第15章键和花键联接(讲课0910)

1、15-1 15-1 键联接设计键联接设计 15-2 15-2 花键联接设计花键联接设计键、花键联接的用途键、花键联接的用途用于轴与轮毂之间的周向固定，并用于轴与轮毂之间的周向固定，并 传递运动和转矩。传递运动和转矩。本章主要内容本章主要内容键联接工作能力计算。键联接工作能力计算。键和花键的类型、结构形式选择；键和花键的类型、结构形式选择；键的尺寸选择键的尺寸选择重点；重点；15151 1 键联接键联接一、键联接的主要类型及特点一、键联接的主要类型及特点类类 型型及及特特 点点松键联接：松键联接：靠侧面受挤压传递运靠侧面受挤压传递运 动和转矩，键两侧面动和转矩，键两侧面 是工作面是工作面。平键联

2、接平键联接半圆键联接半圆键联接紧键联接：紧键联接：靠键的楔紧作用传递运靠键的楔紧作用传递运 动和转矩，键上下两面动和转矩，键上下两面 是工作面。是工作面。楔键联接楔键联接切向键联接切向键联接平键联接平键联接工作面工作原理工作原理 键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙，两侧键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙，两侧 面为工作，依靠侧面受挤压传递运动和转矩。面为工作，依靠侧面受挤压传递运动和转矩。优点优点: :缺点：缺点：特点特点应用：应用：广泛广泛结构简单，装拆方便，易加工，对中性好结构简单，装拆方便，易加工，对中性好不能实现轴上零件的轴向固定。不能实现轴上零件的轴向固定。工作面工作面半圆键联接半圆键联

3、接工作原理工作原理 键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙，两侧键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙，两侧 面为工作，依靠侧面受挤压传递运动和转矩。面为工作，依靠侧面受挤压传递运动和转矩。优点优点: :缺点：缺点：特点特点主要用于载荷较轻的静联接，尤其适用于锥形轴与轮毂的联接。主要用于载荷较轻的静联接，尤其适用于锥形轴与轮毂的联接。R工艺性较好，装拆方便工艺性较好，装拆方便键槽较深，对轴的强度削弱较大键槽较深，对轴的强度削弱较大楔键联接楔键联接工作原理工作原理键的上下两面为工作面，其上表面和轮毂槽底均有键的上下两面为工作面，其上表面和轮毂槽底均有1 1：100100的斜的斜度。依靠工作面上正压力产生摩擦

4、力传递转矩度。依靠工作面上正压力产生摩擦力传递转矩T.T.优点优点: :工作面特点特点缺点：缺点：应用应用楔键联接仅适用于定心要求不高、载荷平稳的低速场合。楔键联接仅适用于定心要求不高、载荷平稳的低速场合。f NNNf NT普通普通楔键楔键钩头钩头楔键楔键 1 100能承受单方向的轴向力，对轮毂起到单向轴向固定作用。能承受单方向的轴向力，对轮毂起到单向轴向固定作用。楔紧后会使轴与轮毂产生偏心，且在受到冲击、变载荷时易松脱，楔紧后会使轴与轮毂产生偏心，且在受到冲击、变载荷时易松脱，切向键联接切向键联接工作原理工作原理切向键由两个具有切向键由两个具有1 1：100100斜度的楔组成，依靠工作面上正

5、压力产生斜度的楔组成，依靠工作面上正压力产生 摩擦力传递转矩摩擦力传递转矩T T。工作面工作面a）单向传动）单向传动b）双向传动）双向传动注意：注意：一个切向键只能单向传动，若需双向传动时，必须用两个互成一个切向键只能单向传动，若需双向传动时，必须用两个互成 120分布的切向键。分布的切向键。应用应用切向键联接能传递很大的转矩，但对轴的强度削弱较大，故切向键联接能传递很大的转矩，但对轴的强度削弱较大，故 常用于直常用于直径大于径大于100 mm，对中要求不高而载荷较大的重型机械。，对中要求不高而载荷较大的重型机械。120切向键安装切向键安装 1 100二二. 平键联接平键联接普通平键普通平键用

6、于静联接用于静联接导向平键和滑键导向平键和滑键用于动联接用于动联接一）平键分类一）平键分类按用途可分为两类按用途可分为两类普通平键联接普通平键联接导向平键联接导向平键联接1. 1. 普通平键普通平键用于静联接，即轴与轮毂之间无轴向相对运动用于静联接，即轴与轮毂之间无轴向相对运动按其端部形状，有三种结构形式按其端部形状，有三种结构形式 1 1）圆头平键圆头平键（A A型）型）L Llhb指状铣刀加工指状铣刀加工键槽键槽但轴上键槽端部应力集但轴上键槽端部应力集中较大，有效接触长度中较大，有效接触长度l比比 键的公称长度键的公称长度L短短l L-bL-b轴上键槽用指状铣刀加工，轴槽与键轴上键槽用指状

7、铣刀加工，轴槽与键的尺寸相符键在轴槽中固定可靠。的尺寸相符键在轴槽中固定可靠。工作面工作面h2)2) 方头平键方头平键（B B型）型）lLbl =L=L优点优点: :但对于尺寸较大的键需用紧定螺但对于尺寸较大的键需用紧定螺钉将键固定在轴上键槽中。钉将键固定在轴上键槽中。盘铣刀加工盘铣刀加工键槽键槽 轴上键槽用盘铣刀加工，轴的应轴上键槽用盘铣刀加工，轴的应力集中较小，力集中较小，键的有效接触长度键的有效接触长度等于键的公称长度等于键的公称长度3)3) 单圆头平键单圆头平键（C C型）型）l =L-b/2=L-b/2lLhb特点特点: :常用于轴端与轮毂类零件的联接，。常用于轴端与轮毂类零件的联接

8、，。 轴上键槽用指状铣刀加工，轴上键槽用指状铣刀加工，键在轴槽中固定可靠键在轴槽中固定可靠 常用于轴上零件轴向位移量不大的场合。常用于轴上零件轴向位移量不大的场合。2.2.导向平键导向平键用于动联接用于动联接（即轴与轮毂之间有轴向相对运动）。（即轴与轮毂之间有轴向相对运动）。 滑键滑键用于动联接用于动联接用于轴上零件轴向位移量较大的场合。用于轴上零件轴向位移量较大的场合。 1. 键的类型选择键的类型选择键的类型应根据联接的结构特点，使用要求和工键的类型应根据联接的结构特点，使用要求和工 作条件来选择。作条件来选择。键宽键宽b键高键高h根据根据被联接处的轴径被联接处的轴径d按标准选择按标准选择。

9、 普通平键普通平键LB二）键的选择二）键的选择2. 键的尺寸选择键的尺寸选择Lhb导向平键导向平键根据被联接处轮毂长根据被联接处轮毂长度及其滑动距离来确定。度及其滑动距离来确定。键公称键公称长度长度Ld 根据根据被联接处轮被联接处轮毂长度确定，键长毂长度确定，键长L轮毂长度轮毂长度B，一般可取一般可取L=B-（510）mm，并，并按标准长度系列确定。按标准长度系列确定。 平键联接受力情况平键联接受力情况dFTFkhd/2三三) 键联接的强度计算键联接的强度计算 1平键联接受力分析平键联接受力分析 联接联接工作面（侧面）工作面（侧面） 受挤压力受挤压力F F式中：式中：T转矩，转矩，Nmm d轴

10、的直径，轴的直径，mmNdTF2键的截面键的截面受剪力：受剪力：NdTF22 2失效形式及计算准则失效形式及计算准则静联接静联接较弱零件（通常是轮毂）被压溃。动联接动联接较弱零件（通常是轮毂）过度磨损。键被剪断失效失效形式形式主要主要失效形式失效形式联接工作面（侧面） 对于对于静联接静联接(普通平键联接）普通平键联接）：进行较弱零件工作面挤压强度计算；：进行较弱零件工作面挤压强度计算；对于对于动联接动联接(导向平键联接）导向平键联接） ：进行较弱零件工作面耐磨性计算。：进行较弱零件工作面耐磨性计算。计算计算准则准则即：即：pp即：即：pp3 3平键联接的强度校核计算平键联接的强度校核计算普通平

11、键联接普通平键联接工作面挤压强度工作面挤压强度条件：条件：ppdhlTdlkTlkF42导向平键联接导向平键联接工作面耐磨性工作面耐磨性条件：条件： pdhlTdlkTlkFp42k 键与轮毂接触高度，键与轮毂接触高度，mm，k h/2 。 式中：式中：p、p联接工作表面挤压应力，许用挤压应力，联接工作表面挤压应力，许用挤压应力，MPa，表表15-1p、p 联接工作表面的压强，许用压强，联接工作表面的压强，许用压强，MPa，表表15-1l 键的接触键的接触 长度，长度，mmA型键：型键：l = LblB型键：型键：l = Ll表表15-1 键联接的许用挤压应力和许用压强键联接的许用挤压应力和许

12、用压强 MPa许用值许用值联接方式联接方式轮毂材料轮毂材料载荷性质载荷性质静载荷静载荷轻度冲击轻度冲击冲冲 击击p p静联接静联接（普通平键普通平键半圆键）半圆键） 钢钢120 150100 12060 90铸铁铸铁70 8050 6030 45动联接动联接（导向平键导向平键） 钢钢504030单键联接能传递的转矩很有限，当传递的转矩较大、而又不能增加键的长度单键联接能传递的转矩很有限，当传递的转矩较大、而又不能增加键的长度时，可用多键来提高联接的承载能力。如图示双键、三键，但这样会严重削时，可用多键来提高联接的承载能力。如图示双键、三键，但这样会严重削弱轴的强度弱轴的强度两个平键组成的联接两

13、个平键组成的联接三个平键组合三个平键组合的联接的联接 花键联接是由周向均布多个键齿的轴与带有相应键齿槽轮毂花键联接是由周向均布多个键齿的轴与带有相应键齿槽轮毂孔配合而成的可拆联接。孔配合而成的可拆联接。花花键轴键轴(外外花花键键)轮毂轮毂(内内花花键键)15152 2 花键联接花键联接一花键联接的特点及应用一花键联接的特点及应用优点优点1 1）齿槽浅，齿根应力集中小，对轴和轮毂的强度削弱小；）齿槽浅，齿根应力集中小，对轴和轮毂的强度削弱小；特特点点 2 2）键齿对称布置，齿多接触面积大，承载能力高；）键齿对称布置，齿多接触面积大，承载能力高；3 3）定心精度高，对中性和导向性好。）定心精度高，

14、对中性和导向性好。缺点缺点需要专门加工设备和工具，制造成本高。需要专门加工设备和工具，制造成本高。应用应用用于定心精度要求高，载荷大的动、静联接。用于定心精度要求高，载荷大的动、静联接。 二花键联接的类型及其选择二花键联接的类型及其选择矩形花键矩形花键渐开线花键渐开线花键矩形花键矩形花键渐开线花键渐开线花键按键齿形状可分为：按键齿形状可分为：矩形花键矩形花键和和渐开线花键渐开线花键键齿两侧面为平面，形状简单，加工方便，可用磨削方法获得键齿两侧面为平面，形状简单，加工方便，可用磨削方法获得较高精度，常用于机床、汽车、拖拉机等机械中。较高精度，常用于机床、汽车、拖拉机等机械中。 渐开线花键的齿廓为

15、渐开线，花键齿根较厚，强度高，寿命长。渐开线花键的齿廓为渐开线，花键齿根较厚，强度高，寿命长。但加工内花键孔的制造成本较高，常用于载荷较大，定心精度要求高，尺寸较大但加工内花键孔的制造成本较高，常用于载荷较大，定心精度要求高，尺寸较大的联接。的联接。一）矩形花键的参数及尺寸系列一）矩形花键的参数及尺寸系列 主要参数及尺寸主要参数及尺寸键齿数键齿数N N、小径、小径d d、大径、大径D D、 键齿宽键齿宽B B花键的规格花键的规格用用Z Z（齿数）（齿数）d d（小径）（小径）D D（大径）（大径）B B（齿宽）表示。（齿宽）表示。尺寸尺寸 轻系列轻系列用于轻载或静联接用于轻载或静联接系列系列

16、中系列中系列用于重载或动联接用于重载或动联接二）矩形花键的规格及标记二）矩形花键的规格及标记标记标记包括花键的包括花键的参数、尺寸及其公差带符号、国标号。参数、尺寸及其公差带符号、国标号。例如：例如： N = 6N = 6、d = 28 mmd = 28 mm、D = 32 mmD = 32 mm、B = 7 mm B = 7 mm 花键的表示方法为：花键的表示方法为：花键副标记：花键副标记：内花键内花键: : 628H732H107H11 GB1144-87 GB1144-87外花键外花键: : 628f732a117d10 GB1144-87 GB1144-878711441011711103277286GBdHaHfHDBd三）矩形花键的定心方式三）矩形花键的定心方式3、齿侧定心、齿侧定心 用于定心精度要求不高，用于定心精度要求不高，载荷