键花键无键连接和销连接

键花键无键连接和销连接第1页，共40页，2023年，2月20日，星期四2023/5/81§6-1键连接(一)键连接的功能、分类、结构型式及应用键是一种标准零件，通常用来实现轴与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或轴向移动导向。键的连接按键的结构形式可分为：2023/5/82第2页，共40页，2023年，2月20日，星期四1.平键连接平键连接的工作原理：平键的下半部分装在轴上的键槽中，上半部分装在轮毂的键槽中。键的顶面与轮毂之间有少量间隙，键靠侧面传递扭矩。轮毂与轴通过圆柱表面配合实现轮毂中心与轴心的对中。根据用途不同，平键可分为普通平键、薄型平键、导向平键和滑键四种。其中:普通平键和薄型平键用于静连接，导向平键和滑键用于动连接。2023/5/83第3页，共40页，2023年，2月20日，星期四

普通平键：按构造分，有圆头（Ａ型）、平头（Ｂ型）以及单圆头（Ｃ型）三种，其结构形式如下图所式：2023/5/84第4页，共40页，2023年，2月20日，星期四续

特点：A型平键的键槽用端铣刀加工，键在槽中固定良好，但键槽引起的应力集中较大,其圆头部分侧面与键槽并不接触，未能充分利用；B型平键的轴槽用盘铣刀加工，轴的应力集中较小C型常用于轴端与毂类零件连接薄型平键：与普通平键的主要区别是键的高度约为普通平键的60%-70%，结构型式相同，但传递转矩的能力较低。薄型平键主要用于薄壁结构、空心轴以及一些径向尺寸受限制的场合。2023/5/85第5页，共40页，2023年，2月20日，星期四导向平键：当被连接的毂类零件在工作中必须在轴上作轴向移动时，则可采用导向平键。导向平键是一种较长的平键，结构型式如下图：特点：键用螺钉固定在轴上，键与轮毂键槽为间隙配合，轴上零件能做轴向移动。为了拆卸键的方便，设有起键螺钉孔，以便拧入螺钉使键退出键槽。用途：用于轴上零件轴向移动量不大的场合，如变速箱中的滑移齿轮。

2023/5/86第6页，共40页，2023年，2月20日，星期四滑键：当零件需滑移的距离较大时，因所需导向平键的长度过大，制造困难，故宜采用滑键。特点：滑键固定在轮毂上，轴上零件带键在轴上的键槽(较长)中作轴向移动。应用：用于轴上零件轴向移动量较大的场合。2023/5/87第7页，共40页，2023年，2月20日，星期四2.半圆键半圆键连接如右上图所示。轴上键槽用尺寸与半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。半圆键工作时，靠侧面来传递转矩。特点：工艺性较好，装配方便；但轴上槽较深对轴的强度削弱较大。用途：一般用于轻载静连接，适用于轴的锥形端部与轮毂的连接2023/5/88第8页，共40页，2023年，2月20日，星期四3.楔(xie)键连接特点：键的上下两面是工作面。键的上表面和毂槽的底面各有1：100的斜度，装配时需打入，靠楔紧作用传递转矩；能轴向固定零件和传递单向的轴向力。但使轴上零件与轴的配合产生偏心与偏斜。用途：用于精度要求不高、转速较低时传递较大的、双向的或有振动的转矩。有钩头的用于不能从另一端将键打出的场合。钩头供拆卸用，应注意加保护罩。2023/5/89第9页，共40页，2023年，2月20日，星期四4.切向键连接特点：由两个斜度为1：100的楔键组成。其上下两面（窄面）为工作面，其中之一面在通过轴心线的平面内。工作面上的压力沿轴的切线方向作用，能传递很大的转矩。注意：一个切向键只能传递单向的转矩;传递双向转矩时，须用互成120°～130°角的两个切向键应用：用于载荷很大，对中要求不严的场合。由于键槽对轴削弱较大，常用于直径大于100mm的轴上。如大型带轮及飞轮，矿用大型绞车的卷筒及齿轮等与轴的连接。2023/5/810第10页，共40页，2023年，2月20日，星期四(二)键的选择和键连接强度计算1.键的选择键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。类型应根据键连接的结构特点、使用要求和工作条件来选择；键的尺寸则按符合标准规格的强度要求来选定。键的主要尺寸为其截面尺寸(键宽b×键高h)与长度L。键的截面尺寸b×h按所在轴段直径d从标准中选定。键的长度L一般可按轮毂的长度而定,即键长等于或略小于轮毂的长度；而导向平键的长度则按零件所需滑动距离而定。重要的键连接在选出键的类型和尺寸后，还应进行强度校核计算。普通平键和普通楔键的主要尺寸见表，所选定的键长应符合标准规定的长度系列。

2023/5/811第11页，共40页，2023年，2月20日，星期四2.键连接强度计算平键连接传递转矩时，连接中各零件的受力如下页右图所示。普通平键连接：采用常见的材料组合和按标准选取尺寸的，其主要失效是工作面被压溃，而一般不会出现键的剪断。因此，通常只按工作面上的挤压应力进行强度校核计算。导向键连接和滑键连接：其主要失效形式是工作面的过度磨损。因此，通常按工作面上的压力进行条件性的强度校核计算2023/5/812第12页，共40页，2023年，2月20日，星期四k－键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h，h为键的高度l－键工作长度(见图)，圆头平键l=L-b，平头平键l=L，单圆头平键l=L-b/2，L为键的长度，b为键的宽度d－轴的直径，单位为mm[σp]－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(MPa)；[σp]和[p]值见表2023/5/813第13页，共40页，2023年，2月20日，星期四综述在进行强度校核计算后，如果强度不够，可采用双键连接。这时一方面应考虑键的合理布置:两个平键最好布置在沿周向相隔180°两个半圆键应布置在轴的同一条母线上；两个楔(xie)键应布置在沿周向相隔90°

～

120°两个切向键须布置在沿周向相隔120°～130°另一方面,应考虑两个键上载荷分配的不均匀性,在进一步的强度校核中只按1.5个键计算提示：半圆键、楔键和切向键强度校核计算请大家自学2023/5/814第14页，共40页，2023年，2月20日，星期四例题例题：某减速器中有一直齿圆柱齿轮安装在轴的两个支承点之间，齿轮和轴的材料均为锻钢，用键构成静连接。齿轮的精度为７级，装齿轮处的轴径d=70mm，齿轮轮毂宽度为100mm，需传递转矩T=2200N·m，载荷有轻微冲击。试设计此键连接。[解]：

1.选择键连接的类型和尺寸一般８级以上精度的齿轮有定心精度要求，应选择平键连接。因齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键2023/5/815第15页，共40页，2023年，2月20日，星期四续根据d=70mm,从平键尺寸表中查得键的截面尺寸为：宽度b=20mm，高度h=12mm。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=90mm（比轮毂宽度小一些）。2.校核键连接的强度键、轴和轮毂的材料都是钢，由表可查得许用挤压应力[σp]=100~120MPa，取其中间值[σp]=110MPa键的工作长度l=L-b=90-20=70mm,键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.5×12=6mm。由挤压应力计算公式可得：2023/5/816第16页，共40页，2023年，2月20日，星期四续20032023/5/817第17页，共40页，2023年，2月20日，星期四§6-2花键连接(一）花键连接的类型、特点和应用花键连接由内花键和外花键组成。二者均为多齿零件，在内圆柱表面上的花键为内花键，在外圆柱表面上的花键为外花键。显然，花键连接是平键连接在数目上的发展。适用场合:定心精度要求高、传递转矩大或经常滑移连接2023/5/818第18页，共40页，2023年，2月20日，星期四与平键连接比较，花键连接在强度、工艺和使用方面有下列特点：

1.优点:a)因为在轴上与毂孔上直接而均匀地制出较多的齿与槽，故连接受力较为均匀；b)因槽较浅，齿根处应力集中较小，轴与毂的强度削弱较少c)齿数较多，总接触面积较大，因而可承受较大的载荷；d)轴上零件与轴对中性好，这对高速及精密机器很重要e)导向性好，这对动连接很重要；f)可用磨削的方法提高加工精度及连接质量；2.缺点:a)齿根仍有应力集中；b)成本较高；c)有时需专门设备2023/5/819第19页，共40页，2023年，2月20日，星期四花键连接按齿形的不同，可分为矩形花键和渐开线花键两类，均标准化1.矩形花键按齿高的不同，矩形花键的齿形尺寸在标准中规定两个系列，即轻系列和中系列。轻系列的承载能力较低，多用于静连接或轻载连接；中系列用于中等载荷。矩形花键的定心方式为小径定心，即外花键和内花键的小径为配合面。其特点是定心精度高，定心的稳定性好，能用磨削的方法消除热处理引起的变形。矩形花键连接是应用广泛的花键连接。2023/5/820第20页，共40页，2023年，2月20日，星期四2.渐开线花键渐开线花键的齿廓为渐开线，分度圆压力角α有30°及45°两种。齿顶高分别为0.5m和0.4m（m为模数）。渐开线花键可以用制造齿轮的方法来加工，工艺性较好，易获得较高的制造精度和互换性渐开线花键的定心方式为齿形定心。受载时齿上有径向力，能起自动定心作用，有利于各齿受力均匀，强度高，寿命长。用于载荷较大，定心精度要求较高以及尺寸较大的连接，如航空发动机、汽车等。压力角45°的花键多用于轻载、小直径和薄型零件的连接。2023/5/821第21页，共40页，2023年，2月20日，星期四失效形式：静联接——工作面被压溃

动联接——工作面过度磨损(二）花键连接的强度计算2023/5/822第22页，共40页，2023年，2月20日，星期四2023/5/823第23页，共40页，2023年，2月20日，星期四§6-3无键连接不用键或花键的轴与轮毂连接，统称为无键连接。本节主要介绍型面连接和胀紧连接。（一）型面连接

型面连接是轴与相应的轮毂由光滑非圆截面的表面构成的连接（见下图）。轴和毂孔可做成柱体或锥体，前者只能传递转矩，可用于不受载荷时移动的动连接；后者在传递转矩的同时，还可传递轴向力。当不允许有间隙和可靠性要求较高时，常采用非圆截面的锥体。2023/5/824第24页，共40页，2023年，2月20日，星期四型面连接的特点装拆方便，对中性较好；连接面上没有应力集中源，减少了应力集中；锥体型面连接中作用有很大的推力，且挤压应力比键连接中的挤压应力高，承载能力较低；切削加工较复杂，不易保证配合精度，应用尚不广泛。但由于成型工艺的发展，促进了型面连接在轻载连接中的应用。型面连接常用的型面有：

2023/5/825第25页，共40页，2023年，2月20日，星期四（二）胀紧连接胀紧连接是在轴与毂孔之间装入胀紧连接套（简称胀套），可装一个（指一组）或几个，在轴向力作用下,同时胀紧轴与毂而构成的一种连接。根据胀套结构形式的不同，GB/T5867-1986规定了五种型号（Z1~Z5型）。采用Z1型胀套的胀紧连接见下图。在毂孔和轴的对应光滑圆柱面间，装加一个或两个胀套。当拧紧螺母或螺钉时，轴向力作用下，内、外套筒互相楔紧，内套筒缩小箍紧轴，外套筒胀大而撑紧轮毂，使接触面间产生压紧力。工作时，由此压紧力所产生的摩擦力矩和摩擦力来传递转矩和轴向力。2023/5/826第26页，共40页，2023年，2月20日，星期四续采用一个Z2型胀套的胀紧连接如下图所示。Z2型胀套中，与轴或毂孔贴合的套筒均有纵向缝隙，以利变形和胀紧。根据传递载荷的大小，可在轴与毂孔间加装一个或几个胀套。拧紧连接螺钉，便可将轴、毂胀紧，以传递载荷。胀紧连接的定心性好，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。但由于要在轴和毂孔间安装胀套，应用有时受到结构尺寸的限制。各型胀套已标准化，选用时只需根据轴和轮毂的尺寸以及传递载荷的大小，查阅手册选择合适的型号和尺寸，使传递的载荷在许用范围内。2023/5/827第27页，共40页，2023年，2月20日，星期四§6-4销联接根据功能不同，销可分为如下几类：定位销(图a)：用来固定零件之间的相对位置的销连接销(图b)：用于连接的销安全销(图c)：作为安全装置中的过载剪断元件2023/5/828第28页，共40页，2023年，2月20日，星期四§6-4销联接定位销：是组合加工和装配时的重要辅助零件。定位销通常不受载荷或只受很小载荷，故不作强度校核计算，其直径可按结构确定，数目一般不少于两个。连接销：可以用来传递不大的载荷。其尺寸可根据连接的结构特点按经验或规范确定，必要时再按剪切和挤压强度条件进行校核计算安全销：其在机器过载时应被剪断，因此,销的直径应按过载时被剪断的条件确定。为了确保安全销被剪断而不提前发生挤压破坏，通常可在安全销上加一个销套。2023/5/829第29页，共40页，2023年，2月20日，星期四销的种类较多，如圆柱销、圆锥销、槽销、开口销和轴销等，这些销均已标准化。圆柱销：靠过盈配合固定在销孔中，经多次拆卸会降低其定位精度和可靠性。圆柱销的直径偏差有u8、m6、h8和h11四种以满足不同的使用要求；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场合开尾圆锥销适用于有冲击、振动的场合2023/5/830第30页，共40页，2023年，2月20日，星期四槽销上有辗压或模锻出的三条纵向沟槽，将槽销打入销孔后，由于材料的弹性使销挤压在销孔中，不易松脱，因而能承受振动和变载荷；销轴用于两零件的铰接处，构成铰链连接。销轴通常用开口销锁定，工作可靠，拆卸方便。销的材料为35、45钢（开口销为低碳钢），许用切应力[τ]=80MPa，许用挤压应力[σp]与键连接的挤压应力相同(表6-2)。2023/5/831第31页，共40页，2023年，2月20日，星期四习题(第六章)见《机械设计作业集》(2)

6-1~1-5（不交）6-11(见P110)6-15(错误提示：1.l大小，2.许用应力）自测题(华中科大)2023/5/832第32页，共40页，2023年，2月20日，星期四楔键连接返回2023/5/833第33页，共40页，2023年，2月20日，星期四切向键连接返回2023/5/834第34页，共40页，2023年，2月20日，星期四普通平键和普通楔键主要尺寸表返回2023/5/835第35页，共40页，2023年，2月20日，星期四压力许用值返回2023/5/836第36页，共40页，2023年，2月20日，星期四展开图1、2返回2023/5/837第37页，共40页，2023年，2月20日，星期四自测题（螺纹和键）1、普通平键连接工作时，键的主要失效形式为＿＿。

A、键受剪切破坏B、键侧面受挤压破坏

C、剪切与挤压同时产生D、磨损和键被剪断2、荐用的普通平键连接强度校核的内容主要是＿＿。

A、校核键侧面的挤压强度B、校核键的剪切强度

C、A、B二者均需校核D、校核磨损3、键的剖面尺寸b*h通常是根据＿＿从标准中选取。

A、传递的转矩B、传递的功率C、轮毅的长度D、轴的直径4、采用两个普通平键时，为使轴与轮毅对中良好，两键通常布置成＿＿。

A、相隔180度B、相隔120~130度C、相隔90度D、在同一母线上5、为了不过于严重削弱轴和轮毅的强度，两个切向键最好布置成＿＿。

A、在轴的同一母线上B、l80度C、120~130度D、90度6、＿＿不能列入过盈配合连接的优点。

A、结构简单B、工作可靠C、能传递很大的转矩和轴向力D、装配很方便7、采用普通螺栓连接的凸缘联轴器，在传递转矩时，＿＿。

A、螺栓的横截面受剪切B、螺栓与螺栓孔配合面受挤压

C、螺栓同时受剪切与挤压D、螺栓受拉伸与扭转作用8、当螺纹公称直径、牙型角、螺纹线数相同时，细牙螺纹的自锁性能比粗牙螺纹的自锁性能＿＿。

A、好B、差C、相同D、不一定9、用于连接的螺纹牙型为三角形，这是因为三角形螺纹＿＿。

A牙根强度高，自锁性能好B、传动效率高

C、防振性能好D、自锁性能差返回2023/5/838第38页，共40页，2023年，2月20日，星期四自测题10、若螺纹的直径和螺旋副的摩擦系数一定，则拧紧螺母时的效率取决于螺纹＿A、螺距和牙型角B、升角和头数C、导程和牙形斜角D、螺距和升角11、对于连接用螺纹，主要要求连接可靠，自锁性能好，故常选用＿A、升角小，单线三角形螺纹B、升角大，双线三角形螺纹

C、开角小，单线梯形螺纹D、升角大，双线矩形螺纹12、用于薄壁零件连接的螺纹，应采用＿＿。

A、三角形细牙螺纹B、梯形螺纹C、锯齿形螺纹D、多线的三角形粗牙螺纹13、当铰制孔用螺栓组连接承受横向载荷或旋转力矩时，该螺栓组中的螺栓＿＿。

A