第五章键、花键联接及其它联接

1、机械原理与设计第五章第五章 键、花键联接及其它联接键、花键联接及其它联接绪 论 第一篇 机 械 原 理 第一章 平面机构组成原理及其自由度分析 第二章 平面机构的运动分析 第三章 平面连杆机构运动学分析与设计 第四章 凸轮机构及其设计 第五章 齿轮机构及其设计 第六章 轮系及其传动比计算 第七章 其它常用机构及组合机构 第八章 机器人机构 第九章 机械的摩擦与自锁 第十章 机械动力学和机械的平衡 第二篇 机 械 设 计 第一章 机械设计概论 第二章 机械零件的强度 第三章 摩擦、磨损和润滑 第四章 螺纹联接与螺旋传动 第五章 键、花键联接及其它联接 第六章 带传动第七章 链传动第八章 齿轮传动

2、第九章 蜗杆传动第十章 轴 第十一章 滚动轴承 第十二章 滑动轴承 第十三章 联轴器和离合器 第十四章 弹簧 第三篇 机械产品的方案设计与分析 第一章 机械产品设计过程简介 第二章 机械产品的运动方案设计与分析 第三章 机械传动系统与控制系统设计简介 第四章 机械创新设计第五章 机械产品设计示例 第五章第五章 键、花键联接及其它联接键、花键联接及其它联接第一节第一节 键、花键联接键、花键联接第二节第二节 销联接销联接第三节第三节 成型联接成型联接第四节第四节 胀紧联接胀紧联接第五节第五节 过盈联接过盈联接第一节第一节 键、花键联接键、花键联接一、键联接的类型和特点键是标准零件，通常用来实现轴与

3、轮毂之间的周向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定以传递轴向力；有些则能构成轴向滑动的动联接。 键联接分为： 平键联接、半圆键联接、楔键联接、切向键联接等几种类型。 轴上零件(如齿轮、带轮、链轮、蜗轮等回转零件)往往以其轮毂和轴联在一起，称为轴毂联接。其功用主要是用于实现轴与轴上零件的周向固定，并传递转矩。其联接方式很多，常用有键联接、销联接、成型联接、过盈联接等。 （一）平键联接（一）平键联接工作面：工作面：两侧面两侧面结构简单，装拆方便，对中性好，应用广泛。工作时靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩（1）普通平键）普通平键静联接静联接（轮毂在轴上不移动）（轮毂在轴上不移动）圆头圆头(A

4、型型)：面铣刀，应力集中大：面铣刀，应力集中大平头平头(B型型)：盘铣刀，应力集中小：盘铣刀，应力集中小半圆头半圆头(C型型)：面铣刀，用于轴端：面铣刀，用于轴端常见的平键有普通平键、导向平键、薄型平键、滑键。其中普通平键和薄型平键用于静联接，导向平键和滑键用于动联接。 （2）导向平键动联接（轮毂在轴上移动）分A、B型用螺钉固定在键槽中，键上有起键螺孔，轮毂沿键滑行。适于零件的轴向移动不大 （3）滑键动联接滑键固定在轮毂上，随轮毂在轴上的键槽中轴向移动，故滑移距离较大 （4）薄型平键静联接与普通平键一样，也分圆头、平头和半圆头三种型式， 高度约为普通平键的6070, 传递转矩小，用于薄壁结构、

5、空心轴及径向尺寸受限的场合。 （二）半圆键联接（二）半圆键联接静联接静联接侧面为工作面；具有自调整性，但键槽对轴的强度削弱大，用于锥形轴端，传递不大的转矩。（三）楔键联接（三）楔键联接静联接静联接上下表面为工作面靠楔紧后上下面产生的摩擦力传递转矩，也能传递单向的轴向力。常用于对中性要求不高、载荷平稳的低速场合（四）切向键联接（四）切向键联接静联接静联接由一对斜度1:100的楔键组成，其上下两面(窄面)为工作面。 一对切向键只能传递单向转矩，当传递双向转矩时，采用两对切向键并互成120布置 。切向键多用于载荷较大，对中要求不严的场合，轴的直径大于100cm上。两键斜面互相贴合，楔紧在轴与轮毂的键

6、槽中，且应使其一个工作面通过轴心线的平面，这样可使工作面的压力沿轴的切线方向作用，以传递较大的载荷。 二、花键联接二、花键联接在轴上加工出多个键齿称花键轴，而在轮毂孔上加工出多个键齿则称内花键，二者组成的联接称为花键联接 。两侧面为工作面，工作时靠轴与轮毂齿侧面的挤压传递转矩。多齿承载，且齿槽较浅，应力集中较小，对轴的削弱较轻， 故承载能力较大，对中性、导向性较好，但需要专用设备加工，成本较高。适于传递载荷较大和定心精度要求较高的动、静联接，特别是对常滑移的动联接更具有独特的优越性 。按键齿的形状可分为矩形花键和渐开线花键两种（1）矩形花键（2）渐开线花键齿侧面互相平行，易于加工。用NdDB表

7、示，分为轻系列和中系列，矩形花键齿为偶数，并采用小径d定心的方式，定心精度较高，轴与孔的花键齿均可进行磨削，加工方便。 齿形为渐开线，分度圆压力角有30和45。采用齿形定心方式，花键齿根部应力集中小，强度高，且可获得较高精度，故适宜于载荷较大、对中要求较高及轴径较大的场合。 三、平键联接的设计计算三、平键联接的设计计算 （1）平键联接的选择键的选择包括类型的选择和尺寸选择两个方面。 键的类型应根据键联接的结构特点、使用要求和工作条件来选择；键的尺寸则按符合标准规格和强度要求来取定。 平键的剖面尺寸bh（b为键宽，h为键高）按轴的直径d从标准中查出，键的长度L则按轮毂的宽度而定，一般等于或略短于

8、轮毂宽度，而且也应符合标准规定的长度系列。 （2）平键联接的失效形式 平键联接工作时的受力情况如图。对于静联接，其主要失效形式是挤压破坏，即键、轴、轮毂三者中较弱零件(通常为轮毂)的工作面被压溃，常作挤压强度计算。在严重过载时也可能出现键的截面被剪切破坏的现象。对导向平键等动联接，其主要失效形式为工作面的过度磨损，即键、轴、轮毂三者中较弱零件(通常为轮毂)的工作面被磨损，常限制工作面的平均压强作条件性计算。 （3）平键联接的强度计算挤压强度条件：pp4Tdhl耐磨性条件： 4Tpphld若平键联接的强度不够，可适当加大键的工作长度，也可采用双键联接，但应按周向180布置，计算双键联接的强度时仅

9、按1.5个键计算。 四、花键联接的设计计算四、花键联接的设计计算花键联接的设计方法与键联接相似。首先根据使用要求等选择花键联接类型，再根据轴的直径选择花键联接的截面尺寸，根据轮毂宽度选择花键长度。 失效形式：静联接齿面压溃 动联接齿面过度磨损ppmTzhlrmTppzhlr强度条件：强度条件：静联接：静联接：动联接：动联接： 许用压力许用挤压应力分度圆直径渐开线花键矩形花键平均直径时时渐开线花键矩形花键齿侧面的工作高度齿的工作长度花键齿数一般载荷分布不均系数pddd2dDddm8.0h45mh30c22dDhhlz8.07.0,pffmmm00第二节第二节 销销 联联 接接 定位销主要用于定位

10、。联接销主要用于轴毂联接 。安全销主要用于安全装置中的过载剪断元件 圆柱销：不经常拆卸处 圆锥销：经常拆卸处 开口销：防松槽销： 经常拆卸处 a)圆柱销 b)圆锥销 c)开尾圆锥销 d)螺尾圆锥销 e)槽销第三节第三节 成成 型型 联联 接接 利用非圆剖面的轴与相应的轮毂孔的零件构成的轴毂联接称为成型联接 成型联接的优点在于装拆方便，对中性好，又没有键槽或尖角引起的应力集中，故可以传递较大载荷，但缺点是加工复杂。 a) 柱形成型联接 b) 锥形成型联接轴与毂孔可以是柱形的 ，也可以是锥形的。前者只能传递转矩，后者除传递转矩外，还能传递单向轴向力。非圆截面可以为椭圆、三角形、方形等形状。 第四节第四节 胀胀 紧紧 联联 接接胀紧联接，也称弹性环联接，是利用以锥面贴合并挤紧在轴毂之间的内、外弹性钢环构成的联接。 a)单对环联接单对环联接 b)多对环联接多对环联接胀紧联接是无键联接的一种，无键槽，减少了应力集中，定心良好，安装方便。能精确制造，传递较大的转矩和轴向力。但其轴向和径向尺寸较大，它的应用有时受到结构上的限制。 第五节第五节 过过 盈盈 联联 接接 过盈联接是利用轴与轮毂的过