第5章轴毂联接

1、 轴毂联接指的是轴与轮毂之间的联接，其作轴毂联接指的是轴与轮毂之间的联接，其作用是实现周向固定以传递转矩。其中有些联接还用是实现周向固定以传递转矩。其中有些联接还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向移能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向移动。常用的有键联接、花键联接和过盈配合联接动。常用的有键联接、花键联接和过盈配合联接等。销联接通常只传递很小的载荷。销主要用来等。销联接通常只传递很小的载荷。销主要用来固定零件的相互位置（定位），还可用来做安全固定零件的相互位置（定位），还可用来做安全装置中的过载剪断零件。装置中的过载剪断零件。一、键联接的类型、特点和应用一、键联接的类型、特点和应用键

2、联接的主要类型有：平键联接、半圆键联接、楔键联接和切向键联接。 1平键联接 普通平键联接（GB/T 10962003）如图5-la所示。键的两侧面是工作面，工作时，靠键同键槽侧面的挤压来传递转矩，故键宽与键槽需配合。键的上表面和轮毂的键槽底面间留有间隙，不影响轮毂与轴的对中性。平键联接具有结构简单、装拆方便、对中性好、加工方便等优点，在冲击、变载荷下不易松脱，故常用于精度和转速较高或承受冲击、变载荷的场合，但它不能实现轴上零件的轴向固定。 1）普通平键按端部形状分，有圆头（A型）、平头（B型）及单圆头（C型）三种。 圆头平键宜放在轴上用指状铣刀铣出的键槽中，故键槽两端具有与键相同的形状，键在键

3、槽中轴向固定良好。 平头平键是放在用盘铣刀铣出的键槽中，轴上键槽端部的应力集中较小，但对于尺寸大的键，宜用紧定螺钉固定在轴上的键槽中，以防松动。 单圆头平键常用于轴端与毂类零件的联接。 2）当被联接的毂类零件在工作过程中必须在轴上作轴向移动时（如变速箱中的滑移齿轮），则须采用导向平键或滑键。导向平键（图5-2）是一种较长的平键，用螺钉固定在轴上的键槽中，为了拆卸方便，键上制有起键螺纹孔。 当零件需滑移的距离较大时，宜采用滑键（图5-3）。图5-2 导向平键联接 图5-3 滑键联接 2半圆键联接 半圆键联接如图5-4所示，也用于静联接，与平键一样，键的两侧面为工作面，定心性好。轴上键槽用尺寸与半

4、圆键相同的半圆键槽铣刀铣出，因而键在槽中 能绕其几何中心摆动以 适应轮毂中键槽的斜度， 故加工工艺性较好，装配 方便，尤其适用于锥形轴 端与轮毂的联接。缺点是 轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，故一般只用于轻载静联接中。 图5-4 半圆键联接 3楔键联接 楔键联接如图5-5所示。楔键的工作面是上、下两面，其上表面和轮毂键槽底面均具有1:100的斜度。 由于楔紧后会使轴和轮毂的配合产生偏心和偏斜，并在冲击、变载荷下容易松脱，因而楔键仅适用于对定心精度要求不高、载荷平稳的低速场合。 楔键分为普通楔键和钩头楔键两种，普通楔键有圆头、平头和单圆头三种型式。钩头楔键的钩头供拆卸用，安装在轴端时，应注意加

5、装防护罩。 a) b) c) 图5-5 楔键联接 a) 圆头楔键 b) 平头楔键 c) 钩头楔键 4切向键联接 切向键联接如图5-6所示。切向键是由一对斜度为1:100的楔键组成。 用一个切向键时，只能传递单向转矩；当要传递双向转矩时，必须用两个切向键，一般两个键槽互隔120布置。其优点是承载能力很大，缺点是装配后轴和毂的对中性差，键槽对轴的削弱较大，因此常用于直径大于100 mm的轴上和低速、重载、定心精度要求不高的场合，例如大型矿山机械的轴毂联接。 a) b) 图5-6 切向键联接 a) 单向传动 b) 双向传动二、键的选择和键联接的强度计算二、键的选择和键联接的强度计算 键为标准件，设计

6、键联接时，应先根据键联接的结构特点、使用要求和工作条件来选择键的类型；然后按键的标准规格和强度要求来确定键的尺寸。 1键的尺寸选择 键的主要尺寸为键宽b、键高h与长度L。键的截面尺寸bh按轴的直径d由标准中选定。所选定的键长亦应符合标准规定的长度系列。普通平键和普通楔键的主要尺寸见表5-1。轴的直径d6868810810101210121217121717221722223022303038303838443844键宽b键高h2 22 23 33 34 44 45 55 56 66 68 87 710108 812128 8轴的直径d445044505058505858655865657565

7、7575857585859585959511095110110130110130键宽b键高h14149 916161010181811112020121222221414252514142828161632321818键的长度系列L6 6，8 8，1010，1212，1414，1616，1818，2020，2222，2525，2828，3232，3636，4040，4545，5050，5656，6363，7070，8080，9090，100100，110110，125125，140140，180180，200200，220220，250250，表表5-1 5-1 普通平键和普通楔键的主要尺寸普

8、通平键和普通楔键的主要尺寸 2键联接强度计算 用于静联接的普通平键联接，其主要失效形式是压溃。 用于动联接的导向平键联接和滑键联接，其主要失效形式过度磨损。 因此，对于平键联接通常只按工作面上的挤压强度和磨损强度计算。 图5-7 平键联接受力情况 普通平键联接的强度条件为2ppkdlT 导向平键联接和滑键联接的强度条件为 l 键的工作长度，圆头平键lLb，平头平键lL，这里L为键 的公称长度；b为键的宽度。 键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力。 p键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用压力。2pkdlTpp表5-2 键联接的许用挤压应力、许用压力许用值联接工作方式键或毂、轴的材料载 荷 性 质

9、静载荷轻微冲击冲击 MPa静联接钢1201501001206090铸铁708050603045pMPa动联接钢504030p 在进行强度校核后，如果强度不够时，可采用双键。这时应考虑键的合理布置。两个平键最好布置在沿周向相隔180，考虑到两键上载荷分配的不均匀性，在强度校核中只按1.5个键计算。例题例题5-15-1 设计一蜗轮与轴的键联接，蜗轮安装在两支承点之间，已知蜗轮传递的功率P=8.5kW，转速n=75r/min,载荷稳定。轴径d=65mm，轮毂宽度为85mm。轴的材料45钢，蜗轮轮毂材料为HT250。 解解 1. 选择键联接的类型 因蜗轮工作时对中性要求较高，应选用平键联接。由于蜗轮不

10、在轴端，故选用圆头普通平键（A型）。 2. 确定键的尺寸 根据d=65 mm从表5-1中查得键的截面尺寸为：宽度b=18 mm，高度h=11 mm。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L80 mm（比轮毂宽度小些）。 3. 校核键联接的强度 键、轴的材料都是钢，轮毂的材料为HT250，由表5-2查得许用挤压应力 =7080 MPa。pl 键的标记为：键1880 GB/T 10962003（一般A型键可不标出“A”，对于B型或C型键，须将“键”标为“键B”或“键C”）。键的工作长度lLb=（8018）=62mm，键与轮毂键槽的接触高度k0.5h0.5115.5 mm,转矩T=9.55106 =9

11、.55106 =1082333Nmm。由式（5-1）可得 可见联接的挤压强度不够。考虑到相差较大，因此改用双键，相隔180布置。双键的工作长度 =1.562=93 mm。由式（5-1）可得755 . 8nP 一、花键联接的类型、特点和应用一、花键联接的类型、特点和应用 花键联接是由键与轴做成一体的外花键和具有相应凹槽的内花键组成。 1）齿数较多，总接触面积较大，因而可承受较大的载荷。 2）因槽较浅，齿根处应力集中较小，轴与毂的强度削弱较少。 3）轴上零件与轴的对中性（这对高速及精密机器很重要）和导向性较好（这对动联接很重要）。 4）可用磨削的方法提高加工精度及联接质量。 其缺点是齿根仍有应力集

12、中；加工时需用专门设备，量具、刃具，成本较高。花键联接按齿形不同可分为：矩形花键联接（图花键联接按齿形不同可分为：矩形花键联接（图5-85-8）和渐开线花键联接。）和渐开线花键联接。 图5-8 矩形花键联接 图5-9 渐开线花键联接 二、花键联接强度计算二、花键联接强度计算 花键联接的受力情况如图5-10所示。其主要失效形式是工作面被压溃（静联接）或工作面过度磨损（动联接）。因此，静联接通常按工作面上的挤压应力进行强度计算，动联接则按工作面上的压力进行条件性的强度计算。 计算时，假定载荷在键的工作面上均匀分布，每个齿工作面上压力的合力F作用在平均直径dm处（图5-10），即传递的转矩TzFdm

13、/2，并引入系数来考虑实际载荷在各花键齿上分配不均的影响，则花键联接的强度条件为 图5-10 花键联接受力情况 静联接 动联接 2pmpzhldT2pzhldTpm式中 载荷分配不均系数，与齿数多少有关，一般取 =0.7 0.8； h 花键齿侧面的工作高度，矩形花键， ，此处D 为外花键的大径，d为内花键的小径，C为倒角尺寸；渐开线花键，h=m；三角形花键，h=0.8 rn，m为模数； dm 花键的平均直径，矩形花键， ;渐开线花键，dm= di，di为分度圆直径，单位为mm 花键联接的许用挤压应力; p花键联接的许用压力。CdDh222dDdmp许用值联接工作方式使用和制造情况齿面未经热处理

14、齿面经热处理 静联接不良中等良好355060100801204070100140120200p 空载下移动的动联接不良中等良好152020302540203530604070 在载荷作用下移动的动联接不良中等良好3105151020 p销主要用于定位，即固定两零件之间的相对位置的销，称为定位销；当用于联接且传递不大的载荷的销，称为联接销；用作安全装置中的过载剪断元件的销，称为安全销。 销可分为如圆柱销、圆锥销、槽销、销轴和开口销等，这些销均已标准化。 圆柱销利用微量过盈配合固定在铰制销孔中，经多次装拆会降低其定位精度和可靠性。 圆锥销具有1：50的锥度，在受横向力时可以自锁。它安装方便，定位精

15、度高，可多次装拆而不影响定位精度。 端部带螺纹的圆锥销可用于盲孔或拆卸困难的场合。开尾圆锥销适用于有冲击、振动的场合。 销常用材料为35、45钢。 槽销用弹簧钢制造并经辗压或模锻而成，其外表面有三条纵向沟槽（图5-16），将槽销打入销孔后，由于材料的弹性使销挤紧在销孔中，不易松脱，因而能承受振动和变载荷。圆柱销圆锥销内螺纹圆锥销 图5-14 端部带螺纹的圆锥销 a）螺尾圆锥销 b）内螺纹圆锥销 图5-16 槽销及其应用图5-15 开尾圆锥销 销轴用于两零件的铰接处，构成铰链联接（图5-17）。销轴通常用开口销锁定，工作可靠，拆卸方便。 图5-17 销轴联接 图5-18 开口销 开口销如图5-18所示。装配时，将尾部分开，以防脱出。开口销常用Q235、10