机械设计第六章键花键无键连接和销连接

1、概概 述述1.1.轴毂连接轴毂连接：支撑回转件的零件称为轴，回转零件的孔及其周边部分称为轮毂，所谓轴毂连接，指的是轴与毂孔圆周方向的固定。2.2.轴毂连接的分类轴毂连接的分类形锁合圆轴（平键、半圆键、花键、切向键、销）异形轴（成形连接）力锁合有中间元件（楔键，弹性环）无中间元件（过盈配合）第六章第六章 键、花键、无键连接和销连接键、花键、无键连接和销连接功用：功用：1)1)实现轴和轴上零件之间的周向固定；实现轴和轴上零件之间的周向固定； 2)2)传递扭矩；传递扭矩； 3)3)有些键还可实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。有些键还可实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。键是标准件键是标准件

2、一一. .键连接的功用和类型键连接的功用和类型类类型型v平键平键v半圆键半圆键v楔楔 键键v切向键切向键v普通平键普通平键v导导 向向 键：键： v滑滑 键：键：实现静连接实现静连接实现动连接实现动连接用于轴向移动位移不大的情况用于轴向移动位移不大的情况用于轴向移动位移大的情况用于轴向移动位移大的情况构成紧连接构成紧连接v薄型平键薄型平键 6-1 6-1 键连接键连接键连接的类型、工作原理及特点键连接的类型、工作原理及特点1.1.平键连接平键连接圆头（圆头（A A型）型）方头（方头（B B型）型）单圆头（单圆头（C C型）型）工作面：工作面：两侧面两侧面1 1）普通平键）普通平键A A型型 B

3、 B型型 C C型型工作面工作原理：工作原理：靠键与键槽两侧面的相互挤压传递转矩。靠键与键槽两侧面的相互挤压传递转矩。特点及应用：特点及应用：平键连接结构简单，装拆方便，平键连接结构简单，装拆方便， 对中性较好，应用最广。对中性较好，应用最广。2 2）薄型平键）薄型平键 高度是高度是普通平键的普通平键的6060 70%70%，传递能力较低，常用于，传递能力较低，常用于薄壁结构、空心轴或径向尺寸受到限制的场合。薄壁结构、空心轴或径向尺寸受到限制的场合。分为：圆头（分为：圆头（A A型）、方头（型）、方头（B B型）、单圆头（型）、单圆头（C C型）型）3 3）导向键）导向键是一种比较长的平键是一

4、种比较长的平键4 4）滑键）滑键2.2.半圆键连接半圆键连接工作面工作面工作面：工作面：键的两侧面键的两侧面工作原理：工作原理：靠键与键槽的互压传递转矩。靠键与键槽的互压传递转矩。特点及应用：特点及应用：工艺性较好，装拆方便，但键槽较深，对轴的强度工艺性较好，装拆方便，但键槽较深，对轴的强度 削弱较大。适用于锥形轴端，轻载的场合。削弱较大。适用于锥形轴端，轻载的场合。3.3.楔键楔键1： 100工作面方头楔键方头楔键 钩头楔键钩头楔键 圆头楔键圆头楔键工作面：工作面：键的键的上下表面上下表面工作原理：工作原理：靠上下表面的摩擦力传递转矩，同时可承受单向靠上下表面的摩擦力传递转矩，同时可承受单向

5、 的轴向力，起单向轴向固定。的轴向力，起单向轴向固定。特点及应用：特点及应用：连接可靠，但对中精度差。适用于定心精度连接可靠，但对中精度差。适用于定心精度 要求不高，低转速的场合。要求不高，低转速的场合。工作面对轴的强度削弱较大。一般用于轴径大于对轴的强度削弱较大。一般用于轴径大于100mm100mm的轴上。的轴上。4.4.切向键切向键：两个楔键成对布置在轴断面的切线上，一个切向键两个楔键成对布置在轴断面的切线上，一个切向键可承受很大的单向转矩。当要传递双向转矩时，需可承受很大的单向转矩。当要传递双向转矩时，需采用两个切向键。采用两个切向键。工作面：工作面：相互平行的两个窄面相互平行的两个窄面

6、工作原理：工作原理：靠工作面的挤压力和轴与轮毂的摩擦力传递转矩靠工作面的挤压力和轴与轮毂的摩擦力传递转矩特点及应用：特点及应用：1.类型的选择：类型的选择：据连接的结构、使用特性、工作条件来选择。选据连接的结构、使用特性、工作条件来选择。选 择时应考虑的因素有：择时应考虑的因素有：1）需传递扭矩的大小；）需传递扭矩的大小；2）是否有相对运动；）是否有相对运动；3）滑动距离的长短；）滑动距离的长短；4）连接中对心性的要求；）连接中对心性的要求；5）是否有轴向定位；）是否有轴向定位；6）键在轴上的位置（中、端）等。）键在轴上的位置（中、端）等。2. 2. 尺寸的选择：尺寸的选择：Lhb主要尺寸主要

7、尺寸 b h与长度与长度L由轴的直径按标准选由轴的直径按标准选,见见P106表表6-1 由轮毂的长度定：略由轮毂的长度定：略小于轮毂的长度小于轮毂的长度 所选长度应符合国标所选长度应符合国标中规定的长度系列。中规定的长度系列。二二. 键的选择键的选择3.3.标注：标注：键键 b b L GB 三三. .键连接的强度计算键连接的强度计算1.1.平键连接的平键连接的强度计算强度计算失效形式：失效形式：1 1）键与键槽的弱者被键与键槽的弱者被压溃压溃（静连接）（静连接） 2 2）键与键槽工作面的键与键槽工作面的磨损磨损（动连接）（动连接）静连接：静连接：挤压条件挤压条件3210ppFTklkld动连

8、接：动连接：耐磨条件耐磨条件kmNTmmhk223/102mmNpkldTp注意：注意：式中式中 为接触长度。为接触长度。l , pp查P106表6-2 , ,min键毂轴ppppbLl圆头键圆头键Ll 方头键方头键2bLl半圆头键半圆头键1023ppkldT1023pkldTp2.2.半圆键连接的强度计算半圆键连接的强度计算失效形式：失效形式：键的工作面被压溃键的工作面被压溃3210ppTMPakldLl 查标准kLbll 当采用单键强度不满足时，应当采用单键强度不满足时，应采用双键采用双键，考虑到载荷，考虑到载荷分配不均的问题，分配不均的问题，双键只能按双键只能按1.51.5个键计算个键计

9、算。此外，采用双。此外，采用双键时，布置是有讲究的：键时，布置是有讲究的：平键平键应间隔应间隔180180 ，半圆键半圆键应位于应位于同一同一母线上母线上，楔键和切向键楔键和切向键应间隔应间隔120120 左右。左右。说说明明材料材料（B 600MPa ）：）：45钢、钢、20钢、钢、Q235钢钢6-2 6-2 花键连接花键连接1.组成：组成：外花键、内花键外花键、内花键一一. .花键连接的类型、特点和应用花键连接的类型、特点和应用内花键内花键外花键外花键2.2.花键连接特点及应用：花键连接特点及应用：1 1）各花键齿）各花键齿受力较均匀；受力较均匀；2 2）轴和轮毂应力集中小；）轴和轮毂应力

10、集中小；3 3）花键齿数多，花键齿数多，承载能力大；承载能力大；4 4）对中性好；）对中性好；5 5）导向性好，）导向性好，6 6）加工精度高；）加工精度高；7 7）需专门设备和工具。成本高。）需专门设备和工具。成本高。适用于定心精度要求高，载荷大或需经常滑移的连接适用于定心精度要求高，载荷大或需经常滑移的连接3.3.常用类型有：常用类型有：矩形花键连接矩形花键连接 渐开线花键连接渐开线花键连接花键亦标准化，由国标可查花键亦标准化，由国标可查的的D、d、B、z。1 1）矩形花键）矩形花键 ：小径小径d d定心：定心： 定心精度高、定心精度高、定心稳定性好。内、外花定心稳定性好。内、外花键均可用

11、磨削方法消除热键均可用磨削方法消除热处理引起的变形。矩形花处理引起的变形。矩形花键最为常用。键最为常用。轻系列轻系列中系列中系列id2 2）渐开线花键连接）渐开线花键连接mmha4 . 05 . 04530、 渐开线花键承载能力最大，可用制造齿轮的方法来加渐开线花键承载能力最大，可用制造齿轮的方法来加工，工艺性好，精度也高，齿根强度高，应力集中小，易工，工艺性好，精度也高，齿根强度高，应力集中小，易 于定心。多用于重要场合或适用于薄壁零件；于定心。多用于重要场合或适用于薄壁零件；齿形定心齿形定心二二. .花键连接的强度计算花键连接的强度计算1.1.失效形式：失效形式：压溃压溃静连接静连接 磨损

12、磨损动连接动连接静连接：静连接：挤压条件挤压条件动连接：动连接：耐磨条件耐磨条件式中：式中： 载荷系数，载荷系数， = 0.7= 0.7 0.80.8；2dDdm 查P111表6-3 , pp23/102mmNzhldTpmp23/102mmNpzhldTpml-为齿的工作长度，为齿的工作长度，mmmm；假设各齿的压力的合力作用在平均半径假设各齿的压力的合力作用在平均半径dm处：处：h-为齿的工作高度为齿的工作高度, , ，mh 时30mh8 . 045时2.强度计算：强度计算：6 6-3 无键连接1.1.形面连接：形面连接：光滑的非圆形截面光滑的非圆形截面 装拆方便；对中性好；应力集中小，但

13、加工复杂。装拆方便；对中性好；应力集中小，但加工复杂。摆 线正方形等距曲线带切口圆形三角形椭圆形六角形2.2.胀紧连接胀紧连接1销连接的作用：销连接的作用：固定零件间的相对位置，并传递不大的载荷。固定零件间的相对位置，并传递不大的载荷。有时也作安全装置中的过载保护元件（安全销）。有时也作安全装置中的过载保护元件（安全销）。6 6-4 销连接2销连接的基本形式：销连接的基本形式： 圆柱销：多次拆装定位精度会降低。圆柱销：多次拆装定位精度会降低。 圆锥销：有圆锥销：有1 50的锥度，安装比圆柱销方便，多次拆装的锥度，安装比圆柱销方便，多次拆装 对定位精度的影响较小。对定位精度的影响较小。销已标准化了，使用时按标准选用。销已标准化了，使用时按标准选用。三三. .销连接的强度计算销连接的强度计算1.1.定位销：通常