第10-11章 键、花键连接

10.12 销联接
按形状的不同，销可分为圆柱销、圆锥销和槽销等。
圆柱销靠过盈配合固定在销孔中，如果多次装拆， 其定位精度会降低。 圆锥销和销孔均有150 的锥度。安装方便,定位精 度高，可多次装拆不影响定端部带螺纹的圆锥销可用于盲孔或装拆困难的场合。 开尾圆锥销适用于有冲击、振动的场合。
常用的花键联接
类型 矩 形 花 键 渐 开 线 花 键 三 角 形 花 键 图 例 特 点
b
它的齿侧面为两平行平面,对 于大径为14～125mm的矩形花键， GB1144-87规定用小径定心，可以 通过磨削消除热处理变形，获得较 高的定心精度。 45°)的渐开线。
它的齿形为压力角 =30°(或
内花键齿形为直线齿形，外花 键齿形为压力角45°的渐开线。
• 结构: • 工作原理: • 两侧面是工作面，侧面 挤压传递转矩 • 构造与加工: • 键: 用圆钢切制或冲压 后磨削 • 键槽: 盘状铣刀加工 • 失效形式: 键剪断, 工作面压溃 • 特点: 便于安装, 对中好, 用于锥形轴端, 但对轴削弱大 • 成对使用: 承载能力不够时用, 沿同一 母线布置
注：在工作图中，轴槽深用（d-t）或t标注，毂槽深用（d+t）或t1标注。
键的材料一般采用抗拉强度不低于600N/mm2的碳素 钢。 平键联接的主要失效形式是工作面的压溃，除非有严 重的过载，一般不会出现键的剪断。因此，通常只按工作 面上挤压应力进行强度校核计算。
导向平键联接的主要失效形式是过度磨损, 因此，可 按工作面上的压强进行条件性强度校核计算。
(e)
(f)
图10－41 销联 接
作业：
P162
10-10、10-14
问答题： 1、螺纹联接防松的本质是什么？螺纹防松主 要有哪几种方法？ 2、什么情况下使用铰制孔用螺栓？
花键联接由花键轴与轮毂孔相成。 花键齿的侧面为工作面，工作时 有多个键齿同时传递转矩，其承载能 力比平键联接高得多。花键联接的导 向性好，齿根处的应力集中较小。 适用于传递载荷大、定心精度要求高 或经常需要滑移的联接。 花键按齿形分为矩形花键、渐开 线花键和三角形花键。
(c)三角形花键 (a) 矩形花键
(10-28)
式中：l’为齿的接触长度、h为齿面工作高度，mm
[σP]为许用压强，MPa。 对于矩形花 键， h D d 2C , r D d ,此处C为齿顶的倒圆 m 2 4 半径。
花键连接的零件多用强度极限不低于600MPa的 钢料制造，多数需热处理，特别是在载荷下频繁移 动的花键齿，应通过热处理获得足够的硬度以抗磨 损。花键连接的许用挤压应力和许用压强可由表1011查取。
(c)
(d)
图10－40 销联接
• 槽销上有三条纵向沟槽，槽销压入销孔后，它的凹槽 即产生收缩变形，借助材料的弹性而固定在销孔中。多用 于传递载荷，也适用于受振动载荷的连接。销孔无需铰制， 加工方便，可多次装拆。
圆管型弹簧圆柱销打 入销孔后，销由于弹性变 形而挤紧在销孔中，可以 承受冲击和变载荷。
10.11.3 楔键联接和切向键联接 楔键的上、下两面为 工作面。
N fN 工作面 斜度1：100 T fN e
N
图10－35 楔键联接
楔键的上表面和它相配合的轮毂键槽底面均有1：100 的斜度。楔键的上、下表面受挤压，工作时靠这个挤压产 生的摩擦力传递转矩。 楔键分为普通楔键和钩头楔键两种，钩头楔键的钩头 是为了便于拆卸。
工作面
T
T
T
斜度1：100
图10－36(b) 切向键联接
10.11.4 平键联接的选择和计算 键联接的设计步骤：
根据工作要求 选择键的类型
根据轴径d查取 键的宽度b和高度h
参照轮毂长度 选取键的长度L
键联接的强度校核
表10－9 普通平键和键槽的尺寸（参看图10－33）
轴的直径 D 键的尺寸
b 3 4 h 3 4 L 6~36 8~45 t 1.8 2.5
3.0
3.5 4.0 5.0
2.3
2.8 3.3 3.3
>50~58
>58~65 >65~75 >75~85
16
18 20 22
10
11 12 14
45~180
50~200 56~220 63~250
6.0
7.0 7.5 9.0
4.3
4.4 4.9 5.4
L系列 6、8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、 125、140、160、180、200、250……
许用值 轮毂材料
钢 铸铁 钢
载荷性质 静载荷
125～150 70～80 50
轻微冲击
100～120 50～60 40
冲击
60～90 30～45 30
[p] [p]
在设计使用中若单个键的强度不够，可采用双键180°对称布 置。考虑载荷分布不均匀性，在强度较核中应按1.5个键进行计算。
10.11.5 花键联接
b
L
(e)
图10－33 平键联接
10.11.2 半圆键联接 半圆键的工作面也是键的两个侧面。
半圆键可在槽中绕其几何中心摆动以适应毂槽底面的倾斜。 优点：工艺性好，装配方便， 适用于锥形轴端与轮 毂的联接 缺点：键槽较深，对轴的强度 削弱较大 适用：轻载连接
图10－34 半圆键联接
(2) 半圆键联接
第 10章 连接 10-11键连接、花键联接
10.11 键联接
键联接由键、轴和轮毂组成，它主要用以实现轴和轮 毂的周向固定和传递转矩。
键联接的主要类型有：平键联接、半圆键联接、楔键 联接和切向键联接。 10.11.1 平键联接
如图示，平键的两侧面是工 作面，平键的上表面与轮毂槽底 之间留有间隙。常用的平键有普 通平键和导向平键。
普通平键 按其结构 可分为：
圆头（称为A型，如图10－33b） 方头（称为B型，如图10－33c） 单圆头（称为C型，如图10－33d）
C型键主要用于轴端与轮毂的联接 。
b L (d)
图10－33 平键联接
导向平键的键较长，键 用螺钉固定在键槽中， 键与轮毂之间采用间隙 配合，轴上零件可沿键 作轴向滑移。
• 承载能力不够时采用, 按 180°布置两个键。一对平键按1.5 个键计算
普通平键 按其结构 可分为：
圆头（称为A型，如图10－33b）
A型键在键槽中固定良好，但 轴上键槽引起的应力集中较大；
b
L (b)
图10－33 平键联接
普通平键 按其结构 可分为：
圆头（称为A型，如图10－33b） 方头（称为B型，如图10－33c）
2T / d 4T 2 p [ p](N / mm ) Lc k dhLc
（10－27）
式中： T－传递的转矩，N.mm； h－键的高度，mm； d— 轴径，mm Lc－键的计算长度（对A型键，Lc＝L－b），mm；
k
[p]和[p]分别为联接的许用挤压应力和许用压强， N/mm² 。
表10－10 键联接的许用挤压应力和许用压强
拆卸空间 安装时 用力打入 斜度1：100 斜度1：100
图10－35 楔键联接
楔键的缺点：楔键楔紧后，轴和轮毂的配合产生偏心 和偏斜，只能用于定心精度要求不高和低转速的场合。
切向键由一对楔键组成, 能 传递很大的转矩。
斜度1：100
图10－36(a) 切向键联接
用一对切向键时，只能单向传递转矩，当要双向传递 转矩时，须采用两对切向键。由于切向键对轴的强度削弱 较大，因此常用于直径大于100mm的轴上。
当键尺寸较大时，宜用紧定螺 钉将键固定在键槽中，以防松 动；
b
L
(c)
图10－33 平键联接
平键分类
• 普通平键 • Ａ(圆头)型：立铣刀，键定位好，轴应力集中大 • Ｂ(平头)型：盘铣刀，轴向键无定位，应力集中小 • Ｃ(单圆头)型：立铣刀加工，用于轴端 • 导向平键 • 键固定于轴上, 滑移距离小
25
花键可用于静联接和动联接，一般只验算挤压 强度和耐磨性。 花键已经标准化，例如矩形花键的齿数z、小径d、 大径D、键宽B等可以根据轴径查标准选定，设各齿 压力的全力作用在平均半径rm处，载荷不均匀系数 K=0.7～0.8，则连接所能传递的扭矩。
静连接 动连接 T=Kzhl’rm[σp] T=Kzhl’rm[p]
如图示，假定载荷在键的工 作面上均匀分布，并假设k h/2。 则挤压强度条件为：
b Na T O
a N y d/2
2T / d 4T p [ p ] (N/mm2 ) （10－26） Lc k dhLc
图10－37 平键上的受力
对导向平键联接应限制压强p以避免过渡磨损，即：
10.12 销联接
销联接主要用于固定零件之间的相对位置，并能传 递较小的载荷，它还可以用于过载保护。 定位销使用时应该注意：
使两销相距尽可能远，以提高定位精度；一般不承 受载荷（或承受小载荷），故不做强度校核。直径按结 构而定；而埋入每一被联接 件的长度应大于销直径的 1～2倍。
(a) (b)
图10－40 销联接
键槽
轴的直径d t1 1.4 1.8 >38~44 >44~50 b 12 14
键的尺寸
h 8 9 L 28~140 36~160 t 5.0 5.5
键槽
t1 3.3 3.8
>8～10 >10~12
>12~17
>17~22 >22~30 >30~38
5
6 8 10
5
6 7 8
10~56
14~70 18~90 22~110