键、花键、无键连接和销连接

2.连接销:主要用于连接，可传递不大的载荷；
3.安全销:用作安全装置中的过载剪断元件。
二、销按其形状可分为：
1.圆柱销: 靠过盈配合固定在销孔中，经多次装拆后会降低 其定位精度和可靠性。 2.圆锥销: 具有1：50的锥度，在受横向力时可以自锁。安装 方便、定位精度高，可多次装拆不影响定位精度。
三、端部形式的不同：
缺点：楔紧后轮和轴产生偏 心，不适合定心精度要求高 或高速的场合。
靠摩擦力和挤压传递转矩
钩头便于拆卸
拆卸空间
工作面
钩头楔键
4. 切向键连接
由两个斜度为1:100的楔键组成。工作面为窄面 一个切向键只能传递一个方向的转矩; 传递双向转矩时，须用互成120°～130°角的两个键。 窄工作面
潘存云教授研制
1．平键连接 ①结构要点：
工作面是两侧面 上表面与轮毂上的键槽底部之间留有间隙
键的上、下表面为非工作面不承受轴向力
②按用途分类
普通平键、薄型平键、导向平键、滑键
静连接
动连接
普通平键
薄型平键
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(传递转矩不大时选用)
截面尺寸（一般以键宽b×键高h表示）和键长L 键的截面尺寸b×h 按轴的直径d 由标准中选定。 键的长度L一般按轮毂的长度而定，即键长等于或略短于轮毂 的长度；而导向平键则按轮毂的长度及其滑动距离而定。 一般轮毂的长度可取为L≈（1.5～2）d，这里的d 为轴的直径。 所选定的键长亦应符合标准规定的长度系列。 标记：键16x100 GB1096-2003 圆头普通平键A型,b-16,h=10,L=100 重要的键连接在选出键的类型和尺寸后，还应进行强度计算。
2．平键连接的强度计算
普通平键连接（静连接）
主要失效形式是工作面被压溃。 除非严重过载，一般不会出现键的剪断。 因此，通常按工作面上的挤压强度进行校核计算。
假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键连接的强度条件为
F 2T 103 p [ p ] kl kld
k ——键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h，此处h为键的高度，mm； l ——键的工作长度，mm，圆头平键l =L-b，平头平键l =L， 这里L为键的公称长度；b为键的宽度； [σ P]——键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，MPa；表6-2
分度圆压力角有30°和45°两种， 齿顶高分别为0.5m和0.4m，m为模数。
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。
当传递的转矩较大且轴径也大时宜采用渐开线花键连接。
定心方式为齿形定心。当齿受载时，齿上的径向力能起到 自动定心作用，有利于各齿均匀承载。
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
键是主要用来实现轴与轮毂之间周向固定并传 递转矩的标准零件，或实现轴上零件轴向固定及轴 向滑动的导向。 一、键连接的分类、结构型式及应用 平键连接
分类
半圆键连接 楔键连接 导向键连接
二、花键连接强度计算 1. 失效形式： 工作面被压溃（静连接） 工作面过度磨损（动连接） 2. 强度条件： 静连接： 动连接：
2T 103 p p zhld m
2T 103 p p zhld m

H花键齿侧高度，矩形：h=(Dd)/2-2C,D外花键大径，d内花键小 径，C倒角尺寸；淅开 线:α=30,h=m,α=45,h=0.8m Dm:平均直径，矩形（D+d）/2, 浙开线：dw=di
轴上零件在轴上 作距离较短的相 对滑动
滑键
滑键固定在轮毂上，距离较长的相对滑动
2．半圆键连接 工作面是两侧面
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。 常用与锥形轴与毂的连接
缺点：轴槽对轴的强度削弱较大，适宜轻载连接。
3. 楔键连接
楔键的上表面有1：100斜度
楔键的上、下表面为工作面
导向平键连接和滑键连接（动连接）
主要失效形式是工作面的过度磨损。 因此，通常按工作面上的压力进行条件性强度校核计算。
导向平键和滑键的强度条件：
2T 103 p p kld
[p]——键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用压力，MPa。表6-2
当强度不足时，可适当增加键长或采用两个键按180º布置。 两个半圆键应布置在轴的同一条母线上；两个楔键则应布置在 沿周向相隔90~120º。考虑到两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。
键的标记
键22 90GB1096 - 2003
键的工作长度为
l L b 90 22 68mm
k h 7 mm 2
键与轮毂键槽，取许用挤压应力
[σ p ] 110MPa
根据普通平键连接的强度条件 公式 2T 103
σp kld [σ p ]
渐开线花键
按齿高的不同，矩形花键的齿形尺寸 在标准中规定了两个系列。
轻系列的承载能力较小，多用于轻载连接；
中系列用于中等载荷的连接。
定心方式为小径定心，即外花键和内花键的小径为配合面。 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。
渐开线花键的齿廓为渐开线，
2. 校核键挤压强度
2T 103 p p kld

k 0.5h 0.5 12 6 l L b 90 20 70mm
2T 103 2 2200 103 p MPa 149.7 MPa kld 6 70 70
： 查表6 2, 轻微冲击， 静连接， 钢， 所以 100 ~ 120MPa 采用双键，并相隔180°，键长按1.5l计算
变形求得键连接传递的最大转矩为
Tmax
kld[σ p ] 2000

7 68 80 110 2094N m 2000
缺点： （1）齿根仍有应力集中； （2）需用专门设备加工； （3）成本较高。
因此花键连接选用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的连接。
花键连接的设计要点: 1.花键连接的齿数、尺寸、配合等均应按标准选取。 2.花键连接可用于静连接或动连接。 3.花键按其齿形可分为；矩齿形花键和渐开线花键两类。
矩齿形花键
例题：设计键连接（P108）
齿轮与轴的材料为钢，用键构成静连接，装齿轮处的轴径 d=70mm，齿轮轮毂宽为100mm，传递转矩T=2200Nm， 载荷有轻微冲击。
解：1. 选择键的类型和尺寸
8级以上齿轮选平键，齿轮不在轴端，选A型平键 d=70, P106表6-1,选b×h=20×12 轮毂宽100mm,选键长L=90mm
1.端部带螺纹的圆锥销:可用于盲孔或拆卸困难的场合。 2.开尾圆锥销:适用于有冲击、振动的场合。 3.槽销上有辗压或模锻出的三条纵向沟槽: 将槽销打入销孔后，由于材料的弹性 使销挤紧在销孔中，不易松脱，因而 能承受振动和变载荷。
销的设计计算
（1）定位销通常不受载荷或只受很小的载荷，故不作强度校核 计算。其直径可按结构确定，数目一般不少于2个。销装入每一 被连接件内的长度，约为销直径1～2倍。 （2）连接销的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。 （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。
式中: 载荷分配不均系数 0.7 ~ 0.8
§6－3 无键连接
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。
装拆方便，对 中性好；应力 集中小；加工 复杂。
等距曲线 摆 线 椭圆形 六角形
正方形
带切口圆形
三角形
二、胀紧连接
胀紧连接是在毂孔与轴之间装入胀紧连接套（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连接。
各型胀套已标准化规定Z1-Z5共5种型号，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。
无键联接
键联接4
选择时应满足： 传递转矩时 传递轴向力时
胀紧联接
T T
Fa Fa
2T 传递联合作用的转矩和轴向力时 FR Fa2 d
p p
p p
2T 103 2 2200 103 p MPa 99.8MPa p kld 6 105 70

键的标记：键20×90 GB/T 1096-2003
§6－2 花键连接
一、花键连接的类型、特点和应用
花键连接是由外花键和内花键组成。
内花键
外花键
花键连接的特点 ：
6-2 在一直径的轴端，安装一钢制直齿圆柱齿轮（如下图）， 轮毂宽度，工作时有轻微冲击。试确定平键的尺寸，并计算其 允许传递的最大扭矩。
[解] 根据轴径 d 80 mm ，
根据轮毂长度
，
查表得所用键的剖面尺寸为 b 22 mm
h 14 mm
L 90 mm
L' 1.5d 1.5 80 120 mm 取键的公称长度
花键连接是平键连接在数目上的发展。
与平键相比，花键的优点:
（1）因为在轴上和毂孔上直接而匀称地制出较多的齿与槽， 故连接受力较为均匀； （2）因槽较浅，齿根处应力集中较小，轴与毂的强度削弱较小； （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（这对高速及精密机器很重要）； （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。