花键、无键连接和销连接

静联接： 动联接：
p
2T 103
zhldm
p
p 2T 103 p
zhldm
上两式中: 0.7 ~ 0.8
[σp]、[p]为许用挤压应力和许用压力
矩形花键 h D d 2C 2
渐开线花键 a=30°，h=m a=45°，h=0.8m
Dd dm 2
dm di (分度圆直径)
6-3无键连接
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，键的长度参考轮毂的长度确定，一般应略短于轮毂长，并符合标准中规定 的尺寸系列。
2．平键联接的失效和强度校核 普通平键联接：主要失效形式是工作面的压溃，有时也会出现键的剪断，
但一般只作联接的挤压强度校核。
σ 160MPa,
试求: 1、螺栓小径 d；1
2、安装时预紧力 F0
F1 1.5F,Cm 2Cb ,
图示气缸盖用6个普通螺栓连接,已知气缸压力p=2MPa，D=80mm,取 F1 1.5F,Cm 2Cb ,
σ 160MPa,
试求: 1、螺栓小径 d；1
2、安装时预紧力
解：1、求工作拉力F
取[σp]=110MPa
单键
p
4000T hld
4000T 14 88 80
[ P ] 110
T 2710N m
双键
p
4000T hld
4000T 14 88 80
1.5[P ] 1.5110
T 4066N m
图示气缸盖用6个普通螺栓连接,已知气缸压力p=2MPa，D=80mm,取
p
4000T hld
[ p]
[p]为键、轴、轮毂最弱材料的许用压力
若强度不足时，可采用双键连接。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90˚ ~120˚
120˚
120˚
两个平键，一般沿周向相隔180°布置，对轴的削弱均匀，两键的挤压力 对轴平衡，无附加弯矩，受力状态好。
1 1674 3
3627N
结构特点：沿周向均布多个键齿。齿侧为工作面。
优点： (1)均匀受力；
(2)对轴的削弱程度小；
(3)承载能力高；
(4)轴上零件与轴的对中性好； (5)导向性好；
外花键
(6)可用磨削方法提高加工精度及连接质量。
缺点：齿根仍有应力集中，需专用设备制造，成本高。
应用：定心精度要求高、载荷大，或经常滑移的连接。
是锻钢，用键构成静连接。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
连接。
一般8级以上精度的齿轮有定心精度要求，应选用平键连接。由于齿轮不
在轴端，故选用圆头普通平键(A型)
参考轴的直径d=70 mm，截面尺寸为：b=20，h=12，L=90 mm(比轮毂宽度
p
F kl
F T d /2
l L b（圆头平键）
l L （平头平键）
l L b（单圆头平键） 2
Hale Waihona Puke Baidu
单位：T为N·m，k、l、h为mm
kh 2
p
4000T hld
[ P ]
[σP]为键、轴、轮毂最弱材料的许用挤压应力
导向平键和滑键：主要失效形式是工作面过度磨损，通常按工作面上的压 力进行条件性的强度校核计算。
薄型平键的高度为普通平键的60％~70%，也分圆头、平头、单圆头三种。 传递扭矩能力低，常用于薄壁结构、空心轴等径向尺寸受限制的场合。
导向平键
结构特点：长度较长，需用螺钉固定。 为便于装拆，制有起键螺孔。 零件可以在轴上移动，构成动连接。
滑键 结构特点：两端有钩头，键固定在轮毂上，键短，槽长。
2. 半圆键连接 优点：定心好，装配方便。因半圆键能在轴槽中摆动以适应轮毂槽底面。 缺点：对轴的削弱较大，只适用于轻载连接。 适用：锥形轴端的连接。
习题
5－6 在拧紧螺栓联接时，控制拧紧力矩有很大方法，例如__________。 A.增加拧紧力 B.增加扳手力臂 C.使用测力矩扳手或定力矩扳手
5－7 螺纹联接防松的根本问题在于__________。
A.增加螺纹联接的轴向力
B.增加螺纹联接的横向力
C.防止螺纹副的相对转动
D.增加螺纹联接的刚度
5－8 螺纹联接预紧的目的之一是__________。 A.增强联接的可靠性和紧密性 B.增加被联接件的刚性 C.减小螺栓的刚性
连接销：用来实现两零件之间的连接，可用来传递不大的载荷。其类型可根据 工作要求选定，其尺寸可根据连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进行校核计算。
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。
内花键
(1)矩形花键
按齿高的不同，标准中规定了两个系列。 轻系列：承载能力较小，多用于静连接和轻载连接； 中系列：用于中等载荷的连接。 定心方式：小径定心，可磨削，精度高，稳定性好。
(2)渐开线花键
压力角为30°和45°两种。
与渐开线齿轮相比，花键齿短，齿根宽，不产生 根切的最小齿数较少。
定心方式：齿形定心，具有自动定心作用， 受力均匀。
6-3 在一直径为d=80的轴端，安装一钢制直齿圆柱齿轮，轮毂宽度L=1.5d，工 作时有轻微冲击。试确定平键的连接的尺寸，并计算其允许传递的最大转矩。
L=1.5d=1.5×80=120mm 平键尺寸：b=22，h=14，L=110
选用圆头普通平键(A型) 工作长度l=L-b=110-22=88
两个楔键，相隔120°~90°布置。若夹角过小，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°，两个楔键的承载 能力上只相当于一个楔键。
两个半圆键，在轴的同一母线上布置。半圆键对轴的削弱较大，两个半圆 键不能放在同一横截面上。
例题 已知减速器中某直齿圆柱齿轮安装在轴的两个支承点间，齿轮和轴的材料都
3. 楔键连接和切向键连接 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。 缺点：定心精度不高。 应用：定心精度不高，载荷平稳和低速连接。
4．切向键
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，用互成120°～130°的两个键。
轴与毂产生压紧力，靠摩擦力传递转矩和轴向力的一种静连接。
Z1型胀套
Z2型胀套
6-4销连接
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。
定位销：固定零件之间的相对位置，是组合加工和装配时的重要辅助零件。通常不受载 荷或只受很小的载荷，不作强度校核计算，其直径按结构确定，数目一般不少于2个。
F0 F FΣ
p πD2 4
2 π 802
4
1674N
Z
6
6
2、求总拉力 F2 F2 F1 F 1.5F F 2.5F 4185N
3、求螺栓小径
d1
1.3 4 F2
πσ
1.3 4 4185 6.58m m π 160
4、求螺栓的预紧力 F0
F0
F2
Cb Cb Cm
F
4185
小些)
取[σp]=110MPa，工作长度l=L-b=70
p
4000T hld
4000 2200 12 70 70
149.7 [P ]
改用双键
p
149.7 1.5
99.8
[ P ]
键的标记为：GB/T 1096键20×12×90
6-2花键连接
(一)花键连接的类型、特点和应用 组成： 外花键、内花键。
5－4 当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常拆装时，往往采用__________。 A.螺栓联接 B.螺钉联接 C.双头螺柱联接 D.紧定螺钉联接 5－5 当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常拆装时，往往采用__________。 A.螺栓联接 B.螺钉联接 C.双头螺柱联接 D.紧定螺钉联接
特点：制造工艺性好，精度高，齿根强度高， 易于定心。常用于传递大扭矩和大轴径的场合。
α=45 ˚的花键工作面高度较小，承载能力较低， 多用于载荷较轻，直径较小的静连接。特别适 用于薄壁零件的连接。
相同切向力，压力角大，法向力大， 接触应力大，承载能力低
(二)花键联接强度计算
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）。 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ψ。
圆柱销：经多次拆装后，定位精度会降低；有m6、h8两种直径偏差可供选择，以满足 不同要求。
圆锥销：有1:50的锥度，可反复多次拆装。
槽销：不易松动，承受振动和变载荷，不铰孔，多次装拆。 钻孔 铰孔
开尾圆锥销：在联接时的防松效果好，适用于有冲击、振动的场合
端部带螺纹的圆锥销：盲孔或拆卸困难的场合 销轴：用于两零件的铰接处，构成铰链联接。销轴通常用于开口销锁定，工作可靠，装拆方便。
一、型面连接 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。锥面体能同时传递扭矩和轴向力，用于不允许有间隙和要求高可靠性的场合。
优点：装卸方便，对中性好，没有应力集中，传递扭矩大。 缺点：加工复杂，磨削需专用机床。
二、胀紧连接 轴与毂孔之间装配一个或几个胀紧连接套，在轴向力的作用下，同时胀紧
作用：用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递 扭矩，或实现零件的轴向固定或移动。
类型：平键、半圆键、楔键、切向键等。
1. 平键连接
特点：定心好、装拆方便。
种类
普通平键 导向平键
普通平 键结构
圆头(A型) 用指状铣刀加工，固定良好，轴槽应力集中大。 平头(B型) 用盘铣刀加工，轴的应力集中小。 单圆头(C型) 用于轴端
螺纹传动习题练习
习题
5－1 在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是__________。 A.三角形螺纹 B.梯形螺纹 C.锯齿形螺纹 D.矩形螺纹
5－2 在常用的螺纹联接中，自锁性能最好的螺纹是__________。 A.三角形螺纹 B.梯形螺纹 C.锯齿形螺纹 D.矩形螺纹
5－3 当两个被联接件不太厚时，宜采用__________。 A.双头螺柱联接 B.螺栓联接 C.螺钉联接 D.紧定螺钉联接
第六章 键、花键、无键连接和销连接
考纲考点
• 识记：（1）各种键和销连接连接的类型、特点；（2）无键连接的类型及特点； • 理解：（1）理解平键连接的工作原理、结构特点，各种键的失效形式和安装方式； • 运用：（1）键连接强度计算。（2）键连接以及无键连接的标准件选用。
6-1 键连接和花键连接
一、键连接的类型