆头(C(C型型) ) 圆头圆头(A(A型型) ) 平头平头(B(B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。 用盘铣刀加工用盘铣刀加工，轴的应力集中小。，轴的应力集中小。 用于轴端用于轴端 普通平键应用最广。普通平键应用最广。 A A型型B B

3、型型 C C型型 盘铣刀盘铣刀 薄型平键薄型平键的高度为普通平键的的高度为普通平键的606070%70%，也分圆头、平头、单圆，也分圆头、平头、单圆 头三种。传递扭矩能力低，常用于薄壁结构、空心轴等径向尺寸头三种。传递扭矩能力低，常用于薄壁结构、空心轴等径向尺寸 受限制的场合。受限制的场合。 起键螺孔起键螺孔 导向平键导向平键 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，制造困滑移距离较大时，平键过长，制造困 难，故可采用滑键难，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

4、装拆，制有起键螺孔。 潘存云教授研制 固定螺钉固定螺钉 起键螺孔起键螺孔 固定螺钉固定螺钉 双钩头滑键双钩头滑键 潘存云教授研制 结构特点：结构特点：两端有钩头，键固定两端有钩头，键固定 在轮毂上，键短，槽长。在轮毂上，键短，槽长。 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 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 b h R=b/2 C45或或r 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

5、头普通平键(A型型): 键键16100 GB109679 方头普通平键方头普通平键(B型型): 键键B16100 GB109679 单圆头普通平键单圆头普通平键(C型型) : 键键C16100 GB109679 潘存云教授研制 d 键键 b XL GB. d b h C或或r L t t1 半径半径r 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.

6、5 2.8 0.160.25 2230 8 7 1890 4.0 3.3 3038 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 5.4 0.60.8 0.40.6 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

7、：缺点：对轴的削弱较大，只适对轴的削弱较大，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 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的的斜度，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 潘存云教授研制 d 类型：类型：普通楔键、钩

8、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切向键在重型机械中常采用切向键 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 d d 二、键的选择与平键连接的强度校核二、键的选择与平键连接的强度校核 键的材料：键的材料：B B 600 600 MPaMPa的碳素钢，常用的碳素钢，常用4545钢钢。 主要失效形式：压溃（静连接）、磨损主要失效形式：压溃（静连接）、磨损( (动

9、连接动连接) )、剪断。、剪断。 L L b b h h/2/2 (1)(1)平键连接的强度平键连接的强度 p p = = S S F Ft t ( (d/2d/2)()(h/2h/2)l l = =p p d h ld h l 4T4T = = l=L-bl=L-b l=Ll=L 剪断一般不会出现 潘存云教授研制 d d 挤压应力：挤压应力： b b A A型型 b b B B型型 l l F F F F 键的选择键的选择 ( (工作要求工作要求) ) 键的类型键的类型按轴径按轴径 d d选选 键的键的b b h h选键长选键长L(L(标准标准 ; ; 短于轮毂寛度短于轮毂寛度) ) 表表6

10、-16-1 T b b d d T T p p dhldhl 4T4T p=p= 对于导向平键连接，计算依据是磨损，应限制压强：对于导向平键连接，计算依据是磨损，应限制压强： 表表6-26-2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 钢钢 125150 100120 6090125150 100120 6090 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 冲击冲击 载载 荷荷 性性 质质 铸铁铸铁 7080 5060 30457080 5060 3045 钢钢 50 40 50 40 30 p p p p (2)(2)半圆键连接强度计算半圆键连接强度计算

11、 p p kl d kl d 2T2T p p = = l l k k F F y yd d/ / 2 2 l 近似为公称长度 用于静连接，失效形式为表面压溃用于静连接，失效形式为表面压溃 k k半圆键的接触高度半圆键的接触高度 d d 若强度不足时，可采用双键连接。考虑到载荷分布若强度不足时，可采用双键连接。考虑到载荷分布 的不均匀性，校核强度时按的不均匀性，校核强度时按1.51.5个键计算。个键计算。 双键布置规则：双键布置规则： 平键：按平键：按180180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：夹角成切向键：夹角成120120130130 120120130

12、130 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 (1)(1)均匀受力；均匀受力； 6 62 2花键连接花键连接 结构特点：结构特点：沿周向均布多个键齿。齿侧为工作面沿周向均布多个键齿。齿侧为工作面。 组成：组成： 外花键、内花键。外花键、内花键。 优点：优点： (2)(2)对轴的削弱程度小对轴的削弱程度小; ; (3)(3)承载能力高承载能力高; ; 齿数多，总接触面积大 (4)(4)轴上零件与轴的对中性好；轴上零件与轴的对中性好；对高速及精密机器很重要 (5)(5)导向性好导向性好; ; 对动连接很重要 (6)(6)可用磨削方法提高加工精度及连可用磨削方法提高加工精度及

13、连 接质量。接质量。 潘存云教授研制 潘存云教授研制 因齿槽浅，齿根应力集中小 轴和轮毂直接而均匀制出齿与槽 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。 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。 类型类型 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)(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，多用于静连接和轻载连接；轻系列的承载能

14、力较小，多用于静连接和轻载连接； 按齿高的不同，矩形花键的齿型尺寸在标准中规定了三个系列， 中系列：中系列：中系列用于中等载荷的连接。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。 重系列：重系列：中系列用于重载荷的连接。中系列用于重载荷的连接。 (2)(2)渐开线花键渐开线花键 有有=30 =30 =45=45 两种，对应的齿顶高分别为两种，对应的齿顶高分别为0.5m0.5m、 0.4m0.4m 与渐开线齿轮相比，花键齿短，齿根宽，不产生根切的与渐开线齿轮相比，花键齿短，齿根宽，不产生根切的 最小齿数较少。最小齿数较少。 定心方式：定心方

15、式：齿形定心：具有自动定心作用，受力均匀。齿形定心：具有自动定心作用，受力均匀。 =45=45 =30 =30 d df f d df f 特点：特点：制造工艺性好，精度高，齿根强度高，易于定心。常用制造工艺性好，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。于传递大扭矩和大轴径的场合。=45 =45 的花键工作面高度较小，的花键工作面高度较小， 承载能力较低，多用于载荷较轻，直径较小的静连接。特别适承载能力较低，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。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r

16、rm m处，取载荷不均匀系数处，取载荷不均匀系数 =0.7=0.70.80.8，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 / T / zhlrzhlrm m = = p p 动连接动连接 T /zhl T /zhl r rm m = P = P P110P110 L L 为接触长度；为接触长度； h h 为齿面工作高度；为齿面工作高度； h h =(=(D D d d)/2 2)/2 2C C r rm m=(=(D D+ +d d)/4)/4 C C 为齿顶倒圆半径。为齿顶倒圆半径。 D D/2/2 d d/2/2 h h r rm m C C C C F Ft

17、 t 二、花键连接强度计算二、花键连接强度计算 失效形式：工作面被压溃（静连接）；失效形式：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压强。一般只验算挤压强度和压强。 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 2T p = p = 2T p zh ldm 表表6-36-3花键连接的许用挤压应力花键连接的许用挤压应力p p 和许用压强和许用压强 p p 不良不良 3550 4070 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 1

18、00140 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 6 63 3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相同轮型面连接是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与相同轮 廓的毂孔配合以廓的毂孔配合以传递运动和转矩传递运动和转矩的的可拆可拆连接，它是无键连接的连接，它是无键连接的 一种型式。一

19、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、注塑在家用机械、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的，故型面零件。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。应用较多的是带切口圆形和正六边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。形型面。 由于型面连接要用到非圆由于型面连接要用到非圆 形孔，以前因其加工困难，限形孔，以前因其加工困难，限 制了型面连接的应用。制了型面连接的应用。 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

20、时传递扭矩和轴向力，能同时传递扭矩和轴向力，用于不允许有用于不允许有 间隙和要求高可靠性的场合。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

21、与毂孔之间装胀紧连接是在轴与毂孔之间装 配一个或几个胀紧连接套，在轴向配一个或几个胀紧连接套，在轴向 力的作用下，同时胀紧轴与毂产生力的作用下，同时胀紧轴与毂产生 压紧力，压紧力，靠摩擦力传递转矩和轴向靠摩擦力传递转矩和轴向 力的一种静连接。力的一种静连接。 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 摆 线 正方形 等距曲线 带切口圆形 三角形 椭圆形六角形 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

22、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 各种胀套已各种胀套已标准化标准化，可根据轴与毂孔尺，可根据轴与毂孔尺 寸以及传递载荷的大小，从标准中选用合适寸以及传递载荷的大小，从标准中选用合适 的型号与尺寸。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 RaR 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使用，此当一个胀套不满

23、足要求时，可用两个以上的胀套串联使用，此 时总的额定载荷为时总的额定载荷为 m m为额定载荷系数。为额定载荷系数。P113P113表表6-46-4 胀套连接的优点：胀套连接的优点： 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。 6 64 4 销销 连连 接接 定定 位位 销销 连连 接接 销销 安安 全全 销销 圆圆 柱柱 销销 圆圆 锥锥 销销 槽槽 销销 6 64 4

24、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 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，用来固定零件之间的相对位置， 它是组合加工和装配时的重要辅助零件。它是组合加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，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 4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

25、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 按形状分按形状分连接销：连接销：用来实现两零件之间的连接，用来实现两零件之间的连接， 可用来传递不大的载荷。其类型可根据可用来传递不大的载荷。其类型可根据 工作要求选定，其尺寸可根据连接的结工作要求选定，其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。剪切和挤压强度条件进行校核计算。 6 64 4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 安全销：安全销：作为安全装置中的过载剪切元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。为了确保安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，通全销被剪断而不提前发生挤压破坏，通 常可在安全销上加一个销套。常可在安全销上加一个销套。 6 64 4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