第五章 键、花键联接及其它联接
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机械原理与设计
电子教案
主编 马履中 制作 杨德勇
机械工业出版社
机械原理与设计
（下册）
第五章 键、花键联接及其他联接
第一节 键联接 第二节 花键联接 第三节 销联接 第四节 其他联接
第一节 键联接
轴毂联接是是指轴上零件(如齿轮、带轮、飞轮等回转零件) 往 往是以轮毂和轴联接在一起。
作用：主要是实现轴与轴上零件的周向固定并传递转矩，有的 还能实现轴上零件的轴向固定以传递轴向力，有的则能构成轴向动 联接实现零件在轴上的滑动。
a)圆柱销பைடு நூலகம்b)圆锥销
c)开尾圆锥销 d)螺尾圆锥销 e)槽销
第四节 其 他 联 接
不用键或花键联接来实现轴与轮毂的联接时，统称为无键联 接，常用的有过盈联接、型面联接和胀套联接三种形式。
一、过盈联接
过盈联接是利用轴与轮毂的过盈配合实现的联接。配合面间 产生很大的径向压力，工作载荷靠此压力产生的摩擦力来传递。
组成过盈联接的零件，一个是包容件（轮毂），一个是被包 容件（轴），组成过盈联接后，由于结合处的径向弹性变形和装 配过盈量，使包容件和被包容件在结合面间产生很大的径向压力。 当联接承受外载荷时，靠此径向力产生的摩擦力或摩擦力矩来传 递工作载荷。
过盈联接可分圆柱面过盈联接和圆锥面过盈联接。
a)圆柱面过盈联接
b)圆锥面过盈联接
过盈联接结构简单，对中性好，承载能力高，在冲击、振动 载荷下能可靠工作，但加工精度高，且装配不便。
过盈联接的装配方法有压入法和胀缩法（温差法）。
二、型面联接
利用非圆剖面的轴与相应的轮毂孔的零件构成的轴毂联接称 为成型联接
轴与毂孔可以是柱形的 ，也可以是锥形的。前者只能传递转矩， 后者除传递转矩外，还能传递单向轴向力。
适于传递载荷较大和定心精度要求较高的动、静联接，特别 是对常滑移的动联接更具有独特的优越性 。
按键齿的形状可分为矩形花键和渐开线花键两种
（1）矩形花键
齿侧面互相平行，易于加工。用N×d×D×B表示，分为轻系 列和中系列，矩形花键齿为偶数，并采用小径d定心的方式，定心 精度较高，轴与孔的花键齿均可进行磨削，加工方便。
非圆截面可以为椭圆、三角形、方形等形状。 成型联接的优点在于装拆方便，对中性好，又没有键槽或尖角 引起的应力集中，故可以传递较大载荷，但缺点是加工复杂。
a) 柱形成型联接
b) 锥形成型联接
三、胀套联接
胀紧联接，也称弹性环联接，是利用以锥面贴合并挤紧在轴 毂之间的内、外弹性钢环构成的联接。
胀紧联接是无键联接的一种，无键槽，减少了应力集中，定 心良好，安装方便。能精确制造，传递较大的转矩和轴向力。但 其轴向和径向尺寸较大，它的应用有时受到结构上的限制。
导向平键有圆头（A型）和方头（B型）两种
（4）滑键—动联接
（二）半圆键联接——静联接
两侧面为工作面，工作时靠 键与键槽侧面的挤压传递转矩。
轴上键槽用盘铣刀铣出，键 在槽中能绕键的几何中心摆动， 可以自动适应轮毂上键槽的斜度。
轴上键槽较深，键槽对轴的 强度削弱大。与键槽配合较松， 可倾转，易拆装，常用于锥形轴 端，传递不大的转矩。
（三）楔键联接——静联接
（四）切向键联接——静联接
两键斜面互相贴合，楔紧在轴与轮毂的键槽中，且 应使其一个工作面通过轴心线的平面，这样可使工作面 的压力沿轴的切线方向作用，以传递较大的载荷。
一对切向键只能传递单向转矩，当传递双向转矩时，采用两 对切向键并互成120°布置 。切向键多用于载荷较大，对中要求 不严的场合，轴的直径大于100mm上。
（2）渐开线花键
齿形为渐开线，分度圆压力角有30°和45°。采用齿形定心 方式，花键齿根部应力集中小，强度高，且可获得较高精度，故 适宜于载荷较大、对中要求较高及轴径较大的场合。
第三节 销 联 接
定位销——主要用于定位。 联接销——主要用于轴毂联接 。 安全销——主要用于安全装置中的过载剪断元件
圆柱销：不经常拆卸处 圆锥销：经常拆卸处 开口销：防松 槽销： 经常拆卸处
圆头(A型)：轴槽用指形铣刀加工，应力集中大 平头(B型)：轴槽用盘铣刀加工，应力集中小 半圆头(C型)：面铣刀，用于轴端
（2）薄型平键—静联接
与普通平键一样，也分圆头、平头和半圆头三种型式， 高度 约为普通平键的60﹪～70﹪, 传递转矩小，用于薄壁结构、空心 轴及径向尺寸受限的场合。
（3）导向平键—动联接（轮毂在轴上移动）
对导向平键等动联接，其主 要失效形式为工作面的过度磨损， 即键、轴、轮毂三者中较弱零件 (通常为轮毂)的工作面被磨损， 常限制工作面的平均压强作条件 性计算。
2、平键联接的强度计算
静联接强度条件：
p
2T 103 kld
[ p ]
动联接强度条件： p 2T 103 [ p] kld
若平键联接的强度不够，可适当加大键的工作长度，也可采用 双键联接，但应按周向180°布置，计算双键联接的强度时仅按1.5 个键计算。
二、键的选择及平键联接的强度计算 （一）键的选择
键的选择包括类型的选择和尺寸选择两个方面。
（二）平键联接的强度计算
1、平键联接的失效形式
平键联接工作时的受力情况 如图。
对于静联接，其主要失效形 式是挤压破坏，即键、轴、轮毂 三者中较弱零件(通常为轮毂)的 工作面被压溃，常作挤压强度计 算。在严重过载时也可能出现键 的截面被剪切破坏的现象。
结构简单，装拆方便，对中性好，应用广泛。 常见的平键有普通平键、薄型平键、导向平键、滑键。其中 普通平键和薄型平键用于静联接，导向平键和滑键用于动联接。
（1）普通平键—静联接（轮毂在轴上不移动）
静联接，周向固定，传递转矩T；不能承受轴向力及轴向固定。
工作面：两侧面 工作时靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩
常用有键联接、花键联接、销联接、型面联接、过盈联接等。
一、键联接的功能、类型、结构方式和应用
键是标准零件，键联接设计的主要内容是：选择键的类型、确 定键的尺寸、校核键联接的强度。
键联接分为： 平键联接、半圆键联接、楔键联接、切向键联接等几种类型。
（一）平键联接
工作面：两侧面 工作时靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩
第二节 花键联接
在轴上加工出多个键齿称花键轴，而在轮毂孔上加工出多 个键齿则称内花键，二者组成的联接称为花键联接 。
两侧面为工作面，工作时靠 轴与轮毂齿侧面的挤压传递转矩。
多齿承载，且齿槽较浅，应 力集中较小，对轴的削弱较轻， 故承载能力较大，对中性、导向 性较好，但需要专用设备加工， 成本较高。
a)单对环联接
b)多对环联接
电子教案
主编 马履中 制作 杨德勇
机械工业出版社
机械原理与设计
（下册）
第五章 键、花键联接及其他联接
第一节 键联接 第二节 花键联接 第三节 销联接 第四节 其他联接
第一节 键联接
轴毂联接是是指轴上零件(如齿轮、带轮、飞轮等回转零件) 往 往是以轮毂和轴联接在一起。
作用：主要是实现轴与轴上零件的周向固定并传递转矩，有的 还能实现轴上零件的轴向固定以传递轴向力，有的则能构成轴向动 联接实现零件在轴上的滑动。
a)圆柱销பைடு நூலகம்b)圆锥销
c)开尾圆锥销 d)螺尾圆锥销 e)槽销
第四节 其 他 联 接
不用键或花键联接来实现轴与轮毂的联接时，统称为无键联 接，常用的有过盈联接、型面联接和胀套联接三种形式。
一、过盈联接
过盈联接是利用轴与轮毂的过盈配合实现的联接。配合面间 产生很大的径向压力，工作载荷靠此压力产生的摩擦力来传递。
组成过盈联接的零件，一个是包容件（轮毂），一个是被包 容件（轴），组成过盈联接后，由于结合处的径向弹性变形和装 配过盈量，使包容件和被包容件在结合面间产生很大的径向压力。 当联接承受外载荷时，靠此径向力产生的摩擦力或摩擦力矩来传 递工作载荷。
过盈联接可分圆柱面过盈联接和圆锥面过盈联接。
a)圆柱面过盈联接
b)圆锥面过盈联接
过盈联接结构简单，对中性好，承载能力高，在冲击、振动 载荷下能可靠工作，但加工精度高，且装配不便。
过盈联接的装配方法有压入法和胀缩法（温差法）。
二、型面联接
利用非圆剖面的轴与相应的轮毂孔的零件构成的轴毂联接称 为成型联接
轴与毂孔可以是柱形的 ，也可以是锥形的。前者只能传递转矩， 后者除传递转矩外，还能传递单向轴向力。
适于传递载荷较大和定心精度要求较高的动、静联接，特别 是对常滑移的动联接更具有独特的优越性 。
按键齿的形状可分为矩形花键和渐开线花键两种
（1）矩形花键
齿侧面互相平行，易于加工。用N×d×D×B表示，分为轻系 列和中系列，矩形花键齿为偶数，并采用小径d定心的方式，定心 精度较高，轴与孔的花键齿均可进行磨削，加工方便。
非圆截面可以为椭圆、三角形、方形等形状。 成型联接的优点在于装拆方便，对中性好，又没有键槽或尖角 引起的应力集中，故可以传递较大载荷，但缺点是加工复杂。
a) 柱形成型联接
b) 锥形成型联接
三、胀套联接
胀紧联接，也称弹性环联接，是利用以锥面贴合并挤紧在轴 毂之间的内、外弹性钢环构成的联接。
胀紧联接是无键联接的一种，无键槽，减少了应力集中，定 心良好，安装方便。能精确制造，传递较大的转矩和轴向力。但 其轴向和径向尺寸较大，它的应用有时受到结构上的限制。
导向平键有圆头（A型）和方头（B型）两种
（4）滑键—动联接
（二）半圆键联接——静联接
两侧面为工作面，工作时靠 键与键槽侧面的挤压传递转矩。
轴上键槽用盘铣刀铣出，键 在槽中能绕键的几何中心摆动， 可以自动适应轮毂上键槽的斜度。
轴上键槽较深，键槽对轴的 强度削弱大。与键槽配合较松， 可倾转，易拆装，常用于锥形轴 端，传递不大的转矩。
（三）楔键联接——静联接
（四）切向键联接——静联接
两键斜面互相贴合，楔紧在轴与轮毂的键槽中，且 应使其一个工作面通过轴心线的平面，这样可使工作面 的压力沿轴的切线方向作用，以传递较大的载荷。
一对切向键只能传递单向转矩，当传递双向转矩时，采用两 对切向键并互成120°布置 。切向键多用于载荷较大，对中要求 不严的场合，轴的直径大于100mm上。
（2）渐开线花键
齿形为渐开线，分度圆压力角有30°和45°。采用齿形定心 方式，花键齿根部应力集中小，强度高，且可获得较高精度，故 适宜于载荷较大、对中要求较高及轴径较大的场合。
第三节 销 联 接
定位销——主要用于定位。 联接销——主要用于轴毂联接 。 安全销——主要用于安全装置中的过载剪断元件
圆柱销：不经常拆卸处 圆锥销：经常拆卸处 开口销：防松 槽销： 经常拆卸处
圆头(A型)：轴槽用指形铣刀加工，应力集中大 平头(B型)：轴槽用盘铣刀加工，应力集中小 半圆头(C型)：面铣刀，用于轴端
（2）薄型平键—静联接
与普通平键一样，也分圆头、平头和半圆头三种型式， 高度 约为普通平键的60﹪～70﹪, 传递转矩小，用于薄壁结构、空心 轴及径向尺寸受限的场合。
（3）导向平键—动联接（轮毂在轴上移动）
对导向平键等动联接，其主 要失效形式为工作面的过度磨损， 即键、轴、轮毂三者中较弱零件 (通常为轮毂)的工作面被磨损， 常限制工作面的平均压强作条件 性计算。
2、平键联接的强度计算
静联接强度条件：
p
2T 103 kld
[ p ]
动联接强度条件： p 2T 103 [ p] kld
若平键联接的强度不够，可适当加大键的工作长度，也可采用 双键联接，但应按周向180°布置，计算双键联接的强度时仅按1.5 个键计算。
二、键的选择及平键联接的强度计算 （一）键的选择
键的选择包括类型的选择和尺寸选择两个方面。
（二）平键联接的强度计算
1、平键联接的失效形式
平键联接工作时的受力情况 如图。
对于静联接，其主要失效形 式是挤压破坏，即键、轴、轮毂 三者中较弱零件(通常为轮毂)的 工作面被压溃，常作挤压强度计 算。在严重过载时也可能出现键 的截面被剪切破坏的现象。
结构简单，装拆方便，对中性好，应用广泛。 常见的平键有普通平键、薄型平键、导向平键、滑键。其中 普通平键和薄型平键用于静联接，导向平键和滑键用于动联接。
（1）普通平键—静联接（轮毂在轴上不移动）
静联接，周向固定，传递转矩T；不能承受轴向力及轴向固定。
工作面：两侧面 工作时靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩
常用有键联接、花键联接、销联接、型面联接、过盈联接等。
一、键联接的功能、类型、结构方式和应用
键是标准零件，键联接设计的主要内容是：选择键的类型、确 定键的尺寸、校核键联接的强度。
键联接分为： 平键联接、半圆键联接、楔键联接、切向键联接等几种类型。
（一）平键联接
工作面：两侧面 工作时靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩
第二节 花键联接
在轴上加工出多个键齿称花键轴，而在轮毂孔上加工出多 个键齿则称内花键，二者组成的联接称为花键联接 。
两侧面为工作面，工作时靠 轴与轮毂齿侧面的挤压传递转矩。
多齿承载，且齿槽较浅，应 力集中较小，对轴的削弱较轻， 故承载能力较大，对中性、导向 性较好，但需要专用设备加工， 成本较高。
a)单对环联接
b)多对环联接