第6章 键联接

50~60
30~45
[p]
动联接
钢
50
40
30
注：如与键有相对滑动的被联接表面经过淬火，则动联接的许用压力[p]可提高2~3倍。
例题
§6-2 花键联接
一、花键联接的类型、特点和应用 组成： 外花键（轴）、内花键（孔） 工作面：键齿侧面 优点：
1）多齿传递载荷，受力均匀，承载能力高； 2）齿槽浅，对轴的削弱小、应力集中小； 3）可用磨削方法提高加工精度及联接质量； 4）轴上零件与轴的对中性好；导向性好。对动联接很重要
☻ 键的标记:
对于 bh=16×10的平键， 键长L取 100mm，标记为： A型平键：键 16100 GB1096-2003 B型平键：键B 16100 GB1096-2003 C型平键：键C 16100 GB1096-2003
圆头(A型)
h
b l L
2.★平键联接的失效形式和强度校核
§6-1 键 联 接
一、键联接的分类、结构型式及应用
键是一种标准件 作用：实现轴和轮毂之间的周向固定以传递转矩。有些类型的
键还可实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。 分类：按结构与工作原理不同分类
1．★平键联接 2．半圆键联接
3．楔键联接 4．切向键
1. 平键联接
间隙
1）工作面: 两侧面
2）工作原理:
普通平键应用最广。
导向平键：
起键螺钉孔
A型导向平键
h
b
B型导向平键
h
导向平键联接
b
特点：
1）长度较长，需用螺钉固定。 2）键与轮毂键槽为间隙配合，便于轮毂零件作轴向移动。
如变速箱中的滑移齿轮
滑键：用于零件滑移距离较大的场合。
特点：键固定在轮毂上，键短，槽长。
双勾头滑键 单圆勾头滑键
滑键联接
导向平键和滑键的区别： 导向平键
----键固定在轴槽中，用于轴向移动量较小的场合。
滑键
----键固定在轮毂上，用于轴向移动量较大的场合。
2. 半圆键联接
键呈半圆形，其侧面为工作面，键能在轴 槽中摆动，以适应轮毂槽底面的斜度。
轴上键槽用与半圆键尺寸相同的半圆键槽铣刀 铣出。
优点：工艺性好，装配方便。
缺点：键槽较深，对轴的削弱大。常用于锥形轴端
的摩擦力传递转矩，承载能力很大。
应用：由于键槽对轴的削弱较大，故常用于对中要求不严、直径大于
100mm的轴上。如大型带轮、大型飞轮等。
二、键的选择和强度校核 1. 键的选择
☻ 类型选择：根据使用要求，对中性要求，是否轴端，T大小等。 ☻ ★尺寸选择
平键的尺寸：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； 键长L－－参考轮毂的长度确定，一般等于或略短于轮毂长，
键
点是定心精度高，定心的稳定性好，能 般机械传动装 用磨削的方法消除热处理引起的变形。 置等。
渐开线花键的齿廓为渐开线，可以用
渐
制造齿轮的方法来加工，工艺性较好， 用于载荷较
开
易获得较高的制造精度和互换性。
大，定心精度
线
渐开线花键的定心方式为齿形定心。 要求较高以及
花
受载时齿上有径向力，能起自动定心作 尺寸较大的联
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。
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
个键的载荷分布不均匀性，在强度校核中可按1.5个键计算。
★导向平键和滑键联接的强度条件：
p 2T 103 p
kld
[p]－许用压力
许用挤压应力、 许用压力
联接工作方式
键或毂、轴的材料
载荷性质 静载荷 轻微冲击 冲击
钢
120~150 100~120 60~90
[p]
静联接
铸铁
70~80
缺点：齿根仍有应力集中、需专用设备加工，成本高。
应用：定心精度要求高、载荷大或经常滑移的场合。
花键联接按齿形不同，可分为矩形花键和渐开线花键两类
类型
特
点
应用
矩
矩形花键便于制造，应用最广泛， 用直齿三面刃铣刀铣削。
广泛应用于汽 车、拖拉机、
形
矩形花键的定心方式为小径定心，即 机床制造业、
花
外花键和内花键的小径为配合面。其特 农业机械及一
并符合标准中规定的尺寸系列。
圆头(A型)
h
b L
导向平键的键长L----按轮毂的长度及其滑动距离而定。
普通平键的尺寸
轴的直 径d
键宽b× 键高h
轴的直 径d
键宽b× 键高h
轴的直 径d
键宽b× 键高h
键的长 度系列L
6~8
>8~10 >10~12 >12~17 >17~22
2×2
3×3
4×4
5×5
d1
的轻载静联接。
3. 楔键联接
工作面 ∠1:100
∠1:100
∠1:100
工作面：上、下表面。 工作原理：键的上下两工作面分别与轮毂和轴的键槽工作面压紧，
使轴与轮毂的接触面上产生摩擦力来传递扭矩。 特点：能承受单向的轴向力，但对中性差。
仅适用于定心精度不高和低转速的场合。 ★ 若用两个楔键，应布置在沿周向相隔90º～120º。
工作时靠键与键槽侧面
的挤压来传递转矩。
轴
3）特点 结构简单，装拆方便，对中性较好。 不能轴向固定零件。
平键
普通平键 薄型平键 导向平键 滑键
----用于静联接 ----用于动联接
工作面
★ 普通平键按端部形状分：
圆头(A型)
h
有效工作长度
b
l
★ l Lb
L
用指状铣刀加工，应力集中较大。
第六章 键、花键、无键联接和销联接
§6-1 键联接 §6-2 花键联接 §6-3 无键联接 §6-4 销联接
教学要求：
1）了解键联接的种类、构造特点和应用； 2）掌握键的选择和键的强度计算方法； 3）了解销的类型和应用。
重点难点：
平键联接的工作原理、失效形式和强度校核计算； 平键截面尺寸及长度的确定。
§6-4 销联接
销联接主要用于确定零件之间的相互位置，并可传递不大的载荷。 也可用于轴和轮毂或其他零件的联接。
销的结构形式：圆柱销、圆锥销、槽销、销轴和开口销等。
圆柱销
圆锥销
开尾圆锥销
槽销
销轴和开口销 内螺纹圆锥销
A A
按照销的用途不同分类：定位销、联接销、安全销。
定
联
位
接
销
销
安 全 销
作业：6-4
★ 普通平键按端部形状分：
方头(B型)
h
b L
用盘形铣刀加工，应力集中小。
lL
盘铣刀
需用螺钉固定
★ 普通平键按端部形状分：
单圆头(C型)
h
用于轴端
b l L
★ l Lb 2
★ 若用两个平键，应布置沿周向相隔180º。
薄型平键与普通平键的主要区别：
键的高度约为普通平键的60%~ 70%，因而传递扭矩的能 力较低，常用于薄壁结构、空心轴及一些径向尺寸受到限制的 场合。
4. 切向键（由一对楔键组成）
120˚ ~130˚
d T
d T
键的窄面为工作面
窄面 工作面
斜度1:100
传递单向转矩
传递双向转矩
由两个斜度为1:100的楔键组成。一个切向键只能传递一个方向的转矩， 传递双向转矩时，为减小对轴的削弱，须用互成120°~130°角的两个键。
特点：键的窄面为工作面。工作时，靠工作面上的挤压力和轴与轮毂间
矩形花键 h D d 2C 2
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，见表6－3。
§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。
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。
0
h k
F
l L
b
F
d
p
F kl
2T 103 [ p ] kld
式中：k h
B型 T
b
L=l
O
2 ★ l L b （圆头平键）
C型
★ l L （平头平键）
b
★ l L b （单圆头平键） 2
l L
★当强度不足时，可适当增加键长或采用两个键按180º布置。考虑到两
键
用，有利于各齿受力均匀，强度高，寿 接。
命长。
二、花键联接强度计算
花键联接3
其主要失效形式是工作被压溃(静联接) 或工作面过度磨损(动联接)。
静联接： 动联接：
p

2T 103
zhld m

p
p 2T 103 p
zhld m
式中: 0.7 ~ 0.8
键的工作高度为：
6×6
>22~30 >30~38 >38~44 >44~50 >50~58
8×7
10×8
12×8
14×9 16×10
>58~65 >65~75 >75~85 >85~95 >95~110 >110~130