键、花键、无键连接和销连接共34页

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
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；
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。
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
一、键连接的分类、结构型式及应用
§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。
平键连接
半圆键连接
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。
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。
二、胀紧连接
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。
对轴的削弱大，常用在直径大于100的轴上。

> 65~75 20 12 > 75~85 22 14
宁夏大学专用
键旳尺寸
续表6-1 键槽
C或r
L
t
t1 半径r
0.16~0.25
6~20
6~36 8~45
1.2 1 1.8 1.4 0.08~0.16
潘存云教授研制
2.5 1.8
10~56 3.0 2.3
0.25~0.4 0.4~0.6
14~70 3.5 2.8 18~90 4.0 3.3 22~110 5.0 3.3 28~140 5.0 3.3 36~160 5.5 3.8 45~180 6.5 4.3 50~200 7.0 4.4
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(3)载能力高; 因齿槽浅，齿根应力集中小 齿数多，总接触面积大
(4)轴上零件与轴旳对中性好；对高速及精密机器很主要
(5)导向性好; 对动连接很主要
(6)可用磨削措施提升加工精度 及连接质量。
缺陷：齿根仍有应力集中，需专 用设备制造，成本高。
宁夏大学专用
作者： 潘存云教授
应用：定心精度要求高、载荷大，或经常滑移旳连接。
间隙
特点：定心好、装拆以便。
一般平键 种类
导向平键
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轴
工作面
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宁夏大学专用
作者： 潘存云教授
一般 圆头(A型) 用指状铣刀加工，固定良好，轴槽应力集中大。
平键 平头(B型) 用盘铣刀加工，轴旳应力集中小。
构造 单圆头(C型) 用于轴端
盘铣刀
A型
B型
C型
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一般平键应用最广。
作者： 潘存云教授
二、平键连接旳强度校核

中国地质大学专用
作者： 潘存云教授
4）滑键
双钩头滑键
结构特点：两端有钩头，键固定在轮毂上，键短，槽长。
潘存云教授研制 潘存云教授研制
中国地质大学专用
作者： 潘存云教授
单圆钩头滑பைடு நூலகம் 结构特点：单圆钩头，嵌入轮毂中。
潘存云教授研制
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作者： 潘存云教授
表6-1 普通平键和键槽尺寸（GB1095— 79、GB1096— 79）
1)普通平键联接 用于轴毂间无轴向相对滑动的静连接。 普通 圆头(A型) 平键 平头(B型) 结构 单圆头(C型)
A型
B型
C型
普通平键应用最广。
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作者： 潘存云教授
圆头键（A型）：轴上的键槽用端铣刀铣出（右下图a），轴上 键槽端部的应力集中较大，但键的安装比较牢固。能传递较 大力；
类型：普通楔键、钩头楔键。
钩头是用来拆卸用的
拆卸空间
潘存云教授研制
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在重型机械中常采用切向键——一对楔键组成。
潘存云教授研制
窄面 工作面
d 潘存云教授研制
斜度1:100
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装配时将两楔键楔紧，键的窄面是工作面，所产生 的压力沿切向方向分布，当双向传递扭矩时，需要 两对切向键分布成120~130 ˚ 。
平头键（B型）：轴上的键槽用盆铣刀铣出（右下图b） ，应 力集中小，键在键槽中固定较差，常用在轴的中部或端部， 对于尺寸大的键，宜用紧定螺钉固定在轴上；
单圆头键（C型）：轴上的键槽用端铣刀铣出，常用在端部。
轮毂上的键槽一般用插刀或拉刀加工而成.
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圆柱销连接
总结词
圆柱销连接是一种常见的销连接方式，其结构简单、易于安装和拆卸。
详细描述
圆柱销连接通常由圆柱形的销和孔组成，通过将销插入孔中实现连接。这种连 接方式适用于轻载、低速和间歇性工作的场合，如家具连接是一种具有自锁功能的销连接方式，其结构紧凑、能承受较大的载荷 。
耐磨性
对于需要频繁使用的联接销，应选择耐磨性 较好的材料，以提高使用寿命。
耐腐蚀性
在可能接触腐蚀性介质的环境中，应选择耐 腐蚀性强的材料。
成本与可加工性
在满足性能要求的前提下，应尽量选择成本 较低且易于加工的材料。
尺寸确定
根据使用需求确定尺寸
根据具体的使用场景和需求，如传递 扭矩的大小、联接销的长度等，来确 定联接销的尺寸。
增材制造
利用增材制造技术，如3D 打印，实现复杂结构的高 精度制造，降低生产成本 。
智能材料
研究和发展智能材料，提 高产品的自适应性和耐用 性，满足更广泛的应用需 求。
应用拓展
航空航天
医疗器械
在航空航天领域，键花键无键联接销 连接技术将应用于更高级别的零部件 和结构中，提高安全性和可靠性。
在医疗器械领域，该技术将应用于人 工关节、牙科植入物等高精度医疗设 备中，提高人体适应性和使用寿命。
汽车工业
在汽车工业中，该技术将应用于发动 机、变速器和底盘等关键部件，提高 性能和降低重量。
市场前景
全球市场需求
随着工业4.0和智能制造的推进，全球市场对键花键无键联接销连 接技术的需求将持续增长。
竞争格局
市场竞争将逐渐加剧，技术领先的企业将获得更多的市场份额和利 润空间。
政策支持
政府将加大对技术创新和高端装备制造业的支持力度，推动键花键 无键联接销连接技术的快速发展和应用。

机 械
键的截面尺寸b×h按所在轴段直径d从标准中选定。
设 计
键的长度L一般可按轮毂的长度而定,即键长等于或 略小于轮毂的长度；
上 邓
而导向平键的长度则按零件所需滑动距离而定。 召
义
重要的键连接在选出键的类型和尺寸后，还应进行
强度校核计算。
普通平键和普通楔键的主要尺寸见表，所选定的键 长应符合标准规定的长度系列。
3
普通平键：按构造分，有圆头（Ａ型）、 平头（Ｂ型）以及单圆头（Ｃ型）三种， 其结构形式如下图所式：
机 械 设 计 上 邓 召 义
2020年10月11日
第六章键-花键-无键连接和销连接
4
特点：
续
A型平键的键槽用端铣刀加工，键在槽中固定 良好，但键槽引起的应力集中较大,其圆头部分 侧面与键槽并不接触，未能充分利用；
圆头平键l=L-b/2，L为键的长度，b为 键的宽度
上 邓 召 义
2020年10月11日
第六章键-花键-无键连接和销连接
7
2.半圆键
机
械
设
半圆键连接如右上图所示。轴上键槽用尺寸与半圆键 计
相同的半圆键槽铣刀铣出，因而键在槽中能绕其几何 中心摆动以适应轮毂中键槽的斜度。半圆键工作时，
上 邓 召
靠侧面来传递转矩。
义
特点：工艺性较好，装配方便；但轴上槽较深对轴的 强度削弱较大。
在轮毂的键槽中。键的顶面与轮毂之间有少量间 机
隙，键靠侧面传递扭矩。
械 设
轮毂与轴通过圆柱表面配合实现轮毂中心与轴心 计
的对中。
上 邓
根据用途不同，平键可分为普通平键、薄型平键、召义 导向平键和滑键四种。
其中:普通平键和薄型平键用于静连接，

导向平键(传递转矩不大时选用)
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
2 2200103 6 70 70
MPa
149.7MPa
p ： 查表6 2, 轻微冲击， 静连接， 钢， 所以 p 100 ~ 120MPa
p p 采用双键，并相隔180°，键长按1.5l计算
p
2T 103 kld
2 2200103 6105 70
MPa
99.8MPa
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
分类
平键连接 半圆键连接 楔键连接 导向键连接
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。
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。
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

缺点：键槽对轴的削弱较大，只适用
于轻载连接。
3 楔键连接
普通楔键
勾头楔键
工作原理：靠上下面压紧产生摩擦力承受载荷 工作面：上下表面； 非工作面：两侧面； 结构（加工）：上面由1：100斜面，下面平行轴线；
应用：打入时迫使轴和轮毂产生偏心， 用于定心精度要求不高、载荷平稳、低速场合
安装时用力打入
动连接： Tkzlrhm[p]
hD 2 d2 CrmD 4 d
z 齿数；
式中： h 齿面工作高度；
l 齿的接触长度；
[ p ] 花键联接的许用挤压应力；
[ p]－花键联接的许用压强。 C -齿 顶 倒 圆 半 径
m-模数 d-分度圆直径
无键连接
一、型面连接 型面连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
主要失效形式：工作面的磨损
1平键连接—滑键连接
导向平键和滑键： 工作面的磨损
压力校核
强度校核：
p
T
d 2
hl
4T p
dhl
2
2 半圆键连接
工作原理：靠侧面受挤压，传递载荷； 工作面：两侧面； 非工作面：上下表面（起自位作用）； 结构加工：键槽由盘形铣刀铣出，
键为半圆形；
优点：能在轴槽中摆动以适应毂槽底 面，装配方便，用于锥形轴端。
胀紧连接 键连接4
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。
更多介绍
胀套的尺寸选择： 各型胀套已标准化，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。
销连接
销连接
销连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连接。

2 T p 滑动平键联接的强度验 算： p dlk
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2、半圆键联接
工作面
下一页
3、楔键联接
上下表面是工作面，靠摩擦力传递转矩；轴与轮毂的对中 性较差；用于低速、轻载、对中要求不严的场合。
1： 100 工作面
方头楔键
钩头楔键
圆头楔键
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4、切向键联接
工作面
下一页
6.2花键联接
14×9 16×10 18×11 20×12 22×14
40 45 50 56 63 70 80
45 50 56 63 70 80 50 56 63 70 80 90 50 56 63 70 80 90 56 63 70 80 90 100 63 70 80 90 100 110
返回
对中性较差
返回
椭圆形
六角形
正方形
带切口圆形
三角形
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.弹性环联接
下一页
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课后习题
作业6-9
6.9图6.38所示凸缘半联轴器及圆柱齿轮，分别用键与减速器的低速轴 相连接。试选择两处键的类型及尺寸，并校核其连接强度。已知轴的材 料为45钢，传递的转矩T=1000N.m，齿轮用锻钢制造，半联轴器用灰铸铁 制造，工作时有轻微冲击。
C型键用于轴端
下一页
普通平键联接的应用
下一页
键联接的类型选择和强度校核
1.键的类型选择—根据使用要求和工作条件 转矩、转速、载荷性质、是否移动、对中性等 2.键的尺寸选择（同时确定配合类型） （平键）根据轴径d，选择截面尺寸bxh； 根据轮毂的长度选择键的长度L。 查键的尺寸 3.平键联接的强度校核 计算公式:
机械设计

第6章键花键无键联接销联接
（2） 半圆键连接强度计算
• 由于失效形式一样，所以半圆键的强度条件与普通平键的完 全一样，只是半圆键的接触高度 k 应根据键的尺寸从标准中
查取，工作长度 l ≈L。
用于静联接，失效形式为表面压溃
k
b N
y≈d/2
T
d
2T σp = kl d
≤[σp ]
MPa
第6章键花键无键联接销联接
安全销
潘存云教授研制
类
型
按形状分
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。
第6章键花键无键联接销联接
定位销
1、键的选择
❖ 选则类型—根据各类键的结构特点、使用要求或工作 条件 (扭矩大小、对中性、是否轴向固定、滑移等) 选 择；
❖ 尺寸选择—键的截面尺寸 b×h 根据 轴径 d 由标准中 选取。键长 L 参考 轮毂长度 选取标准值（等于或略短 于轮毂的长度 ，导向平键长度按轮毂的长度及其滑动 距离确定）
潘存云教授研制
第6章键花键无键联接销联接
(1) 矩形花键
➢ 形状简单，加工方便，可用磨削方法获得较高精度。 ➢ 按齿高不同，矩形花键的齿形尺寸在标准中规定了两个
系列： ❖ 轻系列多用于轻载联接或静联接； ❖ 中系列多用于中载联接或空载下轮毂滑移的动联接；
第6章键花键无键联接销联接
矩形花键的定心形式
第6章键花键无键联接销联接
二、胀紧连接
胀紧联接是在轴与毂孔之间装配一个 或几个胀紧联接套，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。

第六章 键、花键、无键连接和销连接
本章讲述实现轴与轮毂之间的周向固定并传递转矩方 法，也称为轴毂联接。常用零件有键、花键、销和紧定螺 钉等
§6-1 键连接
一、键连接的功能、分类、结构形式及应用 定义：把轴和轴上零件的轮毂联接起来的标准零件。 作用：传递转矩，实现轴上零件的周向固定，有时
可实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。 类型：按键的结构形式可分为平键、半圆键、楔键、
一、花键连接的类型、特点和应用 优点：①齿多，且每个齿受力均匀，承载能力强；
②键槽浅，齿根处应力集中小，对轴、毂的强度削弱小； ③导向性好，可适应轴上零件的滑移；④对中性好；
缺点：加工复杂，成本较高。 应用：传递载荷大，对中性要求较高的动、静联接。 分类：矩形花键和渐开线花键 1、矩形花键 轻系列：用于静联接或轻载联接 中系列：用于中等载荷的联接。 定心方式：小径定心（外花键和内花键的小径为配 合面，大径处有间隙），定心精度高，稳定性好。
挤压强度校核：
可见联接的挤压强度不够。采用双键，相隔180°布置。
双键的工作长度：l=1.5×70=105mm，则
③ 结果键的标记为：键20×90GB/T1096-1979 （一般A型键可不标出“A”，对于B型或C型键， 须将“键”标为“键 B”或“键C”）。
§6-2 花键连接
花键联接是平键联接在数目上的发展，由外花键 和内花键组成的联接，适用于动、静联接。
键的截面尺寸：根据d=70mm，查表6-1，b=20mm，
h=12mm。
键的长度：由轮毂宽度及键的长度系列，L=90mm。
② 校核键联接的强度 许用挤压应力：键、轴和轮毂的材料都是钢，查表6-2， 取 [σ]p=110MPa； 键的工作长度：l=L-b=90-20=70mm； 键与轮毂键槽的接触高度：k=0.5h=0.5×12=6mm；

切向键连接
• 切向键连接的结构 • 切向键是由一对 斜度为1：100的 楔键组成 • 切向键的工作原理 • 靠工作面上的挤压力和轴与轮毂间和摩擦力来传递转矩。 • 用一个切向健时，只能传递单向转矩；当要传递双向转矩时， 必须用两个切向键，两者间的夹角为120°～130°。 • 特点：由于切向键对轴的削弱较大，因此常用于直径大于 100mm的轴上。
销的设计计算
• （1）定位销:小载荷，不作强度校核。直径由结构确定，数目 一般不少于2个。销装入被连接件内的长度，为销直径1～2倍。 • （2）连接销的类型：工作要求选定，尺寸可根据连接的结构 特点按经验或规范确定，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。
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
1 键连接的功能、分类、结构型式及应用
键是一种标准零件，其功能： （1）实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩 （2）实现轴上零件的轴向固定 （3）实现轴上零件的轴向滑动的导向 键连接的主要类型
• 花键连接强度计算
静连接
动连接
• ψ——载荷分配不均匀系数,与齿数多少有关,一般取 ψ=0.7～0.8,齿数多时取偏小值；
矩形花键
• 按齿高的不同，矩形花键的齿形尺寸在标准中规定了轻系列和 中系列两个系列。 • 矩形花键的定心方式 :小径定心 • 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
• 渐开线花键的齿廓为渐开线，齿顶高分别为0.5m和0.4m(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。 • 渐开线花键的优点 : • 当传递的转矩较大且轴径也大时宜采用30°渐开线花键连接。 • 45°的渐开线花键特别适用于薄壁零件的轴毂连接。 • 渐开线花键的定心方式为齿形定心：有利于各齿均匀承载。

键槽铣刀加工键槽，轴向固定
性好，但应力集中大
键圆头不能充分利用
A型
一、键连接的功能、分类、结构形式及应用
1、平键联接 (4)分类:
圆头(A型) 普通平键 平头(B型) 单圆头(C型) 薄型平键 导向平键 滑键
盘铣刀加工键槽，应力集中小
键全长可以充分利用 尺寸较大的键易松动2T 103 p p zlhd m
§6-3
无键连接
一、型面连接
1、定义：
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，它是无键联接的一种型式。
2、特点：
装拆方便，对中性好
连接面上没有应力集中源，减少了应力集中 切削加工较复杂，不易保证配合精度，应用尚不广泛
二、涨紧连接
1、定义 指在毂孔与轴之间装入胀紧联接 套，在轴向力作用下，同时胀紧 轴与毂而构成的一种静联接。
二、涨紧连接
1、定义 指在毂孔与轴之间装入胀紧联接 套，在轴向力作用下，同时胀紧 轴与毂而构成的一种静联接。
Z1 型 胀 套
一个胀紧套 两个胀紧套
Z2型胀套中，与轴或毂孔贴合的套筒均有纵向间隙，以利于变 形和胀紧。拧紧联接螺钉，便可以将轴和毂胀紧。
120˚ ~130˚
d
一对楔键分别从轮毂两端打入 （5）应用： 用于载荷大，对中要求不严格的场合 直径大于100mm轴上，如大型带轮等
二、键的选择和键连接强度计算
1、键的选择
根据轴径→键的截面尺寸b、h查表选取 长度L参照轮毂长度从标准中选取
二、键的选择和键连接强度计算
2、键连接的强度计算 (1)平键连接的强度计算
2T 103 p [ p ] kld
k=0.5h

第6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
一、键连接的类型
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
间隙
特点：定心好、装拆方便。
普通平键
按工作面上的压力进行条 件性强度校核计算
§6－3 无键连接
一、型面连接 型面连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连接， 它是无键连接的一种型式。
由于型面连接要用到 非圆形孔，以前因其加工 困难，限制了型面连接的 应用。
潘存云教授研制
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，故型面连接的应用获得了发展。应用较多的是带 切口圆形和正六边形型面。
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。
二、花键连接强度计算
按工作面上的挤压应力 进行强度校核计算
失效形式：工作面被压溃（静连接）；
工作面过度磨损（动连接）
工作面
种类
薄型平键 导向平键
潘存云教授研制
轴
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滑键
普通 圆头(A型) 用指状铣刀加工，固定良好，轴槽应力集中大。
平键 平头(B型) 用盘铣刀加工，轴的应力集中小。
结构 单圆头(C型) 用于轴端
盘铣刀
A型
B型
C型