第6章键花键无键联接销联接

1、1第第6章章 键、花键、无键联接和销联接键、花键、无键联接和销联接 轴毂联接可实现轴与轴上零件的周向固定并传递扭矩，有些还能实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。2v 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。v 类型类型：平键平键、半圆键半圆键、楔键楔键、切向键切向键等。等。6-1 键连接v 键都是标准件，其尺寸和键槽尺寸都应符合国家标准。键都是标准件，其尺寸和键槽尺寸都应符合国家标准。3（一）键连接的功能、分类、结构形式及应用41. 平键连接v 平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂上的键

2、槽底部之间平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂上的键槽底部之间留有间隙，键的上、下表面为非工作面。工作时靠键与键留有间隙，键的上、下表面为非工作面。工作时靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩，故定心性较好。槽侧面的挤压来传递扭矩，故定心性较好。 v 平键根据用途不同，分为普通平键、薄型平键、导向平键平键根据用途不同，分为普通平键、薄型平键、导向平键和滑键四种和滑键四种 5(1) 普通平键连接A型型 (圆头圆头)B型型 (平头平头)C型型 (单圆头单圆头)v型：立铣刀加工，用于轴端型：立铣刀加工，用于轴端; v型：立铣刀，键定位好，轴应力集中大型：立铣刀，键定位好，轴应力集中大;v型：盘铣刀，轴向键无定

3、位，应力集中小型：盘铣刀，轴向键无定位，应力集中小;v普通平键应用最广。普通平键应用最广。6键槽铣刀键槽铣刀盘铣刀盘铣刀v薄型平键与普通平键的主要区别是键的高度约为普通平键薄型平键与普通平键的主要区别是键的高度约为普通平键的的 60%70%，也分圆头、平头和单圆头三种形式，但传递，也分圆头、平头和单圆头三种形式，但传递转矩的能力较低，常用于薄壁结构、空心轴及一些径向尺寸转矩的能力较低，常用于薄壁结构、空心轴及一些径向尺寸受限的场合受限的场合7起键螺孔起键螺孔固定螺钉固定螺钉v滑移距离较大时，平键过滑移距离较大时，平键过 长，制造困难，故可采用滑键。长，制造困难，故可采用滑键。v结构特点结构特点

4、：长度较长，需用螺钉固定。为便于装拆，制有：长度较长，需用螺钉固定。为便于装拆，制有 起键螺孔。起键螺孔。潘存云教授研制起键螺孔起键螺孔固定螺钉固定螺钉(2) 导向平键连接v零件可以在轴上移动，构成动联接。零件可以在轴上移动，构成动联接。8潘存云教授研制(1) 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(3) 滑键连接9潘存云教授研制(2) 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(3) 滑键连接10潘存云教授研制2. 半圆键连接v 半圆

5、键工作原理与平键相同。键可在键槽中摆动，以适应轮半圆键工作原理与平键相同。键可在键槽中摆动，以适应轮毂键槽底面的斜度，但键槽深，对轴强度削弱大，只适用于毂键槽底面的斜度，但键槽深，对轴强度削弱大，只适用于轻载静联接或锥形轴端与轮毂的联接。轻载静联接或锥形轴端与轮毂的联接。工作面工作面11v 结构特点结构特点：键的上表面和轮毂键槽的底面有：键的上表面和轮毂键槽的底面有 1:100 的斜度。靠的斜度。靠挤压和压紧产生的摩擦力传递转矩和单向的轴向载荷。当转矩挤压和压紧产生的摩擦力传递转矩和单向的轴向载荷。当转矩较大时，键的侧面能像平键那样参加工作。因此，楔键连接在较大时，键的侧面能像平键那样参加工作

6、。因此，楔键连接在传递有冲击和振动的较大转矩时，仍能保证连接的可靠性。传递有冲击和振动的较大转矩时，仍能保证连接的可靠性。v 缺点缺点：楔紧后，轴和轮毂的：楔紧后，轴和轮毂的配合产生偏心和偏斜，定心配合产生偏心和偏斜，定心精度不高。精度不高。v 应用应用：只能应用于定心精度：只能应用于定心精度不高，载荷平稳和低速的联不高，载荷平稳和低速的联接。接。3. 楔键连接12v类型类型：普通楔键：普通楔键 (圆头、平头和单圆头，图圆头、平头和单圆头，图6-4)、钩头楔键。、钩头楔键。拆卸空间拆卸空间3. 楔键连接v注意：注意：每种楔键的装配方法和画法每种楔键的装配方法和画法134. 切向键连接v 切向键

7、需成对使用，两键拼合后，上下两个工作面是平行的。安装后，切向键需成对使用，两键拼合后，上下两个工作面是平行的。安装后，必须使其中一个的工作表面处于包含轴心线的平面内。工作时，工作必须使其中一个的工作表面处于包含轴心线的平面内。工作时，工作面上的挤压力沿轴的切线方向，靠工作面上的挤压力和轴与轮毂间的面上的挤压力沿轴的切线方向，靠工作面上的挤压力和轴与轮毂间的摩擦力传递转矩。摩擦力传递转矩。v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。14切向键的特点v 用一个切向键只能单向传动，双向传动时必须使用两个用一个切向键只能单向传动，双向传动时必须使用两个切向键；切向键

8、；v 切向键的承载能力很大，适于传递大的转矩；切向键的承载能力很大，适于传递大的转矩；v 切向键键槽对轴的削弱较大，常用于直径大于切向键键槽对轴的削弱较大，常用于直径大于 100mm 的的重型机械的轴上。考虑到受力均衡，两个键槽通常相隔重型机械的轴上。考虑到受力均衡，两个键槽通常相隔 120-130o；v 切向键能引起轴上零件与轴的配合偏心，只能用于轴上切向键能引起轴上零件与轴的配合偏心，只能用于轴上零件对中精度要求不高的场合。零件对中精度要求不高的场合。15（二）键的选择和键连接强度计算v 选则类型选则类型根据各类键的结构特点、使用要求或工作条根据各类键的结构特点、使用要求或工作条件件 (扭

9、矩大小、对中性、是否轴向固定、滑移等扭矩大小、对中性、是否轴向固定、滑移等) 选择；选择；v 尺寸选择尺寸选择键的键的截面尺寸截面尺寸 bh 根据根据 轴径轴径 d 由标准中选由标准中选取。键长取。键长 L 参考参考 轮毂长度轮毂长度 选取选取标准值标准值（等于或略短于（等于或略短于轮毂的长度轮毂的长度 ，导向平键长度按轮毂的长度及其滑动距离，导向平键长度按轮毂的长度及其滑动距离确定）确定）1、键的选择、键的选择162. 键连接强度计算(1) 平键联接的强度计算平键联接的强度计算普通平键联接的主要普通平键联接的主要失效形式失效形式是是工作面被压溃工作面被压溃，通常只按工作面，通常只按工作面(键

10、、轴、毂中的弱者键、轴、毂中的弱者)上的挤压上的挤压应力进行强度校核。应力进行强度校核。假定载荷在键的工作面上均匀分假定载荷在键的工作面上均匀分布，则普通平键连接的强度条件布，则普通平键连接的强度条件为：为：pdTpkldTklAF1021033217对于导向平键联接和滑键连接，主要对于导向平键联接和滑键连接，主要失效形式失效形式是是工作面的过度磨工作面的过度磨损损，因而通常按工作面上的压力进行条件性的强度校核计算：，因而通常按工作面上的压力进行条件性的强度校核计算：MPa 1023pkldTpp T传递的转矩；传递的转矩；p k 键与轮毂键槽的接触高度，键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h，

11、h为键的高度；为键的高度；p d 轴的直径轴的直径;p l 键的工作长度。圆头平键键的工作长度。圆头平键 l =L - b，平头平键平头平键 l = L，L 为键的公称为键的公称 长度，长度，b 为键宽；为键宽；p p 键、轴、轮毂三者中最弱的材料许用挤压应力，键、轴、轮毂三者中最弱的材料许用挤压应力，MPa； p p 键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用压力，键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用压力， MPa2. 键连接强度计算18 由于失效形式一样，所以半圆键的强度条件与普通平键的完由于失效形式一样，所以半圆键的强度条件与普通平键的完全一样，只是半圆键的接触高度全一样，只是半圆键的接触高度 k 应

12、根据键的尺寸从标准中应根据键的尺寸从标准中查取，工作长度查取，工作长度 l L。（2） 半圆键连接强度计算bdTp MPa MPa kl d 2Tp =kNyd/2用于静联接，失效形式为表面压溃19v 键的材料采用抗拉强度不小于键的材料采用抗拉强度不小于 600MPa 的钢，通常为的钢，通常为45号号钢；钢；v 强度校核不满足时，可采用双键，且强度校核中只按强度校核不满足时，可采用双键，且强度校核中只按1.5个个键计算键计算(两键载荷分配不均）；两键载荷分配不均）；v 两平键应沿周向相隔两平键应沿周向相隔180 布置，两半圆键应布置在轴的同布置，两半圆键应布置在轴的同一条母线上，两楔键应在周向

13、相隔一条母线上，两楔键应在周向相隔90 120 ；v 允许随轮毂加长而适当增加键长，以提高单键承载能力，允许随轮毂加长而适当增加键长，以提高单键承载能力，但传递转矩时键上载荷沿键长分布不均，故一般采用的键但传递转矩时键上载荷沿键长分布不均，故一般采用的键长不宜超过长不宜超过 (1.61.8)d。注意：20潘存云教授研制dv平平 键：按键：按 180 布置；布置；v半圆键：同一条母线上；半圆键：同一条母线上；v楔楔 键键: 夹角成夹角成 120 130 120 130 双键布置规则21一、花键联接的类型、特点和应用一、花键联接的类型、特点和应用结构特点：结构特点：沿周向均布多个键齿。齿侧为工作面

14、。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。潘存云教授研制潘存云教授研制6-2 花键连接22花键连接的特点v 齿对称分布，使轴毂受力均匀；齿对称分布，使轴毂受力均匀；v 齿根的应力集中较小，被连接件强度削弱较少，具有较高的齿根的应力集中较小，被连接件强度削弱较少，具有较高的承载能力；承载能力；v 被连接件能得到较好的定心，轴上零件沿轴移动时能得到较被连接件能得到较好的定心，轴上零件沿轴移动时能得到较好的导引，且零件的互换性易得到保证；好的导引，且零件的互换性易得到保证；v 花键可用于静连接或动连接，适于定心精度高、载荷大或经花键可用于静连接或动连接，适于定

15、心精度高、载荷大或经常滑移的场合；常滑移的场合；v 花键连接已标准化，其齿数、尺寸、配合等均应按标准选取花键连接已标准化，其齿数、尺寸、配合等均应按标准选取;v 齿的制造要用专门的设备和工具，使其应用受到限制。齿的制造要用专门的设备和工具，使其应用受到限制。23潘存云教授研制潘存云教授研制类型类型-制造容易，应用最广。制造容易，应用最广。-用于高强度联接。用于高强度联接。-用于薄壁零件联接。用于薄壁零件联接。 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 花键的类型24(1) 矩形花键 形状简单，加工方便，可用磨削方法获得较高精度。形状简单，加工方便，可用磨削方法获得较高精度。

16、 按齿高不同，矩形花键的齿形尺寸在标准中规定了两个系列：按齿高不同，矩形花键的齿形尺寸在标准中规定了两个系列： v 轻系列轻系列多用于轻载连接或静连接；多用于轻载连接或静连接；v 中系列中系列多用于中载连接或空载下轮毂滑移的动连接；多用于中载连接或空载下轮毂滑移的动连接；25矩形花键的定心形式 外径（大径外径（大径D）定心）定心:适用于毂孔表面硬度不高的花键联接，内花适用于毂孔表面硬度不高的花键联接，内花键孔可用拉刀加工保证大径精度，外花键轴大径可用普通外圆磨床精键孔可用拉刀加工保证大径精度，外花键轴大径可用普通外圆磨床精确加工，成本较低；确加工，成本较低； 内径（小径内径（小径d）定心）定心

17、：适用于毂孔表面硬度较高的花键联接，内适用于毂孔表面硬度较高的花键联接，内花键孔径经热处理硬化后需磨削内孔，外花键轴亦需磨削加工以消除花键孔径经热处理硬化后需磨削内孔，外花键轴亦需磨削加工以消除热处理引起的变形，因此，定心精度高，稳定性好；热处理引起的变形，因此，定心精度高，稳定性好； 齿侧（齿宽齿侧（齿宽B）定心）定心：齿宽定心精度不高，但齿侧接触较好，有齿宽定心精度不高，但齿侧接触较好，有利于各齿均匀承载，多用于重系列的静联接。利于各齿均匀承载，多用于重系列的静联接。 国家标准采用小径定心国家标准采用小径定心。26潘存云教授研制潘存云教授研制渐开线花键的齿廓为渐开线，分度圆压力角有渐开线花

18、键的齿廓为渐开线，分度圆压力角有=30 , =45 两两种，对应的齿顶高分别为：种，对应的齿顶高分别为：=45 =30 h*=0.5m, h*= 0.4mdfdf(2) 渐开线花键27渐开线花键特点v 与渐开线齿轮相比，花键齿短，齿根宽，不产生根切的最与渐开线齿轮相比，花键齿短，齿根宽，不产生根切的最小齿数较少。小齿数较少。v 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。v 特点特点：制造工艺性好，精度高，齿根强度高，易于定心。：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。常用于传递大扭矩和大轴径的场合。=45

19、的花键工作面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。特别适用于薄壁零件的联接。静联接。特别适用于薄壁零件的联接。28二、花键连接强度计算 花键联接的主要花键联接的主要失效形式是工作失效形式是工作面被压溃或过度面被压溃或过度磨损。因此，静磨损。因此，静联接按工作面上联接按工作面上的挤压应力进行的挤压应力进行强度计算；动联强度计算；动联接按工作面上的接按工作面上的压力进行条件性压力进行条件性的强度计算。的强度计算。29潘存云教授研制花键联接强度条件：花键联接强度条件： 静联接静联接 动联接动联接 式中式中 载荷分配不均

20、系数，与齿数多少有关；载荷分配不均系数，与齿数多少有关； z 花键齿数花键齿数; l 齿的工作长度；齿的工作长度； h 花键齿侧面的工作高度；花键齿侧面的工作高度； dm 花键的平均直径；花键的平均直径； p 许用挤压应力；许用挤压应力； p 许用压力许用压力MPazhldTpmp 3102MPapzhldTpm 102330潘存云教授研制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，它是无键联接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。的一种型式。一、型面联接一、型面联接在家用机械

21、、办公机械等中，采用了大量的压铸、注塑零件。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，故型面联接的要注塑出各种各样的非圆形孔是毫无困难的，故型面联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。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。由于型面联接要用到非圆形由于型面联接要用到非圆形孔，以前因其加工困难，限孔，以前因其加工困难，限制了型面联接的应用。制了型面联接的应用。6-3 无键连接31潘存云教授研制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-能同时传递扭矩和轴向力，用于不允能同时

22、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。许有间隙和要求高可靠性的场合。DD常常用用联联接接型型面面有：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32型面连接的特点1) 装拆方便，对中性好；装拆方便，对中性好；2) 联接面上没有应力键槽和尖角，减少了应力集中；联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，促进了型面联接的应用。33潘存云教授研制潘存云教授研制胀紧联接是在轴与毂孔之间装配一个胀紧联接是在轴与毂孔之间装配一

23、个或几个胀紧联接套，在轴向力的作用或几个胀紧联接套，在轴向力的作用下，同时胀紧轴与毂产生压紧力，靠下，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摩擦力传递转矩和轴向力的一种静联接。接。结构类型：结构类型：Z1型胀套、型胀套、Z2型胀套型胀套二、胀紧连接34潘存云教授研制潘存云教授研制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35潘存云教授研制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。拧紧联接螺钉，便可以将轴和毂长进。各种胀套已各种胀套已标准化标准化，可根据轴与毂孔尺寸以及传递，可根据轴与毂孔尺寸以及传递载荷的

24、大小，从标准中选用合适的型号与尺寸。载荷的大小，从标准中选用合适的型号与尺寸。36优点：优点：定心好、装拆方便，引起的应力集中较小，承载能定心好、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，有时应用受结构尺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。寸的限制。胀紧连接的特点37潘存云教授研制作用：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置，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，数目一般不少于按结构确定，数目一般不少于2 2个。个。6-4 销连接38潘存云教授研制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用来实现两零件之间的联接，可用来传递不大的载荷。其类接，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