键、花键、无键连接和销连接

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
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
d
斜度1：100
对轴的削弱大，常用在直径大于100的 轴上。
二、键的选择和键连接强度的计算
1.键的选择包括类型和尺寸两个方面。 ⑴键的类型的选择应根据键连接的 ①.结构特点； ②.使用要求； ③.工作条件。 ⑵键的尺寸选择应符合： ①. 标准规格； ②.强度要求。
1．键的主要尺寸（GB/T 1096-2003）
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)
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
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
键与轮毂键槽接触高度为
根据齿轮材料为钢，载荷有轻微冲击，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 ]
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。
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
2
Fa
当一个胀套不满足要求时，可用两个以上的胀套串联使用，此时总的额 定载荷为： m为额定载荷系数。 Tm mT 表6-4
§6－4 销连接
销连接主要用于确Biblioteka Baidu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连接。
一、销按其作用可分为：
1.定位销:用来固定零件之间的相对位置，它是组合加工和装配时的重要辅助零件；
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 ：
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。
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。
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
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
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。
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。
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。
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
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
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：
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
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，
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
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