第六章 键 、花键联接
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第六章-键-花键-无键连接和销连接教学内容
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 0.4~0.6
5.4
三.键连接的强度计算
1.平键连接的强度计算
失效形式：1）键与键槽的弱者被压溃（静连接） 2）键与键槽工作面的磨损（动连接）
1. 类型的选择：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：
1）需传递扭矩的大小；
2）是否有相对运动,滑动距离的长短；
3）连接中对心性的要求；
4）是否有轴向定位； 5）键在轴上的位置（中、端）等。
由轮毂的长度定：等于或 者略小于轮毂的长度
所选长度应符合国标中规
Hale Waihona Puke 定的长度系列。2. 尺寸的选择： 主要尺寸 bh与长度L
120o ~130o
d
材料（σB≥ 600MPa ）：45钢、20钢、Q235钢
键连接的设计：
已知：减速器中直齿圆柱齿轮只能装在轴的两个支撑点间， 齿轮和轴的材料都选择锻钢，用键构成静连接。齿轮的精度为7级， 装齿轮处的轴颈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。试设计此键连接。
一.键连接的功用和类型
功用 1)实现轴和轴上零件之间的周向固定；
2)传递扭矩； 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。
键连接的类型、工作原理及特点
❖普通平键
❖平键 ❖薄型平键
实现静连接
❖导 向 键：用于轴向移动位移不大的情况 实现动连接
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 0.4~0.6
5.4
三.键连接的强度计算
1.平键连接的强度计算
失效形式：1）键与键槽的弱者被压溃（静连接） 2）键与键槽工作面的磨损（动连接）
1. 类型的选择：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：
1）需传递扭矩的大小；
2）是否有相对运动,滑动距离的长短；
3）连接中对心性的要求；
4）是否有轴向定位； 5）键在轴上的位置（中、端）等。
由轮毂的长度定：等于或 者略小于轮毂的长度
所选长度应符合国标中规
Hale Waihona Puke 定的长度系列。2. 尺寸的选择： 主要尺寸 bh与长度L
120o ~130o
d
材料（σB≥ 600MPa ）：45钢、20钢、Q235钢
键连接的设计：
已知：减速器中直齿圆柱齿轮只能装在轴的两个支撑点间， 齿轮和轴的材料都选择锻钢，用键构成静连接。齿轮的精度为7级， 装齿轮处的轴颈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。试设计此键连接。
一.键连接的功用和类型
功用 1)实现轴和轴上零件之间的周向固定；
2)传递扭矩； 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。
键连接的类型、工作原理及特点
❖普通平键
❖平键 ❖薄型平键
实现静连接
❖导 向 键：用于轴向移动位移不大的情况 实现动连接
键、花键联接特点和形式
●静联接的强度条件：
强度条 p2件 T d1k30lp
b.动联接
失效形式：工作面过度磨损
●动联接的强度条件：
强度条 p2件 T130p
dkl
T 传递转矩 , N m
k 键与轮毂的接触高度 , k 0 .5 h
h 键高
b 键宽
l 键的工作长度
圆头 l L b
方头 l L
半圆头 l L b 2
两个半圆键——同一条母线上 两个楔键——900~1200布置
●计算时按1.5个键计入
§6-2 花键联接
一．类型（内外之分）. 1．矩形花键：轻系列用于静联接、轻载
中系列用于中等载荷
☆定心方式：小径定心 内、外花键均可用磨削的方法加工。
2．渐开线花键：
α=30°时齿顶高0.5m，用于较大载荷，静动皆可 α=45°时齿顶高0.4m，对轴的削弱比30°的小，用于 载荷较小直径较小的静联接、特别是薄壁零件。
3．楔键：普通楔键、钩头楔键—静联接
工作面为上下两面 ，侧面与键槽间要有间隙
☆☆能承担单向轴向力，既起周向定位作用，也起单向 轴向定位作用 。但会引起偏心和偏斜，主要用于定心 精度要求不高和低转速的场合。
1：100
工作面
方头楔键 钩头楔键 圆头楔键
4．切向键—静联接
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。单个时只 能传递单向转矩，传递双向转矩时必须用方向相反的 双键且夹角为120°。一般用于直径大于100cm的 轴上，如大型带轮、飞轮
不起轴向定位作用，不能承担轴向力。 (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)
键连接(第6章)
（2）弹性环联接（亦称胀紧联接） 弹性环联接是利用轴、毂孔和锥形弹性环之 间接触面上产生的摩擦力来传递转矩和轴向力的。
(3)圆锥面过盈联接——轴端 液压装卸法：装、卸时注入高压油（过盈量大、重载） 螺纹联接:毂微量移动（过盈小、轻载）
6.4 销 联 接
圆柱销靠过盈配合固定在销 孔中，经多次装拆会降低定位 精度和可靠性。
对动联接
p F 2000 T p k l kld
式中 T为传递的转矩；k为键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h， h为键的高度；l为键的工作长度，圆头平键（A型）：l=Lb，平头平键（B型）l=L，半圆头平键（C型）l=L-b/2； [σ]p、[p]为许用挤压应力和许用比压，应按键、轴、轮 毂三者中性能最弱的材料选择。
导向平键 特点：具有普通平键特点外， 1）轴上零件可作轴向移动，键起导向作用，动联接； 2）键较普通平键长，键必须用螺钉固定在键槽中；
导向键——键不动，轮毂轴向移动
滑键——键随轮毂移动
(2) 半圆键联接
特点：1）工作面为键的侧面， 依靠键与键槽侧面的挤压 传递转矩； 2）自动调整； 3）键槽对轴的削弱较大。
第六章 键联接和花键联接
定义：用键作为联接件，把轴和轴上零件的轮毂联接起来。 作用：传递转矩，实现轴上零件的周向固定，有时可实现轴上 零件的轴向固定或轴向滑动的导向。 类型：键联接、花键联接、过盈配合联接、无键联接等。
6.1 键联接
(1) 平键联接：分为普通平键联接、薄型平键、导向平键、
滑键 特点： 1）工作原理：以键两侧作工作面，依靠工作面上的挤压传递 转矩； 2）键的顶部与槽的底部有间隙，因此对中性较好； 3）结构简单，装拆方便；
其设计为选择性设计，包括类型选择和尺寸选择，然后进行强 度校核。 1．类型选择 2．尺寸选择 根据轴径D，按标准确定zxDxdxb（齿宽），同时确定定心 方式。 3．强度校核计算 受力：与平键受力相同 失效形式：压溃（静联接），磨损（动联接） 计算准则：挤压强度准则σP≤[σ]p； 耐磨性准则 p≤[p] 。
机械设计课件-键-花键联接
§6-4 销联接
§6-4
销联接
按作用分：定位销、联接销、安全销 ① 圆柱销， 起定位作用， 靠过盈配合固 定。经常拆卸 会降低定位精 度和可靠性。
Hale Waihona Puke ②圆锥销， 起定位作用。 常用于锥度 1:50．装配方 便，定位精度 高，多次拆卸 不会影响定位 精度。当大端 有螺纹时,用 于拆卸销。
安全装置中的过载元件
第六章键、花键、无键联接和 销联接
第六章键、花键、无键联接和销联接 （可拆联接）
§ 6-1键联接
键连接：用于轴与毂联接，传递转矩MT， 起周向定位作用，是一种标准件。
一、键连接的分类及其结构形式 1、类型 键
平键
半圆键
楔键
切向键
普 通 平 键
导 向 平 键
滑 键
普 通 楔 键
钩 头 楔 键
单 向
双 向
p
,表6-1 （轮毂材料）
强度不够时，用双键且对称布置，以1．5个键重校核
2.导向平键和滑键 （1）失效形式：工作面过度磨损 （2）计算准则：按压力进行 条件性计算
2T 10 p p kld
3
许用挤压应力
p ,表6-1
注：其他键联接按强度计算参看教材
§ 6-2 花键联接
1.失效形式:
{
静联接：工作面被压溃 动联接：工作面过度磨损
2.强度条件：
静联接：
p
2T 10 p zhldm
3 3
动联接：
2T 10 p p zhldm
载荷分配不均系数=0.7～0.8齿数多时取小值
工作高度
Dd h 2C 2
C为倒角尺寸
渐开线花键：
第六章键联接
第六章 键、花键、无键连接和销联接一．典型例题分析【例题一】直径d=80mm 的轴端安装一钢制直齿圆柱齿轮，轮毂长L=1.5d ，工作时有轻微冲击。
试确定平键联接尺寸，并计算其能传递的最大转矩。
[解题要点]（1）根据直径以及轮毂长在键长系列中选键；（2）将键的强度条件公式变形，可得到键所能传递的转矩。
[解题过程]根据轴径d=80mm ，查表得键的尺寸为剖面b=22mm ，h=14mm根据轮毂的长度L=1.5d=1.5×80=120mm从键长系列中，取键的公称长度100mm键的标记 键22×100 GB 1096-79键的工作长度为l=L-b=100-22=78mm键与轮毂键槽接触高度为k=h/2=7mm根据齿轮材料为钢,工作时有轻微冲击,取许用挤压应力[]a p MP 110=σ 根据普通平键联接的强度条件公式[]p p kld T σσ≤⨯=3102 可求得键连接传递的最大转矩为[]m N kld T p ⋅=⨯⨯⨯==4.24022000110807872000max σ【例题二】图示变速箱中的双联滑移齿轮采用矩形花键联接。
已知：传递转矩T ＝140N·m，齿轮在空载下移动，工作情况良好，轴径D ＝28mm ，齿轮轮毂长L=40mm ，轴及齿轮均采用钢制并经热处理，硬度值≤40HRC，试选择矩形花键尺寸及定心方式，校核联接强度。
[解题要点]（1）根据轴径选择花键型号；（2）根据花键连接强度条件公式对连接强度进行校核，然后判断是否满足强度。
[解题过程]由手册查得中系列矩形花键的齿数为6，外径28mm ，内径23mm ，花键型号：6×23×28×6，采用小径定心。
齿顶倒角3.0=Cmm ，2.0=r mm 。
平均直径mm d D d m 5.25223282=+=+= 齿的接触高度mmC dD h 9.13.022232822=⨯--=--= 取齿的接触线长度mm l40= 载荷不均匀系数8.0=ψ由轴和齿轮的材料及热处理方式，查表[]a p MP 120=σ根据花键静连接强度条件公式：a m p MP zhld T 1.305.25409.168.010********3=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=ψσ<a MP 120强度足够。
机械零件第六章
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§6-2
花键联接
（一）花键联接的类型、特点和应用
组成： 由具有内花键的花键孔和具有外花键的花键轴构成。
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特点： 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，故联接受力较为均匀； 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）轴上零件与轴的对中性好，这对高速及精密 机器很重要； e）导向性好，这对动联接很重要； f） 可用磨削的方法提高加工精度及联接质量。
dm d f
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f
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§6-3
（一）型面联接
无键联接
非圆截面柱体的型面联接 ： 由光滑非圆剖面的轴与相应的毂孔构成的联接
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特点： 优点： 装拆方便、能保证良好的对中性；型接面上没有应 力集中源造成的影响；能比平键联接传递更大的转矩。 缺点： 加工复杂。所以实际中应用较少。
动联接时许用压 强[p]
钢
50
40
30
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2.半圆键联接
2T 10 p [ ] p kld
3
（MPa）
注意:在进行强度计算校核后，如果强度不够，可采用双键。 这时应考虑键的合理布置。两个平键最好布置在沿周向相隔 180°；考虑到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。
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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，多用于静联 接或轻载联接；中系列用于中等载荷。
6 第六章 键和花键连接解析
工作面
采用双键时，不能相隔180°,应位于轴的同一母线上。
3、楔键联接
1： 100
工作面
方头楔键 钩头楔键 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 特 点 ：适用于低速轻载、精度要求不高。对中性较差， 力有偏心。不宜高速和精度要求高的联接，变载下 易松动。钩头只用于轴端联接，如在中间用键槽应 比键长2倍才能装入。且要罩安全罩
2000 T 动联接（耐磨性条件）： P = ≤ [P] ψzhldm
（表6-3）
T——传递扭矩（N.m） Z——花键齿数 l ——键齿工作长度（mm）dm——花键的平均直径 ψ——载荷分布不均系数 h——键齿侧面工作高度（mm） [σ p ]：许用挤压应力，查表 [p]：许用压力，查表。
§6—3 无键联接
普通平键的主要尺寸 （表6-1）
失效形式：压溃（静联接——键、轴、毂中较弱者） 磨损（动联接） 键的剪断（较少） 1、平键联接的强度校核 a)
N 1000 T / 挤压强度条件为：σP = = kl kl
d
2
=
2000 T
kld
≤ [ σ ]P
允许传递的扭矩： T =
1 kld[ σ ] P 2
3、定心方式： 矩形——内径定心； 渐开线——齿面定心； 其它 定心 方式
4、渐开线花键特性： （1）齿对称布置，受载均匀； （5）可用于“动”、“静”；
（2）齿浅，应力集中↓；
（3）承载↑； （4）定心好；
（6）渐开线较矩形根部↑，承
载↑， 定心精度高，宜用于载
荷大、尺寸大场合。
三角形花键——齿数较多，齿较小，对轴强度削弱小。 适于轻载、直径较小时及轴与薄壁零件 的联接，应用较少
采用双键时，不能相隔180°,应位于轴的同一母线上。
3、楔键联接
1： 100
工作面
方头楔键 钩头楔键 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 特 点 ：适用于低速轻载、精度要求不高。对中性较差， 力有偏心。不宜高速和精度要求高的联接，变载下 易松动。钩头只用于轴端联接，如在中间用键槽应 比键长2倍才能装入。且要罩安全罩
2000 T 动联接（耐磨性条件）： P = ≤ [P] ψzhldm
（表6-3）
T——传递扭矩（N.m） Z——花键齿数 l ——键齿工作长度（mm）dm——花键的平均直径 ψ——载荷分布不均系数 h——键齿侧面工作高度（mm） [σ p ]：许用挤压应力，查表 [p]：许用压力，查表。
§6—3 无键联接
普通平键的主要尺寸 （表6-1）
失效形式：压溃（静联接——键、轴、毂中较弱者） 磨损（动联接） 键的剪断（较少） 1、平键联接的强度校核 a)
N 1000 T / 挤压强度条件为：σP = = kl kl
d
2
=
2000 T
kld
≤ [ σ ]P
允许传递的扭矩： T =
1 kld[ σ ] P 2
3、定心方式： 矩形——内径定心； 渐开线——齿面定心； 其它 定心 方式
4、渐开线花键特性： （1）齿对称布置，受载均匀； （5）可用于“动”、“静”；
（2）齿浅，应力集中↓；
（3）承载↑； （4）定心好；
（6）渐开线较矩形根部↑，承
载↑， 定心精度高，宜用于载
荷大、尺寸大场合。
三角形花键——齿数较多，齿较小，对轴强度削弱小。 适于轻载、直径较小时及轴与薄壁零件 的联接，应用较少
第6章键、花键联接
杜永平 键和花键联接
2、分类（按齿形划分） 、分类（按齿形划分） 矩形花键(parallel-sided spline) ① 矩形花键 渐开线花键（ ② 渐开线花键（involute spline） ） 定心精度高 定心稳定性好 工艺性好 工 三角形花键(triangular spline) 艺性好 ③ 三角形花键 齿根强度低 制造精度高 齿数多 应力集中较大 根部强度大 对轴强度削弱小 适用于轻载或薄壁零件 应力集中较小 易于对中
杜永平 键和花键联接
6、胀大量和缩小量 、 包容件外径的胀大量： 包容件外径的胀大量：
2
∆ d 2 max
2 p max d 2 d = 2 2 E 2 (d 2 − d )
2
被包容件内径的缩小量： 被包容件内径的缩小量：
∆d1min
杜永平
2 pmax d1d = 2 2 E1 ( d − d1 )
d +d C1 = 2 − µ1 d −d
2 2 1 2 1
2 d2 + d 2 C2 = 2 − µ2 2 d2 − d
d1、d2—被包容件的内径和包容件的外径 被包容件的内径和包容件的外径 µ1、µ2—被包容件和包容件的波桑比 被包容件和包容件的波桑比
杜永平 键和花键联接
压入法装配 δmin=∆min+2u =∆min+0.8（Rz1+Rz2） （ 2u——配合面被擦去部分的高度之 配合面被擦去部分的高度之 和，µm Rz1 、 Rz2——配合表面微观不平度 配合表面微观不平度 的十点高度， 的十点高度，µm
键和花键联接
Hale Waihona Puke l——键的工作长度 键的工作长度 d——轴的直径 轴的直径 [σp]——最弱零件的许用挤压应力，查表 最弱零件的许用挤压应力， 最弱零件的许用挤压应力 p——最弱零件的许用压力，查表。 最弱零件的许用压力， 最弱零件的许用压力 查表。
2、分类（按齿形划分） 、分类（按齿形划分） 矩形花键(parallel-sided spline) ① 矩形花键 渐开线花键（ ② 渐开线花键（involute spline） ） 定心精度高 定心稳定性好 工艺性好 工 三角形花键(triangular spline) 艺性好 ③ 三角形花键 齿根强度低 制造精度高 齿数多 应力集中较大 根部强度大 对轴强度削弱小 适用于轻载或薄壁零件 应力集中较小 易于对中
杜永平 键和花键联接
6、胀大量和缩小量 、 包容件外径的胀大量： 包容件外径的胀大量：
2
∆ d 2 max
2 p max d 2 d = 2 2 E 2 (d 2 − d )
2
被包容件内径的缩小量： 被包容件内径的缩小量：
∆d1min
杜永平
2 pmax d1d = 2 2 E1 ( d − d1 )
d +d C1 = 2 − µ1 d −d
2 2 1 2 1
2 d2 + d 2 C2 = 2 − µ2 2 d2 − d
d1、d2—被包容件的内径和包容件的外径 被包容件的内径和包容件的外径 µ1、µ2—被包容件和包容件的波桑比 被包容件和包容件的波桑比
杜永平 键和花键联接
压入法装配 δmin=∆min+2u =∆min+0.8（Rz1+Rz2） （ 2u——配合面被擦去部分的高度之 配合面被擦去部分的高度之 和，µm Rz1 、 Rz2——配合表面微观不平度 配合表面微观不平度 的十点高度， 的十点高度，µm
键和花键联接
Hale Waihona Puke l——键的工作长度 键的工作长度 d——轴的直径 轴的直径 [σp]——最弱零件的许用挤压应力，查表 最弱零件的许用挤压应力， 最弱零件的许用挤压应力 p——最弱零件的许用压力，查表。 最弱零件的许用压力， 最弱零件的许用压力 查表。
第六章键连接和花键连接选用
3.螺钉联接 4.紧定螺钉联接
图6-13 双头螺柱联接 拧入深度H，当螺孔材料为：
钢或青铜H≈ 铸铁H=(1.25~1.5) 铝合金H=(2~2.5) =(0.3~0.5)d =(0.7~1.2)d
A.tif
第六章键连接和花键连接选用
二、螺纹联接件与螺纹联接的基本类型及应用
一、键联接的类型、特点和应用
2.半圆键联接
图6-2 导向平键和滑键联接 a)导向平键联接 b)滑键联接
第六章键连接和花键连接选用
一、键联接的类型、特点和应用
3.楔键联接和切向键联接
图6-3 半圆键联接 a)结构图 b)应用场合
第六章键连接和花键连接选用
一、键联接的类型、特点和应用
图6-4 楔键联接
第六章键连接和花键连接选用
一、螺纹的形成及主要参数
(8)牙型斜角β 轴向剖面内，螺纹牙型两侧边与螺纹轴线的垂线间的夹 角。 (9)螺纹接触高度h 内、外螺纹相互旋合后，螺纹接触面的径向距离。
第六章键连接和花键连接选用
一、螺纹的形成及主要参数
表6-4 直径与螺距、粗牙普通螺纹基本尺寸
第六章键连接和花键连接选用 Nhomakorabea一、螺纹的形成及主要参数
表6-4 直径与螺距、粗牙普通螺纹基本尺寸
第六章键连接和花键连接选用
二、螺纹联接件与螺纹联接的基本类型及应用
表6-5 螺纹联接件的结构特点及应用
第六章键连接和花键连接选用
二、螺纹联接件与螺纹联接的基本类型及应用
表6-5 螺纹联接件的结构特点及应用
第六章键连接和花键连接选用
第六章键连接和花键连接选用
二、平键联接的选择和计算
图6-6 平键联接的压溃计算
第六章键连接和花键连接选用
机械设计：第六章 键、花键联接
56~220 7.5
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。
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。
6第六章 键花键联接
T Nhomakorabead
工作面
120˚ ~130˚
毂
轴
1:100
T
d
§6-1键 联 接
二、键的选择和强度校核 1．键的尺寸选择 平键的尺寸主要是键的截面尺寸b×h及键长L。 b×h根据轴径d由标准中查得， 键的长度L参考轮毂的长度B确定，一般应略短于轮毂长，并符合标准中规定的 尺寸系列，键长由结构确定，而不是由强度确定，一般:B-L=(5—10)mm 2．平键联接的失效和强度校核 详细说明
不良 中等 良好 不良 中等 良好
15~20 20~30 25~40 ----------
25~35 30~60 40~70 3~10 3~15 10~20
§6－3 无键连接
一、型面连接 型面连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连接， 它是无键连接的一种型式。 由于型面连接要用到 非圆形孔，以前因其加工 困难，限制了型面连接的 应用。
§6－4 销连接
定位销 连接销 安全销
潘存云教授研制
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
圆柱销
特点：为过盈配合，经多次拆 装后，定位精度会降低；有u8、 m6、h8、h11四种直径偏差可供 选择，以满足不同要求。
潘存云教授研制
型面连接的特点： (1)装拆方便，对中性好；
(2)连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； 但随着成型工艺的发展，促进了型面连接的应用。 (4)切削加工有难度，不易保证配合精度。
常用连接型面有：
D D
带切口的圆形
电风扇
方形
六边形
等距曲线
二、胀紧连接
工作面
120˚ ~130˚
毂
轴
1:100
T
d
§6-1键 联 接
二、键的选择和强度校核 1．键的尺寸选择 平键的尺寸主要是键的截面尺寸b×h及键长L。 b×h根据轴径d由标准中查得， 键的长度L参考轮毂的长度B确定，一般应略短于轮毂长，并符合标准中规定的 尺寸系列，键长由结构确定，而不是由强度确定，一般:B-L=(5—10)mm 2．平键联接的失效和强度校核 详细说明
不良 中等 良好 不良 中等 良好
15~20 20~30 25~40 ----------
25~35 30~60 40~70 3~10 3~15 10~20
§6－3 无键连接
一、型面连接 型面连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连接， 它是无键连接的一种型式。 由于型面连接要用到 非圆形孔，以前因其加工 困难，限制了型面连接的 应用。
§6－4 销连接
定位销 连接销 安全销
潘存云教授研制
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
圆柱销
特点：为过盈配合，经多次拆 装后，定位精度会降低；有u8、 m6、h8、h11四种直径偏差可供 选择，以满足不同要求。
潘存云教授研制
型面连接的特点： (1)装拆方便，对中性好；
(2)连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； 但随着成型工艺的发展，促进了型面连接的应用。 (4)切削加工有难度，不易保证配合精度。
常用连接型面有：
D D
带切口的圆形
电风扇
方形
六边形
等距曲线
二、胀紧连接
第六章 键、花键、无键连接和销连接
B
14
≈d/2
三) 键联接的强度计算
1．平键联接受力分析
联接工作面（侧面） ——受挤压力F
F 2T N d
键的截面——受剪力： F 2T N d
式中：T——转矩，N·mm d——轴的直径，mm
k
F
F
T 平键联接受力情况
15
2．失效形式及计算准则
失效 形式
联接工作 静联接——较弱零件（通常是轮毂）被压溃。 主要失效形式
缺点：键槽较深，对轴的强度削弱较大。
主要用于载荷较轻的静联接，尤其适用于锥形轴与轮毂的联接。 5
普通楔键
楔键联接
N
fN
工作面
T
1∶100
钩头楔键
fN N
工作原理——键的上下两面为工作面，其上表面和轮毂槽底均有1：100的斜
度。装配时，将键沿轴向打入轴和轮槽内，工作表面上产生很大的正压力， 工作时，依靠工作面上正压力产生摩擦力传递转矩T.
导向平键是一种较长的平键，键用螺钉固定在轴的键槽中，轴上零件可 沿键作轴向滑移。常用于轴上零件轴向位移量不大的场合。 变速箱齿轮
12
滑键——用于动联接，轴上铣出较长的键槽，滑键固定在轮毂上，
轴上零件带动键在轴上键槽中作轴向滑移。用于轴上零件轴向位移量较 大的场合。
13
二）键的选择
1. 键的类型选择——键的类型应根据连接的结构特点，使用要求和 工作条件来选择。
L
h
l
l =L
盘铣刀加工键槽
但对于尺寸较大的键需用紧 定螺钉将键固定在轴上键槽 中。
10
L
3) 单圆头平键（C型）
单圆头平键具有A、B键的特点
轴上键槽用指状铣刀加工，轴槽与
第六章 键、花键、无键联接和销联接
切向键连接
• 切向键连接的结构 • 切向键是由一对 斜度为1：100的 楔键组成 • 切向键的工作原理 • 靠工作面上的挤压力和轴与轮毂间和摩擦力来传递转矩。 • 用一个切向健时，只能传递单向转矩；当要传递双向转矩时， 必须用两个切向键，两者间的夹角为120°～130°。 • 特点：由于切向键对轴的削弱较大，因此常用于直径大于 100mm的轴上。
销的设计计算
• （1）定位销:小载荷，不作强度校核。直径由结构确定，数目 一般不少于2个。销装入被连接件内的长度，为销直径1～2倍。 • （2）连接销的类型：工作要求选定，尺寸可根据连接的结构 特点按经验或规范确定，再按剪切和挤压强度条件进行校核。 • （3）安全销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。
第六章 键、花键、无键连接和销连接
• 6.1 键连接 • 6.2 花键连接
• 6.3 无键连接
• 6.4 销连接
6.1 键连接
1 键连接的功能、分类、结构型式及应用
键是一种标准零件，其功能： （1）实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩 （2）实现轴上零件的轴向固定 （3）实现轴上零件的轴向滑动的导向 键连接的主要类型
• 花键连接强度计算
静连接
动连接
• ψ——载荷分配不均匀系数,与齿数多少有关,一般取 ψ=0.7～0.8,齿数多时取偏小值；
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了轻系列和 中系列两个系列。 • 矩形花键的定心方式 :小径定心 • 特 点 • （1）定心精度高； • （2）定心的稳定性好；
• （3）能用磨削的方法消除热处理引起的变形。
渐开线花键
• 渐开线花键的齿廓为渐开线，齿顶高分别为0.5m和0.4m(模数) • 与渐开线齿轮相比：（1）渐开线花键的齿较短；（2）齿根较宽； （3）不发生根切的最小齿数较少。 • 渐开线花键的优点 : • 当传递的转矩较大且轴径也大时宜采用30°渐开线花键连接。 • 45°的渐开线花键特别适用于薄壁零件的轴毂连接。 • 渐开线花键的定心方式为齿形定心：有利于各齿均匀承载。
机械设计：第六章 键、花键、无键联接和销联接
– Z1型 – Z2型 – 其它查国标 GB/T 5867-1986
Z1型胀紧联接
Z2型胀紧联接
6-4 销联接－按外形分类
1、圆柱销 2、圆锥销 3、槽销 4、销轴 5、开口销等
销联接－按功能分类
销联接
销联接
销联接
销 联 接 孔 板 应 力 分 布
6-4 销联接
第六章 要点
第六章 键、花键、无键联接 和销联接
6-1 键联接（主要用于周向联接） 1、键联接的功能、分类、结构型式及应
用
– 平键：普通平键、薄型平键、导向平键、滑 键
– 半圆键 – 楔形键 – 切向键：普通楔键、钩头楔键
平键的类型
导向平键、滑键结构
半圆键联接结构
楔键联接的结构
切向键联接的结构
平键联接的强度计算
1、平键的选择与强度或耐磨性计算*
– 计算设计** – 键联接的结构设计
2、花键的类型与选择设计计算（强度或 耐磨性计算）**
– 结构设计（定心方式） – 计算原理 3、了解型面联接、胀紧联接与销联接
普通平键：
Байду номын сангаас
＝
p
2T 103 kld
[ p ]
导向平键、滑键：p 2T 103 [ p] kld
半圆键、楔键强度计算 挤压强度
切向键强度计算－挤压强度
2、键的选择和键联接的强度计 算
键的选择
– 键联接的强度计算
平键（挤压强度） 导向键和滑键（耐磨性） 半圆键—具有调心作用 楔键—轴向固定，同轴度差 切向键—能传递较大扭矩，用于直径大的轴
– 矩形花键联接（小径定心）
轻系列（用于静联接和轻载联接） 中系列（用于中等载荷联接）
Z1型胀紧联接
Z2型胀紧联接
6-4 销联接－按外形分类
1、圆柱销 2、圆锥销 3、槽销 4、销轴 5、开口销等
销联接－按功能分类
销联接
销联接
销联接
销 联 接 孔 板 应 力 分 布
6-4 销联接
第六章 要点
第六章 键、花键、无键联接 和销联接
6-1 键联接（主要用于周向联接） 1、键联接的功能、分类、结构型式及应
用
– 平键：普通平键、薄型平键、导向平键、滑 键
– 半圆键 – 楔形键 – 切向键：普通楔键、钩头楔键
平键的类型
导向平键、滑键结构
半圆键联接结构
楔键联接的结构
切向键联接的结构
平键联接的强度计算
1、平键的选择与强度或耐磨性计算*
– 计算设计** – 键联接的结构设计
2、花键的类型与选择设计计算（强度或 耐磨性计算）**
– 结构设计（定心方式） – 计算原理 3、了解型面联接、胀紧联接与销联接
普通平键：
Байду номын сангаас
＝
p
2T 103 kld
[ p ]
导向平键、滑键：p 2T 103 [ p] kld
半圆键、楔键强度计算 挤压强度
切向键强度计算－挤压强度
2、键的选择和键联接的强度计 算
键的选择
– 键联接的强度计算
平键（挤压强度） 导向键和滑键（耐磨性） 半圆键—具有调心作用 楔键—轴向固定，同轴度差 切向键—能传递较大扭矩，用于直径大的轴
– 矩形花键联接（小径定心）
轻系列（用于静联接和轻载联接） 中系列（用于中等载荷联接）
第六章 键联接
轴径 30
45
第六章 键、花键、无键、和销联接
6.1 键联接
一、概述 • 功能：用于轴和榖的周向联接，传递转矩，导向，轴
向定位等
• 特点：标准件，直接选用
• 类型：平键联接，半圆键联接，楔键联接，切向键联
接等
1、平键联接 工作特点：靠键的侧 面工作，不能承受轴向 力,键顶与榖底有间隙 分类： •普通平键 A型 B型 C型
4、切向键联接：由一对斜度为1：100的楔键组成，被联接
的轴和榖都制有相应键槽；当需要传递双向转矩时，需用两个 切向键，两者夹角为120°-130°；这种联接对轴的削弱较大， 一般常用于直径d大于100mm的轴,例如矿山用的大型绞车的卷 筒轴或齿轮轴
二、键的选择和键联接的强度计算 1、键的选择：
l L b 90 20 70m m k 0.5h 0.5 12 6m m
2T 103 2 2200103 p 149.7 MPa dkl 70 70 70
查表6-2：
相差较大，曲双 键，180°对称 布置
[ p ] 100 ~ 120MPa
• 类型的选择——由联接的结构特点，使用要求、工作条件确定
• 尺寸的选择——平键 按轴径d确定键宽b和键高h 按轮榖长度L´确定键长L，一般L略小于或等于 L´ ， 而L´=(1.5~2)d
2、键联接的强度计算
平键
• 静联接：失效形式——工作面被压溃 强度校核——按工作面挤压应力校核
2T 10 p [ p ] dkl 式中：T 传递的转矩，NM d 轴径,mm k 键与榖的接触高度 k 0.5h, mm 键的工作长度 A型 : l L b; B型 : l L l [ p ] 许用挤压应力,MPa（表6-2）取键、
45
第六章 键、花键、无键、和销联接
6.1 键联接
一、概述 • 功能：用于轴和榖的周向联接，传递转矩，导向，轴
向定位等
• 特点：标准件，直接选用
• 类型：平键联接，半圆键联接，楔键联接，切向键联
接等
1、平键联接 工作特点：靠键的侧 面工作，不能承受轴向 力,键顶与榖底有间隙 分类： •普通平键 A型 B型 C型
4、切向键联接：由一对斜度为1：100的楔键组成，被联接
的轴和榖都制有相应键槽；当需要传递双向转矩时，需用两个 切向键，两者夹角为120°-130°；这种联接对轴的削弱较大， 一般常用于直径d大于100mm的轴,例如矿山用的大型绞车的卷 筒轴或齿轮轴
二、键的选择和键联接的强度计算 1、键的选择：
l L b 90 20 70m m k 0.5h 0.5 12 6m m
2T 103 2 2200103 p 149.7 MPa dkl 70 70 70
查表6-2：
相差较大，曲双 键，180°对称 布置
[ p ] 100 ~ 120MPa
• 类型的选择——由联接的结构特点，使用要求、工作条件确定
• 尺寸的选择——平键 按轴径d确定键宽b和键高h 按轮榖长度L´确定键长L，一般L略小于或等于 L´ ， 而L´=(1.5~2)d
2、键联接的强度计算
平键
• 静联接：失效形式——工作面被压溃 强度校核——按工作面挤压应力校核
2T 10 p [ p ] dkl 式中：T 传递的转矩，NM d 轴径,mm k 键与榖的接触高度 k 0.5h, mm 键的工作长度 A型 : l L b; B型 : l L l [ p ] 许用挤压应力,MPa（表6-2）取键、
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第六章 键 、花键联接
本章内容：：平键和花键联接的分类及特点 失效形式及强度计算
本章重点：：平键联接的类型及选择 尺寸确定及强度计算
键联接的选择计算的特殊性： 先查标准选择尺寸再校核强度
§6—1 键 联 接
功用：主要实现零件在轴上的周向固定并传递 转矩（静联接），还可实现轴上零件 的轴向固定或轴向移动（动联接 ）
1.静联接(普通平键)
Ａ(圆头)型：立铣刀，键定位好，轴应力集中大。 Ｂ(平头)型：盘铣刀，轴向键无定位，应力集中小。 Ｃ(单圆头)型：立铣刀加工，用于轴端
2.动联接┌导向平键：键固定于轴上, 滑移距离小 └滑键：键固定于轮毂上,滑移距离大
失效形式 静联接： 工作面挤溃，键剪断 动联接： 工作面磨损。
特点：结构简单，装折方便，对中性好， 承载能力大，应用广泛。
采用双键：承载能力不够时采用,按 180°布置。 一对平键只按1.5 个键计算。
二. 半圆键:
结构: 键为半圆板, 键两侧与键槽配合, 键上端面 与轮毂键槽底面有间隙, 键在轴上键槽中能 绕其圆心转动。
工作原理: 同平键
构造与加工: ┌键：用圆钢切制或冲压后磨削 └键槽: 盘状铣刀加工 失效形式: 键剪断, 工作面压溃。 特点: 便于安装, 对中好, 用于锥形轴端,
但对轴削弱大。 采用双键：承载能力不够时用, 沿同一母线布置
三. 楔键
结构: 1.键的上表面及键槽底面有1:100 斜度 2.键侧与键槽有间隙 , 上下面楔紧 3.可实现单向轴向固定。
工作原理: 靠上下工作面挤紧的摩擦力传递转矩
失效形式: 工作面压溃
构成与加工 (轴上键槽): ┌圆头楔键: 立铣刀加工 ; 先置键 , 后楔入轮毂 └平头、钩头楔键: 盘铣刀, 轮毂先装再楔入键。 特点: 可实现轮毂在轴上单向轴向固定; 但楔紧产生偏心,
分类┌松联接 ┌平键 ┌普通平键 （静联接）
│
│
└导向平键 （动联接 ）│来自└半圆键（静联接）
└紧联接-- 楔键 （静联接，单向轴向固定）
（一）键联接分类介绍 一. 平键联接:
键两侧与键槽相配合 ( 静联接为 过渡配合, 动联接为间隙配合),上端面与轮毂键槽底面有间隙。 两侧面是工作面，靠键两侧面与键槽的挤压传递转矩。
对中性差, 不适于高速及对中要求高的场合。
本章内容：：平键和花键联接的分类及特点 失效形式及强度计算
本章重点：：平键联接的类型及选择 尺寸确定及强度计算
键联接的选择计算的特殊性： 先查标准选择尺寸再校核强度
§6—1 键 联 接
功用：主要实现零件在轴上的周向固定并传递 转矩（静联接），还可实现轴上零件 的轴向固定或轴向移动（动联接 ）
1.静联接(普通平键)
Ａ(圆头)型：立铣刀，键定位好，轴应力集中大。 Ｂ(平头)型：盘铣刀，轴向键无定位，应力集中小。 Ｃ(单圆头)型：立铣刀加工，用于轴端
2.动联接┌导向平键：键固定于轴上, 滑移距离小 └滑键：键固定于轮毂上,滑移距离大
失效形式 静联接： 工作面挤溃，键剪断 动联接： 工作面磨损。
特点：结构简单，装折方便，对中性好， 承载能力大，应用广泛。
采用双键：承载能力不够时采用,按 180°布置。 一对平键只按1.5 个键计算。
二. 半圆键:
结构: 键为半圆板, 键两侧与键槽配合, 键上端面 与轮毂键槽底面有间隙, 键在轴上键槽中能 绕其圆心转动。
工作原理: 同平键
构造与加工: ┌键：用圆钢切制或冲压后磨削 └键槽: 盘状铣刀加工 失效形式: 键剪断, 工作面压溃。 特点: 便于安装, 对中好, 用于锥形轴端,
但对轴削弱大。 采用双键：承载能力不够时用, 沿同一母线布置
三. 楔键
结构: 1.键的上表面及键槽底面有1:100 斜度 2.键侧与键槽有间隙 , 上下面楔紧 3.可实现单向轴向固定。
工作原理: 靠上下工作面挤紧的摩擦力传递转矩
失效形式: 工作面压溃
构成与加工 (轴上键槽): ┌圆头楔键: 立铣刀加工 ; 先置键 , 后楔入轮毂 └平头、钩头楔键: 盘铣刀, 轮毂先装再楔入键。 特点: 可实现轮毂在轴上单向轴向固定; 但楔紧产生偏心,
分类┌松联接 ┌平键 ┌普通平键 （静联接）
│
│
└导向平键 （动联接 ）│来自└半圆键（静联接）
└紧联接-- 楔键 （静联接，单向轴向固定）
（一）键联接分类介绍 一. 平键联接:
键两侧与键槽相配合 ( 静联接为 过渡配合, 动联接为间隙配合),上端面与轮毂键槽底面有间隙。 两侧面是工作面，靠键两侧面与键槽的挤压传递转矩。
对中性差, 不适于高速及对中要求高的场合。