机械设计第六章-键连接 2007
机械设计1键连接.pptx
标准中选定，键长L根据轮毂宽度选 键长系列尺寸。
A
b
h
L
A型
b l=L-b
B
l=L
C
L
注意：
(1)采用两个平键,应相隔 18布0o置.
(2)采用两个半圆键，应布置在轴的同一母线 上。
(3)采用两个楔键,应相隔 900 布12置0.0
1200
平键联结的三种配合及应用
A 型
特点: 键的上下面是工作面,对中性差； 有单向固定轴上零件的作用.
4.切向键连接
特点:
窄面
工作
对中性差,对轴的
面
削弱大。
斜度1:100
1200
双向转动时,用两组切
向键,相隔 120o 布置.
二、键的选择和键连接的强度计算 1、键的选择：
键的类型选择： 根据键连接的结构特点、使用要求和工作 条件。
平键的尺寸选择
平键的剖面尺寸 b按h轴的直径d在标
准中选定
键长L根据轮毂宽度选键长系列尺寸
2.平键连接强度计算
连接形式—失效形式—需验算的条件
静连接——压溃——挤压强度 p p 动连接——磨损——压力 p p
k
ht
b
N
p
2T 103 kld
p
d
p 2T 103 p
T
kld
平键的尺寸选择
。2020年8月9日星期日上午10时13分41秒10:13:4120.8.9
• •
T H E E N D 15、会当凌绝顶，一览众山小。2020年8月上午10时13分20.8.910:13August 9, 2020
16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2020年8月9日星期日10时13分41秒10:13:419 August 2020
机械设计课件第6章键花键无键联接销连接
中国地质大学专用
作者： 潘存云教授
4）滑键
双钩头滑键
结构特点：两端有钩头，键固定在轮毂上，键短，槽长。
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作者： 潘存云教授
单圆钩头滑பைடு நூலகம் 结构特点：单圆钩头，嵌入轮毂中。
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作者： 潘存云教授
表6-1 普通平键和键槽尺寸（GB1095— 79、GB1096— 79）
1)普通平键联接 用于轴毂间无轴向相对滑动的静连接。 普通 圆头(A型) 平键 平头(B型) 结构 单圆头(C型)
A型
B型
C型
普通平键应用最广。
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作者： 潘存云教授
圆头键（A型）：轴上的键槽用端铣刀铣出（右下图a），轴上 键槽端部的应力集中较大，但键的安装比较牢固。能传递较 大力；
类型：普通楔键、钩头楔键。
钩头是用来拆卸用的
拆卸空间
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在重型机械中常采用切向键——一对楔键组成。
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窄面 工作面
d 潘存云教授研制
斜度1:100
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装配时将两楔键楔紧，键的窄面是工作面，所产生 的压力沿切向方向分布，当双向传递扭矩时，需要 两对切向键分布成120~130 ˚ 。
平头键（B型）：轴上的键槽用盆铣刀铣出（右下图b） ，应 力集中小，键在键槽中固定较差，常用在轴的中部或端部， 对于尺寸大的键，宜用紧定螺钉固定在轴上；
单圆头键（C型）：轴上的键槽用端铣刀铣出，常用在端部。
轮毂上的键槽一般用插刀或拉刀加工而成.
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濮良贵《机械设计》(第8版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(键、花键、无键连接和销连接)【圣才出品
6.1 复习笔记一、键连接1．键连接概述（1）功能：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滑动的导向。
（2）主要类型：平键连接、半圆键连接、楔键连接、切向键连接。
①平键连接键的两侧面是工作面，工作时靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩。
平键具有结构简单、装拆方便、对中性好的优点，但是平键连接不能承受轴向力，不能用于轴向固定。
其按用途可分为普通平键、薄型平键、导向平键和滑键。
a.普通平键按构造分为圆头（A型）、平头（B型）和单圆头（C型）；b.薄型平键与普通平薄的主要区别是键的高度约为普通平键的60～70%。
但薄型平键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受限制的场合；c.导向平键长度较长，需用螺钉固定，为便于装拆，制有起键螺孔；d.滑移距离较大时，所需导向平键过长，制造困难，此时可采用滑键。
②半圆键连接半圆键工作时，靠其侧面来传递转矩。
优点：工艺性较好，装配方便，尤其适用于锥形轴端与轮毂的连接；缺点：轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，故一般只用于轻载静连接中。
楔键的上下两面是工作面，键的上表面和与它相配合的轮毂键槽地面均有1：100的斜度。
工作时，靠键的楔紧作用来传递转矩，同时还可以承受单向的轴向载荷。
由于楔键楔紧后，轴与轮毂的配合易产生偏心和偏斜，因此主要用于毂类零件的定心精度要求不高和低转速的场合。
④切向键连接切向键是由一对斜度为1：100的楔键组成，其工作面是由一对楔键沿斜面拼合后相互平行的两个窄面。
当需要传递双向转矩时，必须用两个切向键，两者之间的夹角为120°～130°。
2．键的选择和键连接强度计算（1）键的选择键的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；键的横截面尺寸b×h按轴的直径d由标准中选定。
键的长度L一般可由轮毂的长度而定，即键长等于或略短于轮毂长。
（2）平键连接强度计算平键连接（静连接）的主要失效形式工作面被压溃，通常只按工作面上的挤压应力进行条件性强度计算导向平键连接和滑键连接（动连接）的主要失效形式是工作面的过度磨损，通常按工作面上的压力进行条件性强度计算式中，l 为键的工作长度，圆头平键ｌ=L -b ，平头平键l =L ；为键、轴、轮毂三者p σ⎡⎤⎣⎦中最弱材料的许用挤压应力；[p ]为键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用压力。
机械设计基础-6.1键联接
第一节 键联接一、键联接的功能、分类、结构型式及应用首先：键联接有多种类型，而且都是标准件，有相应的国家标准。
机械设计中，我们只要按使用要求选用适当的类型和尺寸即可，必要时验算其强度。
⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎭⎬⎫⎩⎨⎧⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧构成静联接切向键楔键紧联接半圆键变速），例如：滑移齿轮实现（零件在轴上可以移动—动联接—键滑—动联接—导向平键—静联接—普通平键平键松联接 1、平键联接工作原理：工作时，键的侧面是工作面（是承受载荷的面），靠键的工作面与键槽的侧面相挤压传递转矩。
特点：⎪⎩⎪⎨⎧。
②结构简单，装拆方便键。
要求同轴，可选普通平例如：齿轮的齿圈与轴（即对中性好）。
①轴和轮毂的同轴性好按用途分，平键可分为普通平键、导向键和滑键三类，其中普通平键应用最为广泛，用于静联接，如所示。
导向键和滑键用于动联接。
按端部形状分，普通平键可分为圆头(A 型)、方头(B 型)和单圆头(C 型)三种，平键工作时，靠其两侧面传递扭矩，键的上表面和轮毂键槽底之间留有间隙。
这种键定心性较好，装拆方便。
但这种键不能实现轴上零件的轴向固定。
［注］：导向平键和滑键都是构成动联接，它们的区别在于：)(⎩⎨⎧槽中移动。
，与零件一起在轴的键键：固定轮毂的键槽中滑槽中。
导向键：固定轴上的键见教材图2、半圆键联接其工作原理与平键相同，同样是工作面是受挤压。
特点：⎪⎩⎪⎨⎧③对轴的削弱较大。
斜。
适应毂上键槽底面的倾②键可以使槽中摆动而加工）。
①易加工（键和槽都易因此，适用于轻型机械。
3、楔键（斜键）联接工作原理：安装时，楔紧在轴和轮毂的键槽中，靠摩擦力和键上下面的偏压传递转矩。
因此，键的上下面是工作面。
键楔紧以后，压力在键宽上是均布的，当传递转矩T时，轴与轮毂有相对转动的趋势，使键工作面上受的压力不均匀。
其合力N F 偏离轴线产生偏压，如右图所示。
同时，楔紧后，在轴上键的对侧会产生正压力，产生摩擦力。
⎩⎨⎧。
—易于拆卸，应用较多—钩头楔键：普通楔键：特点：⎪⎩⎪⎨⎧轴向固定即为此。
第6章键-花键-无键连接和销连接
机 械
键的截面尺寸b×h按所在轴段直径d从标准中选定。
设 计
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；
上 邓
而导向平键的长度则按零件所需滑动距离而定。 召
义
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。
3
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：
机 械 设 计 上 邓 召 义
2020年10月11日
第六章键-花键-无键连接和销连接
4
特点：
续
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；
圆头平键l=L-b/2，L为键的长度，b为 键的宽度
上 邓 召 义
2020年10月11日
第六章键-花键-无键连接和销连接
7
2.半圆键
机
械
设
半圆键连接如右上图所示。轴上键槽用尺寸与半圆键 计
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，
上 邓 召
靠侧面来传递转矩。
义
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。
在轮毂的键槽中。键的顶面与轮毂之间有少量间 机
隙，键靠侧面传递扭矩。
械 设
轮毂与轴通过圆柱表面配合实现轮毂中心与轴心 计
的对中。
上 邓
根据用途不同，平键可分为普通平键、薄型平键、召义 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，
第六章键联接 28页
2）薄型平键——键高约为普通平键的60%~70%：圆头、方 头、单圆头，用于薄臂结构、空心轴等径 向尺寸受限制的连接
3）导向平键与滑键——用于动连接，即轴与轮毂之间有相 对轴向移动的连接
导向键——键不动，轮毂轴向移动 滑键——键随轮毂移动 特点：装拆方便，对零件对中性无影响，容易制造，作用可靠，
多用于高精度连接。但只能圆周固定，不能承受轴向力
3.安全销：过载时剪断，直径按过载时被剪断条件确定。
例题：
有一9级精度的铸铁齿 轮，轮毂宽B=90mm，轴孔 直径d=55mm，传递扭距 T=600N.m，载荷平稳，试 选择此键连接。
选平键，试选A型平键 •查手册GB1096－79，d=55mm的轴径，b=16mm；h=10mm •L=90-（5～10）=80～85；查手册取L=80mm •l=L-b=80-16=64mm •查表6-2得： [σ p]= 75MPa
作用在平均半径dm处，如图
挤压强度条件： Pz2h 00T ld0m[P] 动联接（耐磨性条件）： P 200T0 [P]
zhldm
T——传递扭矩（N.m）
l ——键齿工作长度（mm）
ψ ——载荷分布不均系数
[ P ] [ P ] 见表6－3
Z——花键齿数
dm——花键的平均直径 h——键齿侧面工作高度（mm）
2、半圆键 轴槽用与半圆键形状相同的铣刀加工，键能在槽中绕几何
中心摆动，键的侧面为工作面，工作时靠其侧面的挤压来传递 扭矩。
特点：工艺性好，装配方便，适用于锥形轴与轮毂的连接 缺点：轴槽对轴的强度削弱较大。只适宜轻载连接。
3、楔键连接
普通楔键：上、下面为工作表面，有1：100斜度（侧面有 间隙），工作时打紧，靠上下面摩擦传递扭矩，并 可传递小部分单向轴向力
机械设计作业6答案
6—28轴与轮毂分别采用B型普通平键联接和中系列矩形花键联接。已知轴的直径（花键的大径）d=102mm，轮毂宽度L=150mm，轴和轮毂的材料均为碳钢，取许用挤压应力[p]=100MPa，试计算两种联接各允许传递的转矩。
两个半圆键布置在轴的同一母线上，半圆键在轴上的键槽较深，对轴的削弱较大，不宜将两个半圆键布置在轴的同一横截面上。
6—23在材料和载荷性质相同的情况下，动联接的许用压力比静联接的许用挤压力小，试说明原因。
答：因为动联接的失效形式为过度磨损，而磨损的速度快慢主要与压力有关。压力的大小首先应满足静强度条件，即小于许用挤压应力，然后，为了使动联接具有一定的使用寿命，特意将许用压力值定得较低。若动联接的相对滑动表面经过淬火处理，其耐磨性得到很大的提高，可相应地提高其许用压力值。
6—24花键联接的主要失效形式是什么？如何进行强度计算？
答：静联接——工作面被压溃，按工作面上的挤压应力进行强度计算，
动联接——工作面过度磨损，按工作面上的压力条件性地进行强度计算，
6—25销有哪几种类型？各用于何种场合？销联接有哪些失效形式？
答：定位销：用于固定零件的相互位置，是组合加工和装配时的重要辅助零件。
答：两平键相隔180°布置，对轴的削弱均匀，并且两键的挤压力对轴平衡，对轴不产生附加弯矩，受力状态好。
两楔键相隔90°～120°布置，若夹角过小，则对轴的局部削弱过大；若夹角过大，则两个楔键的总承载能力下降。当夹角为180°时，两个楔键的承载能力大体上只相当于一个楔键的承载能力。因此，两个楔键间的夹角既不能过大，也不能过小。
k=0.5h=6mm，l=L－b=90mm（或l=L－b/2=100mm）
机械设计作业集第6章答案
班 级成 绩姓 名任课教师学 号批改日期第六章 键、花键、无键联接和销联接一、选择题6—1普通平键联接的主要用途是使轴与轮毂之间 C 。
A 、沿轴向固定并传递轴向力B 、沿轴向可作相对滑动并具有导向作用C 、沿周向固定并传递周向力D 、安装与拆卸方便6—2设计键联接时，键的截面尺寸b ×h 通常根据 D 按标准选择；键的长度通常根据C 按标准选择。
A 、所传递转矩的大小B 、所传递功率的大小C 、轮毂的长度D 、轴的直径 6—3 当键联接强度不足时可采用双键。
使用两个平键时要求两键 C 布置；使用两个半圆键时要求两键 A 布置；使用两个楔键时要求两键 B 布置；A 、在同一直线上B 、相隔90°～120°C 、相隔180°D 、相隔120°～130° 6—4普通平键的承载能力通常取决于 C 。
A 、键的剪切强度B 、键的弯曲强度C 、键联接工作表面挤压强度D 、轮毂的挤压强度 6—5当轴作单向回转时，平键的工作面在 D ，楔键的工作面在键的 A 。
A 、上、下两面B 、上表面或下表面C 、一侧面D 、两侧面 6—6能构成紧联接的两种键是 C 。
A 、楔键和半圆键B 、半圆键和切向键C 、楔键和切向键 6—7一般采用 B 加工B 型普通平键的键槽。
A 、指状铣刀B 、盘形铣刀C 、插刀6—8平键联接能传递的最大转矩T ，现要传递的转矩为1.5T 时，则应 A 。
A 、安装一对平键B 、键宽b 增大到1.5倍C 、键长L 增大到1.5倍 6—9花键联接的主要缺点是 B 。
A 、应力集中B 、成本高C 、对中性及导向性差 6—10型面曲线为摆线或等距曲线的型面联接与平键联接相比较，D 不是型面联接的优点。
A 、对中性好B 、轮毂孔的应力集中小C 、装拆方便D 、切削加工方便二、填空题6—11按用途平键分为 普通平键 、 薄型平键 、 导向平键 、 滑键 ；其中 普通平键 、薄型平键 用于静联接， 导向平键 、 滑键 用于动联接。
机械设计作业6答案
安全销：作安全装置中的过载剪断元件。
6—26一般联接用销、定位用销及安全保护用销在设计计算上有何不同？
答：联接销：根据联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校核计算。
定位销：通常不受或只受很小的载荷，故不作强度校核计算，其直径按结构确定，数目一般不少于两个。
第六章键、花键、无键联接和销联接
一、选择题
6—1普通平键联接的主要用途是使轴与轮毂之间C。
A、沿轴向固定并传递轴向力B、沿轴向可作相对滑动并具有导向作用
C、沿周向固定并传递周向力D、安装与拆卸方便
6—2设计键联接时，键的截面尺寸b×h通常根据D按标准选择；键的长度通常根据
C按标准选择。
A、所传递转矩的大小B、所传递功率的大小C、轮毂的长度D、轴的直径
6—5当轴作单向回转时，平键的工作面在D，楔键的工作面在键的A。
A、上、下两面B、上表面或下表面C、一侧面D、两侧面
6—6能构成紧联接的两种键是C。
A、楔键和半圆键B、半圆键和切向键C、楔键和切向键
6—7一般采用B加工B型普通平键的键槽。
A、指状铣刀B、盘形铣刀C、插刀
6—8平键联接能传递的最大转矩T，现要传递的转矩为1.5T时，则应A。
两楔键相隔90°～120°布置，若夹角过小，则对轴的局部削弱过大；若夹角过大，则两个楔键的总承载能力下降。当夹角为180°时，两个楔键的承载能力大体上只相当于一个楔键的承载能力。因此，两个楔键间的夹角既不能过大，也不能过小。
两个半圆键布置在轴的同一母线上，半圆键在轴上的键槽较深，对轴的削弱较大，不宜将两个半圆键布置在轴的同一横截面上。
解：1、B型普通平键联接
①键的尺寸
机械设计 第06章 键连接
第六章 键、花键连接
3/28
1．平键联接
键联接1
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 靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩。
根据用途，平键又可分为 普通平键 导向平键 滑键
第六章 键、花键连接 键 联 接 4/28
①普通平键
键联接1
普通平键主要用于静连接。 普通平键按构造分有：圆头平键（A型键），平头平键（B型键）和半 圆头平键（C型键）
花键联接一般用于定心精度要求高和载荷较大的地方。 花键加工需用专门的设备和工具，成本较高。 花键联接按齿形不同，可分为矩形花键和渐开线花键两类，且均已标 准化。
第六章 键、花键2/28
花键联接强度计算
花键联接2
花键联接的受力情况如右图。其主要失效形 式仍是工作面被压溃（静联接）或工作面过度磨 损（动联接）。
和精度要求高的连接，变载下易松动。
楔键分为普通楔键和钩头锲键盘。
双键：为保证连接具有较大的压紧力，相隔90-120度。
4．切向键
第六章 键、花键连接 键联接3
12/28
组成：由两个斜度为1:100的楔键组成。
工作面：上、下两面
工作原理：靠工作面与轴及轮毂相挤压来传递扭矩，
安装：有一个面必须与轴线共面，对轴的削弱较大，一般用于轴的直径为
渐开线花键 a=30°，h=m a=45°，h=0.8m
[p]、[p]为花键联接的许用挤压应力和许用压强
第六章 键、花键连接
§6-1 键连接 §6-2 花键连接
重点：平键尺寸选择及强度计算
第六章 键、花键连接
2/28
§6-1键连接
键联接1
一、键联接的功能、类型及应用
(完整版)机械设计键、花键及销联接
第六章：键、花键和销联接主要内容键连接类型与结构平键连接的设计花键连接、销连接及型面连接的基本概念重点难点键连接的类型与结构平键连接的选用和强度校核§ 6 – 1 键联接【功能】主要用于实现轴与轴上零件之间的周向固定，并且传递转矩。
其中有些类型的键还可以实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。
【设计内容】键是标准件。
我们的任务是：选择键的类型、尺寸；键槽的公差和表面粗糙度；必要时校核键联接的强度。
一. 键联接的类型及特点1．平键联接【工作原理】键的两侧面是工作面，工作时，靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩。
键的上表面与轮毂的键槽底面间则留有间隙。
优点：结构简单、装拆方便、对中性较好，在冲击、变载下不易松脱，应用广泛。
常用于精度和转速较高或承受冲击、变载的场合。
缺点：不能承受轴向力，对轴上零件不能起到轴向固定的作用。
平键分为：普通平键，薄型平键—静联接；导向平键，滑键—动联接1）普通平键A型（圆头）—指状铣刀加工键槽，轴向固定较好；键的圆头部分不能充分利用，键槽端部应力集中较大。
B型（平头）—圆盘铣刀加工键槽。
克服了上述缺点，但键在键槽中的轴向固定不好。
C型（单圆头）—用于轴端与轴上零件的联接。
2）薄型平键键较薄，厚度约为普通平键的60% 70% ，也分为圆头、平头和单圆头。
【特点】传递的转矩较小【应用】常用于薄壁结构、空心轴及径向尺寸受限制的场合。
3）导向平键导向平键较长，用螺钉固定在轴上的键槽中，轴上零件可沿导向键作轴向移动。
为了便于装拆，在键上设有起键螺纹孔。
4）滑键当所需导向键太长时，由于制造困难，宜采用滑键。
滑键固定在轮毂上，轮毂带动滑键在轴槽中移动。
2．半圆键联接【工作原理】与平键相同，同样是工作面受挤压。
【特点】键可以在键槽中摆动，以适应键槽的斜度；工艺性好，装配方便。
对轴的强度削弱较大。
【应用】适用于轻型机械；尤其是锥形轴端联接。
3．楔键联接【工作原理】键的上下面是工作面。
键和键槽均具有1：100的斜度。
机械设计第6章 键联接
（二）胀紧联接
胀紧联接是在轴与毂孔之间装配一个或几个胀紧 联接套，在轴向力的作用下，同时胀紧轴与毂产生压 紧力，靠摩擦力传递转矩和轴向力的一种静联接。
结构类型：Z1型胀套、Z2型胀套
1) Z1型胀套
两个胀紧套
一个胀紧套 2) Z2型胀套
Z2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 和毂胀紧。
销联接
作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。
按用途分 类 型
按形状分
安全销：作为安全装置中的过载剪切元件。安全销在 过载时被剪断，因此，销的直径应按剪切条件确定。 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。
§6－4
定位销 联接销 安全销
销联接
作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。
键联接
普通平键联接的挤压强度条件： σp = F 2T ≤[σp ] = dhl kl T=F d 2 F
d
----（6-1）
b h
d
F
d 2
h k= 2
T
§6-1
σp =
键联接
计算依据是磨损，应限制压强：
普通平键联接的挤压强度条件：
F kl
2T ≤[σp ] = dkl
----（6-1） A型
b l L
l
k
b F T y≈d/2
σp =
2T kl d
d
≤[σp ]
MPa
----（6-1）
§6-1
键联接
若强度不时，可采用双键联接。考虑到载荷分布的
不均匀性，校核强度时按1.5个键计算。 双键布置规则： 平键： 按180˚布置； 半圆键： 同一条母线上； 楔键： 夹角成120˚ ~ 130˚
机械设计
第三章1、零件表面的强化处理方法有表面化学热处理、高频表面淬火、表面硬化加工等。
2、机械零件受载时，在截面形状突变处产生应力集中，应力集中的程度通常随材料强度的增大而增大。
第五章1、普通螺纹的公称直径是指螺纹的大径，计算螺纹的摩擦力矩时使用的是螺纹中径，计算螺纹危险截面时使用的是螺纹的小径。
2、在螺栓连接的破坏形式中，约有90%的螺栓属于疲劳破坏，疲劳断裂常发生在螺纹根部。
第六章键、花键、无键连接和销连接1、普通平键连接的主要失效形式是接合面的挤压破坏，导向平键连接的主要失效形式是接合面的过度磨损。
2、与平键连接相比，楔连接的主要缺点是轴和轴上零件对中性差。
3、矩形花键连接采用小径定心，渐开线花键连接采用齿形定心。
第七章1、电弧焊缝大体可分为对接焊缝与角焊缝两类，前者用于连接同一平面内的被焊件，后者用于连接不同平面内的被焊件。
2、设计胶结接头时，应尽可能使胶缝承受剪切或拉伸载荷。
第八章1、V带传动在工作过程中，带内应力有拉应力、离心拉应力、弯曲应力，最大应力σmax=σ1+σb1+σc，发生在带的紧边开始绕上小带轮处。
2、在平带或V带传动中，影响临界有效拉力Fec的因素是预紧力F0、包角α和摩擦系数f。
第九章1、滚子链由滚子、套筒、销轴、内链板和外链板组成，其内链板与套筒之间、外链板与销轴之间分别为过盈配合，而滚子与套筒之间、套筒与销轴之间分别为间隙配合。
2、链条的磨损主要发生在销轴与套筒的接触面上。
3、在链传动中，链轮的转速越高，节距越大，齿数越少，则传动的动载荷越大。
4、链传动的主要失效形式有链条疲劳破坏、链条铰链的磨损、链条铰链的胶合、链条静力破坏四种。
在润滑良好，中等速度的链传动中，其承载能力主要取决于链条的疲劳强度。
第十章1、在齿轮传动中，将齿轮进行齿顶修圆的目的是为了减小动载荷，将齿轮加工成鼓形齿的目的是为了改善在和沿齿向的分布不均。
2、影响齿轮传动动载系数Κv大小的两个主要因素是齿轮的圆周速度大小和精度高低。
机械设计：第六章 键、花键联接
63~250 9.0
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
●静联接的强度条件：
强度条件
p
2T 103 dkl
p
b.动联接
失效形式：工作面过度磨损
b
b
b
h t
d-t
t1 d+t1dBiblioteka 潘存云教授研制A型
C×45˚或r
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 键 b XL GB.. 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
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
工作面为两侧面，顶面与轮毂间有间隙（图上未画出）
双钩头滑键
结构特点：两端有钩头，键固定 在轮毂上，键短，槽长。
潘存云教授研制
单圆钩头滑键
结构特点：单圆钩头，嵌入轮毂中。
机械设计键连接
胶接 一、胶接及其应用
胶接是利用胶接剂在一定条件下把预制的元件联接在一起，
并具有一定的联接强度的不可拆联接
二、胶接接头
设计胶接接头时应注意以下各点： （1）尽可能使胶层受剪或受压
（2）尽可能使胶层应力分布均匀 （3）胶层厚度为0.1~0.2mm时，胶层强度最高 （4）胶接面积宜取大些以利于金属强度的充分利用
三、花键联接的计算
一般花键的齿数、尺寸、配合等均应按 标准选取，而后进行强度校核。
2T 静联接 P p zhldm p 2T p zhldm
动联接
例题1：一轻系列矩形花键6x28x32x7连接齿轮和 轴。若传递转矩T=200Nm，轮毂长L’=20mm，轮毂 许用挤压应力值为60MPa。依标准查花键倒角 C=0.3mm，并取键长l= L’=20mm，载荷分布不均 匀系数为0.7.试验算此连接强度。若强度不够， 有何改进措施？ 解：1. 由花键标记得Z=6，D=32mm，d=28mm，求 的键的工作高度 h D d 2C 1.4mm
2）尺寸选择 键的剖面尺寸（键宽b×键高h）:按轴的直径d由标准中 选定。 普通平键的长度L：按轮毂的长度而定。
导向平键的长度L：按轮毂的长度及其滑动距离而定。
轮毂长度： L (1.5 ~ 2)d
五、普通平键的选用
步骤： 1、根据键的工作情况，确定平键类型 2、按轴的直径d确定键的剖面尺寸b×h 3、按轮毂宽度B确定键的长度L， 一般L = B －(5～10)mm，并须符合标准中 规定的长度系列。 例：钢轴与铸铁带轮采用键连接，已知轴径 d=45mm，带轮轮毂长L=80mm，试选用键连 接的类型和尺寸。
§2
一、花键联接的特点 优点：⑴承载能 力大；⑵键槽较浅， 对轴的强度削弱较轻 ；⑶具有较平键更好 的定心性和导向性； ⑷装拆性能好。 缺点：花键需要专 用设备制造，成本较 高。 花键联接适用于 定心精度较高、载荷 较大或经常滑动的联 接。
机械设计作业集(答案)
机械设计作业集（答案）第五章螺纹一、简答题1.相同公称直径的细牙螺纹和粗牙螺纹有何区别?答普通三角螺纹的牙型角为60 º，又分为粗牙螺纹和细牙螺纹，粗牙螺纹用于—般连接，细牙螺纹在相同公称直径时，螺距小、螺纹深度浅、导程和升角也小，自锁性能好，适合用于薄壁零件和微调装置。
细牙螺纹的自锁性能好，抗振动防松的能力强，但由于螺纹牙深度浅，承受较大拉力的能力比粗牙螺纹差。
2.螺栓、双头螺柱、紧定螺钉连接在应用上有何不同?答(1)普通螺栓连接：被连接件不太厚，螺杆带钉头，通孔不带螺纹，螺杆穿过通孔与螺母配合使用。
装配后孔与杆间有间隙，并在工作中不许消失，结构简单，装拆方便，可多个装拆，应用较广。
(2)精密螺栓（铰制孔螺栓）连接：装配间无间隙，主要承受横向载荷，也可作定位用，采用基孔制配合铰制扎螺栓连接。
(3)双头螺柱连接：螺杆两端无钉头，但均有螺纹，装配时一端旋入被连接件，另一端配以螺母，适于常拆卸而被连接件之一较厚时。
装拆时只需拆螺母，而不将双头螺栓从被连接件中拧出。
(4)螺钉连接：适于被连接件之一较厚(上带螺纹孔)、不需经常装拆、受载较小的情况。
一端有螺钉头、不需螺母。
(5)紧定螺钉连接：拧入后，利用杆末端顶住另一零件表面或旋入零件相应的缺口中以固定零件的相对位置。
可传递不大的轴向力或扭矩。
3.为什么多数螺纹连接都要求拧紧?预紧的目的是什么？答绝大多数螺纹连接在装配前都必须拧紧，使连接在承受工作载荷之前，预先受到力的作用。
这个预先加的作蝴用力称为顶紧JJ力。
预紧的目的在于增强连接的紧密性和可靠性，以防止被连接件在受力后出现松动、缝隙或发生滑移。
4.连接用螺纹已经满足自锁条件，为什么在很多连接中还要采取防松措施?答; 对于一般单线螺纹，螺旋升角小于螺旋副的当量摩擦角，本身能满足自锁条件，但是在冲击、振动或变载荷作用下，螺旋副摩擦力可能减小或瞬时消失，多次反复作用后，就可能松脱。
另外，在温度大幅度变化的情况下，反复的热胀冷缩，也会造成松脱。
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根据用途不同，平键可分为： (1) 普通平键—静联接（轮毂在轴上不移动）
圆头(A型) 方头(B型) 单圆头(C型)
(2) 薄型平键—静联接（高度为普通平键的60%-70%） （薄壁结构、空心轴、尺寸受限制处：承载能力较低） (3) 导向平键—动联接（轮毂在轴上移动）
(4) 滑键—动联接
普通平键应用最广。
普通平键与轮毂上键槽的配合较紧，属静联接。
导向平键和滑键与轮毂的键槽配合较松，属动联接。
普通平键应用极为广泛。 轴上圆头键槽可用指状铣刀加工，方头键槽用盘状铣刀加工。
平键的标注：b（宽）×h（高）×L（长）
标注：键18×100 GB1096-79 （A型键A不标） 例：键B18×100 GB1096-79 （B型键）
第六章
键、花键、无键连接和销
§ 6-1 键联接
§ 6-2 花键连接
§ 6-3 无键联接
§ 6-4 销联接
§6-1 键联接 （一）键连接的功能、分类、结构形式及应用
键是标准件。 功能：通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以 传递转矩，或实现轴上零件的轴向固定或轴 向滑动的导向。
平键 半圆键 楔键 切向键
●计算时按1.5个键计入
b. 增加键长： L≤(1.6~1.8)d
例1 已知减速器中某直齿圆柱齿轮安装在轴的两个支撑点间，齿轮和 轴的材料都是锻钢，用键构成静联接。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，需传递的转矩T=2200N· m，
载荷有轻微冲击，试设计此键联接。 解：1.选键的类型 一般8级以上精度的齿轮有定心要求，应选A型普通平键。 根据轴径d=70mm，查得键截面尺寸为宽b=20mm，高度h=12mm，参 考轮毂长度取键长度L=90mm 。
装拆
端部带螺纹的圆锥销
1.平键与轮毂组成动联接时，它的主要失效形式是工作面过度磨损。 ( ) ()
2.普通平键联接的主要失效形式是较弱零件的工作面被 压溃和磨损 3.键的截面尺寸b×h主要是根据( )来选择。 A．传递扭矩的大小 B．传递功率的大小 C．轮毂的长度 D．轴的直径 D
。
4.平键联接能传递的最大扭矩为T，现要传递的扭矩为1.5T，则应( A．把键长增大到1.5倍 B．把键宽增大到1.5倍 D C．把键高增大到1.5倍 D．安装一对平键
p
2 10 2620.8N m
3
2 10
3
[sp] 为键、轴、轮毂三者中最小的许用挤压应力
[p] 为键、轴、轮毂三者中最小的许用挤压应力
（2）半圆键连接强度计算
失效形式：工作面压溃、 剪切破坏（很少发生） 计算公式与平键静联接一样，但k应查标准，l≈L
3.增加联接强度的措施 a. 采用双键联接：
●注意布置：两个平键——180º 布置
两个半圆键——同一条母线上 两个楔键——90º ~120º 布置
（二）花键连接强度计算
失效形式：静联接——工作面被压溃
动联接——工作面过度磨损
强度计算时，假定载荷在键的工作面上均匀分布， 且压力的合力F作用在平均直径dm处，并引入载 荷分配不均匀系数y，则花键联接的强度校核式 为：
静联接：
2T 10 3 sp sp y zhld m
键的工作高度为： 矩形花键
动联接： 上两式中:
2T 10 3 p p y zhld m
y 0 .7 ~ 0 .8
Dd 2C 2 渐开线花键 a=30°，h=m h
a=45°，h=0.8m
[sp]、[p]为花键联接的许用挤压应力和许用压力
§ 6-3 无键联接
一、型面联接
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，它是无键联接的一种型式。
(1)
（1））普通平键
圆头(A型)用指状铣刀加工，固定良好，轴槽应力集中大。 方头(B型) 用盘铣刀加工，轴的应力集中小。 单圆头(C型) 用于轴端
（1）普通平键
(2)薄型平键—静联接（高度为普通平键的60～70%） （薄壁结构、空心轴、尺寸受限制处：承载能力较低）
圆头(A型) 方头(B型) 单圆头(C型)：用于轴端
由于型面联接要用到非圆形孔，以前因其加工困难，限制了型面联 接的应用。 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。
二、胀紧联接
胀紧联接是在毂孔与轴之间装入胀紧联接 套（简称胀套），在轴向力作用下，同时胀紧 轴与毂而构成的一种静联接。 胀套的尺寸选择： 各型胀套已标准化，选用时可根据轴、毂 尺寸及传递载荷大小，从标准中选择合适的型 号和尺寸。 选择时应满足： 传递转矩时 传递轴向力时
3 3
满足要求。
§6-2 花键联接
（一）花键连接的类型、特点和应用
花键连接是有外花键和内花键组成。花键联接是将具有均布的多
个凸齿的轴置于轮毂相应的凹槽中所构成的联接。其工作面是键
齿侧。
花键联接的特点（与平键相比） 优点： 1）受力较为均匀； 2）因槽较浅，齿根处应力集中较小，轴与轮毂的强度消弱较少； 3）齿数较多，总接触面积较大，因而可承受较大的载荷； 4）轴上零件与轴的对中性好； 5）导向性较好； 6）可用磨削的方法提高加工精度及连接质量。 缺点：齿根处仍有应力集中；需用专门设备加工；成本高。 适用：定心精度要求高、载荷大或经常滑移的连接。
8、楔键联接与平键联接相比，前者对中性 ①好；②差；③相同；④无法比较
。
9、半圆键联接具有
特点。
①对轴强度削弱小；②工艺性差、装配不方便；③调心性 好；④承载能力大
10、矩形花键联接采用______定心；渐开线花键联接采用 _______定心。
11、当轴作单向回转时，平键的工作面在 的工作面在键的 。 A.上、下两面 C.一侧面 B.上表面或下表面 D.两侧面 ，楔键
)。
5.键的“B18×100”的含义是 B型键，宽b=18mm，长度L=100mm
。
6.普通平键采用双键时，两键在周向应相隔 布置；用双楔键联 接时，两键在周向应相隔 布置；用双半圆键联接时，两 键则布置在 。
180°
90 °~120 °
同一条母线上（轴向同一直线上）
。
7.设计键联接的几项主要内容是：a按轮毂长度选择键的长度 b按要求选择键类型 c按内径选择键的剖面尺寸 d进行必要强 度校核，具体设计时一般顺序为( )。 A、 b-a-c-d B、 b-c-a-d C、a-c-b-d D、c-d-b-a B
工作面为两侧面 ，顶面与轮毂间要有间隙
3. 楔键：普通楔键、钩头楔键—静联接
4.切向键—静联接
工作面
（二）键的选择和键连接强度计算
2. 轮毂上键槽画法及尺寸标法
2.键连接强度计算
(1)平键连接强度计算
a. 静联接
失效形式：工作面压溃、 键的剪断（很少发生）
T: 传递的转矩；k: 键与轮毂键槽的接触高度；h:键的高度；l：键的工作长度；
8、 ②
9、 ③
10、内径
齿形
11、D A
作业
1、有一半联轴器与轴之间采用两个180分布的普通圆头平键联接。 已知平键尺寸为bhL=2214100 mm，轴径为80mm，许用挤 压应力为[sp]=80MPa。试计算该键联接所能传递的最大转矩。 解：
l L b 78mm
s kld 80 7 78 80 T 1.5 1.5
薄型平键的分析与普通平键一样
（3）导向平键
工作面为两侧面，顶面与轮毂间要有间隙
（4）滑键
2．半圆键—静联接
键呈半圆形，其侧面为工作面，键能在轴上的键槽中绕其圆心摆动， 以适应轮毂上键槽的斜度，安装方便。 优点：定心性较好，装配方便，尤其适用于锥形轴端与轮毂的连接。 缺点：轴上键槽较深。键槽对轴的强度削弱较大，用于轴端、轻载 场合。
T T
2T 传递联合作用的转矩和轴向力时 FR Fa2 Fa d 当一个胀套不满足要求时，可用两个以上的胀套串联使用，此时总的额 定载荷为： m为额定载荷系数。 T m m T
Fa Fa
2
胀紧联接
§ 6-4 销联接
圆柱销和圆锥销
2. 校核键联接的强度
查表6-2，取[sp]=110MPa，键的工作长度
l L b 70mm
F 2T 10 2 2200 10 sp 149.7 [s p ] kl kld 6 70 70
3 3
F 2T 10 2 2200 10 sp 99.8 [s p ] kl kld 6 1.5 70 70