第二节汽车常用键销连接

⑵键联接强度计算
①普通平键
a 失效形式 主要：工作面被压溃 次要：键被剪断
b 计算准则：按挤压强度计算
键被剪断
设轴转递的转矩为T（N·mm），轴的直径为d（mm），则
作用于轴上的圆周力，即作用于键和键槽侧面上的压力Ft为
F td T /22 d T
键联接受挤压的面积为
1 82
A hl 2
1 8 3
•
当轴上零件的轴向移动量很大时，导向键将 很长，不易制造，这时可采用滑键。滑键联接 是将键固定在轮毂上，并与轮毂一起在轴上的 键槽中滑动。
④滑键
键短，槽长
a 双勾头滑键 结构特点：两端有勾 头，键固定在轮毂上。
潘存云教授研制
b 单圆勾头滑键
结构特点：单圆勾头，嵌入轮毂中。
潘存云教授研制
滑键
3）平键联接的失效形式和强度验算
b 计算准则：按挤压强度计算
根据工作前键联接中是否存在预紧力，键联接可分为两大类：松键联接和紧键联接。
平键联接又分为普通平键、导向键和滑键联接三种。
3）平键联接的失效形式和强度验算
曲轴轴端（图）、变速器、万向传动装置、驱动桥以
〉44~50 14 9 0.
但加工需要专用的设备、量具和刃具，成本高。
导向键和滑键用于动联接。
❖
图18-15表示矩形花键小径定心方式。
四、销联接
销主要用作装配定位，也可用于联接或锁定 零件，还可以作为安全装置中的过载剪断元件。 销是标准件，设计销联接时，根据工作要求选 择销的类型。
用于联接的销，其直径可根据联接的结构特 点按经验确定，必要时再验算强度。
汽车上许多部位采用销连接，如发动机连接活塞与连杆小 头的活塞销（图3-2-1），汽车转向节主销，汽车车轮轮毂 处开口销，变速器图盖3定-2-位1 销活等塞销。连接
结束
缺点：定心精度不高。优点：单向的轴向固定 勾
应用：只能应用于定心精度不高，载荷
头 楔
平稳和低速的联接。
键
安装时用 力打入
工作面
三、花键联接
• 花键联接是由在轴上加工出的外花键齿和在轮毂
孔壁上加工出的内花键齿所构成的联接，如图18-13所 示。花键联接具有承载能力大，齿浅、对轴的削弱小， 应力集中小，对中性好，导向性能好等特点；但加工 需要专用的设备、量具和刃具，成本高。它适用于受 重载和定心精度要求较高的静、动联接。尤其适用于 经常滑移的联接。
头的活塞销（图3-2-1），汽车转向节主销，汽车车轮轮毂
结构特点：键的上表面有1:100的斜度，轮毂槽的底面也有1:100的斜度。
键及花键主要用于轴和轴上的旋转零件（如齿轮、链轮、带轮等）或摆动零件（如摇臂等）之间的周向固定，并传递扭矩；
结构特点：两端有勾头，键固定在轮毂上。
花键联接是由在轴上加工出的外花键齿和在轮毂孔壁上加工出的内花键齿所构成的联接，如图18-13所示。
工作面
二、紧键联接
紧键联接分为楔键联接和切向键联接两类，这里仅 简单介绍楔键联接。
楔键如图18-11所示，键的顶端有1:100的斜度，两 侧面互相平行。楔键分为普通楔键（图18-11a）和钩头 楔键（图18-11b）两种，它们均为标准件。这种键联接 装配后，键的侧面与键槽侧面不接触，键的顶面和底面 分别与轮毂键槽和轴槽的底面相互楔紧（如图18-12）。
• 图 曲轴轴端的键连接
键与花键的材料、剖面尺寸、健与健槽的 配合等都有标准规定。因此，键及花键联接的 设计，主要是根据联接的具体使用要求和轴的 直径，选用适当的类型和相应标准尺寸的键或 花键，必要时进行强度校核。
根据工作前键联接中是否存在预紧力，键联接可分为 两大类：松键联接和紧键联接。
一、松键联接 属于松键联接的有平键联接和半圆键联接。 1．平键联接 平键联接又分为普通平键、导向键和滑键联接三种。
安装时用力打入工作面返回普通楔键图图18181212返回看动画返回三花键联接三花键联接花键联接是由在轴上加工出的外花键齿和在轮毂孔壁上加工出的内花键齿所构成的联接如图1813所示
第二节汽车常用键销连接
【教学目标】 1．熟悉汽车常用的其他连接形式的结构、原
理、特点及应用； 2．熟悉平键连接的失效形式和强度验算。 【教学重点、难点】 教学重点：汽车常用的其他连接形式 教学难点：平键连接的失效形式和强度验算
GB 1144－87规定，矩形花键的定心方式为小径定心。
键□ b×L GB/ T 1096-2003
8
0.
l—键与轮毂的接触长度（㎜）。
3）平键联接的失效形式和强度验算
常用销的类型、特点和应用见表18-6。
自 6~8 2 2
6~20 1.
但轴上的键槽较深，降低了轴的强度。
d
bh
C或r
L
t
Βιβλιοθήκη Baidut1
半径r
汽车上许多部位采用键连接，如发动机的水泵、发电机、
• 平键联接工作时的受力情况如图18-8所示， 键和键槽侧面受挤压，键的纵向剖面a－a受剪 切。实践证明，平键联接的静联接的主要失效 形式是键、轴和轮毂中强度较弱的工作表面被 压溃，因此通常只验算挤压强度。动联接的主 要失效形式是键和轮毂中硬度较低的工作表面 磨损，因此通常只验算耐磨性，即验算压强。
功能：实现轴与轮毂的周向固定传递转矩，还可实现 轴向固定和轴向滑动的导向。
① 普通 平键
圆头(A型) 固定良好，轴槽应力集中大。
平头(B型) 轴的应力集中小
单圆头(C型) 用于轴端
盘铣刀
A型
B型
C型
轮毂上插健槽(keyway)
A型键在键槽中轴向固定良好，装卸方便。通常键与 键槽配合较紧，但不能轴向固定轴上零件。A型键键槽 应力集中大，而B型键键槽的应力集中小，二者通常都 用在轴的中间部位。C型键应用较少一些，常用于轴端 联接。普通平键联接应用很广，常用来固定轴上齿轮、
56~220 7.5 63~250 9.0
续表6-1 键槽
t1 半径r
1 1.4 0.08~0.16 1.8
2.3
2.8 0.16~0.25 3.3 3.3 3.3
3.8 0.25~0.4
4.3
4.4
4.9 5.4
0.4~0.6
③材料选择
键的材料一般选用45号钢
普通平键的标记：
键□ b×L GB/ T 1096-2003 □——A、B、C，一般A型不标出A
轴的直径
d
bh
自 6~8 2 2 〉8~10 3 3 〉10~12 4 4 〉12~17 5 5
〉17~22 6 6 〉22~30 8 7 〉30~38 10 8 〉38~44 12 8 〉44~50 14 9 〉50~58 16 10 〉58~65 18 11
〉65~75 20 12
〉75~85 22 14
键的尺寸
C或r
L
t
0.16~0.25 0.25~0.4 0.4~0.6
6~20 1.2 6~36 1.8 8~45 2.5
10~56 3.0
14~70 3.5 18~90 4.0 22~110 5.0 28~140 5.0 36~160 5.5 45~180 6.5 50~200 7.0
0.6~0.8
184
185
❖ 挤压强度条件为
jyd 4h T ljy
186
❖ 耐磨性条件为
pcd 4h Tlpc
187
❖式中，［σ］jy、［p］c为键联接中强度较弱、硬度较低零件
（一般为轮毂）的许用挤压应力和许用压强，其值可由表18-5
查得。
半圆键（图18-10a）的上表面为一平面，下表面为半 圆形2弧．面半圆，键两联侧接面互相平行。装配时，半圆键放在轴上 半圆形的键槽内，然后推上轮毂（图18-10b）。这种键 联接，键的上表面与轮毂键槽的底面间留有间隙，键的 侧面和轴、轮毂键槽的侧面贴合。
拆，制有起键螺孔。零件可以在轴上移动，构成
动联接。
固定螺钉
滑移距离较大时，平键过长， 制造困难，故可采用滑键。
潘固存定云螺教钉授研制
起键螺孔 起键螺孔
导向平键联接
变速器
• 导向键其端部形状有A型和B型两种。导向键联接是 将键用螺钉固定在轴上的键槽中，轴上零件的轮毂可在 轴上沿轴向滑动。为了拆卸方便，在键的中部制有起键 用的螺钉孔（图18-6）。导向键用于轴上零件的轴向移 动量不大的场合。
式中，h/2—键与轮毂近似接触高度（㎜）。
l—键与轮毂的接触长度（㎜）。 对于A型普通平键（图18-9a）， l =L－b；对于B型普通平键（图18-9b），
l =L；对于C型普通平键（图18-9c），l =L-b/2。
❖
静联接的挤压应力为
2T
jy
d hl
4T dhl
2
❖ 动联接的压强为
pcd 4h T l
半圆键结构紧凑，装拆方便，能在轴上的键槽中摆动， 以适应轮毂键槽底面的偏斜。
但轴上的键槽较深，降低了轴的强度。半圆键联接主要用 于轻载、轮毂宽度较窄和轴端处的联接，尤其适用于圆锥形轴 端的联接。
⑵半圆键联接
优点：定心好，装配方便。 缺点：对轴的削弱较大， 应用：只适用于轻载联接。 特别适用于锥形轴端的联接。
除螺纹联接外，键、花键和销联接是汽车中 最常用的联接。
键及花键主要用于轴和轴上的旋转零件（如 齿轮、链轮、带轮等）或摆动零件（如摇臂等） 之间的周向固定，并传递扭矩；有时也用作导 向零件。
汽车上许多部位采用键连接，如发动机的水泵、发电机、 曲轴轴端（图）、变速器、万向传动装置、驱动桥以 及车轮轮毂处等。 •
用于定位的销不受载荷或受很小的载荷，其 直径可按结构确定，数目不得少于两个，且分 布在紧固螺栓（螺钉）的对称方向上。销在联 接件内的长度，约为销直径的1～2倍。
设计安全销时，应考虑销剪断后不致飞出， 且易于更换。
常用销的类型、特点和应用见表18-6。
• 销的材料
销的常用材料为35或45钢，开口销为低碳钢。安全销的材 料为35、45、50、T8A、T10A等，热处理后硬度为30HRC ～ 36HRC。销套材料可用45、35SiMn、40Cr等，热处理后硬度 为40HRC～50HRC。
因此，键与轴、轮毂之间产生很大的挤压力。工作 时，靠挤压力及其在接触面上所产生的摩擦力来传递运 动和转矩，并可承受不大的单向的轴向力。
楔键联接在楔紧时，破坏了轴与轴上零件的对中性， 所以仅适用于定心精度要求不高、载荷平稳和低速的场 合。
普
通
楔
结构特点：键的上表面有1:100的斜度，轮毂
键
槽的底面也有1:100的斜度。
•
❖ 按齿形不同， 花键可分为矩 形、渐开线和 三角形花键三 种。下面仅简 单介绍应用最 广的矩形花键。
看动画
键及花键主要用于轴和轴上的旋转零件（如齿轮、链轮、带轮等）或摆动零件（如摇臂等）之间的周向固定，并传递扭矩；
〉8~10 3 3 0.
键及花键主要用于轴和轴上的旋转零件（如齿轮、链轮、带轮等）或摆动零件（如摇臂等）之间的周向固定，并传递扭矩；
标记实例： 圆头普通平键(A型): 键16×100 GB/ T 1096-2003 方头普通平键(B型): 键B16×100 GB/ T 1096-2003
2）导向键和滑键
导向键和滑键用于动联接。当轴上零件需要沿轴向移 动时，可以用导向键和滑键构成联接。
导向平键
结构特点：长度较长，需用螺钉固定。为便于装
h t
d-t t1
d+t1
普通平键和键槽尺寸（GB1095-79、GB1096-79）
b
b
b
d
A型 C× 45˚或r1
B型
C型
h R=b/2
b L
L
L
标记实例： 圆头普通平键(A型): 键16×100 GB1096-79 方头普通平键(B型): 键B16×100 GB1096-79
单圆头普通平键(C型) : 键C16×100 GB1096-79
销套材料可用45、35SiMn、40Cr等，热处理后硬度
导向键联接是将键用螺钉固定在轴上的键槽中，轴上零件的轮毂可在轴上沿轴向滑动。
〉50~58 16 10
45~180 6.
滑移距离较大时，平键过长，
制造困难，故可采用滑键。
• 矩形花键（图18-14）加工方便，并可用磨削的方 法获得较高的精度，所以应用较广。GB 1144－87规 定，矩形花键的定心方式为小径定心。其优点是：定 心精度高，定心稳定性好，能用磨削的方法消除热处 理变形，定心直径尺寸公差和位置公差都能获得较高 的精度 。