第六章键连接
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第六章 键、花键、无键连接和销连接
基本要求:
1) 掌握键连接的主要类型及应用特点、键的类型和尺寸的选择方法，并能对平键连接进行强度校核计算。
2) 掌握花键连接的类型、特点、工作原理。
重点：
平键连接的类型选择、尺寸确定、失效形式和强度校核计算。
难点：
平键连接的类型选择、尺寸确定、失效形式和强度校核计算。
§6-1 键连接
一、键连接的功能、分类、结构型式及应用
键是一种标准件，通常用来实现轴与毂之间的周向固定，以传递转矩。有些类型的键还可用于轴上零件
的轴向固定或轴向移动的导向装置。
分类 平键 ｝松连接 半圆键
楔键 ｝紧连接 切向键
（一）、平键连接
平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂键槽底面间有间隙（如图），工作时靠键及键槽的侧面受
挤压来传递转矩。其特点是:结构简单,装拆方便,对中性好.
根据用途不同，平键可分为普通平键、 薄型平键、导向平键及滑键,普通平键和薄型平键适用于静连接;导向平键及滑键用于动连接.
1.普通平键(用于静连接)
圆头(A型) 平头(B型) 单圆头(C型)
放在轴上用键槽铣刀(指状铣)铣
键槽中,键在键槽中轴向固定良 放在用盘铣刀铣出的键槽中
,但对大尺寸的键宜用紧定螺钉固定
在轴上,以防松动 主要用于轴端与毂类零件连
2.薄型平键
与普通平键的主要区别是键高约为普通平键的60%-70%，主要用于薄壁结构、空心轴及一些径向尺寸受限制的场合。
3.导向平键
导向平键是一种较长的平键,用紧定螺锭固定在轴上的键槽中,轴上的传动零件则可沿键作轴向滑移.
缺点:当零件滑移的距离较大时,则导键的长度过大,制造困难,故宜采用滑键.
4.滑键
特点:滑键固定在轮毂上,轴上零件能带动滑键在轴上的键槽中作轴向滑移,因此轴上铣出较长的键槽
（二）、半圆键连接
应用:适用于锥形轴与轮毂的 连接.键的侧面为工作面，键的上表面与毂槽底面间有间隙。
特点:工艺性较好,装配方便.缺点是轴上键槽较深,对轴的强度削弱较大,故一般用于轻载 连接或辅助连接.
（三）、楔键连接
楔键的上下表面分别与轴和毂的键槽底面相贴合，键的上下两面为工作面，键的上表面和它相配的轮毂
键槽底面均具有1：100的斜度。键楔紧在键槽里，工作时靠键的楔紧作用来传递转矩，同时可传递单向的
轴向力。主要用于对毂类零件的定心精度要求不高和低速的场合。
平头楔键 圆头楔键 钩头楔键
（四）、切向键连接
工作面是由一对楔键沿斜面拼合后相互平行的两个窄面，靠工作面上的挤压力和轴与毂间的摩擦力来传递转矩.一个
切向键只能传递单向转矩;当要传递双向转矩时,必须用两个切向键，夹角为120°~130°。
图6-5 切向键连接
二、键的选择和键连接的强度计算
1.键的选择
1）类型选择应考虑：
键传递扭矩的大小；
运动要求，连接于轴上的零件是否要沿轴滑动及滑动距离的大小；
对中性要求；
键在轴上的位置 及轴的表面形状.
2）尺寸选择：键的主要尺寸为键的截面尺寸（一般以键的宽度b×键高h表示）与长度L。
键的截面尺寸按轴径d从标准中查得,长度L按轮毂长度从标准中查得，但应比轮毂略段一点 ，一般短5~10mm. 2.平键连接的强度计算
平键连接时的受力情况，如图
主要失效形式
⑴普通平键用于静连接,主要失效形式是键、轴槽、和毂槽三者中强度最弱的工作面被压溃。极个别情况也有的被剪断。
⑵ 导向平键用于动连接，导向平键连接主要失效形式是工作面的磨损.
强度计算：
根据其失效形式，对采用常见材料组合及按标准选取尺寸的平键连接，通常只须按工作面上的挤压应力进行条件性的强度计算。
强度条件为： ①.普通平键 3pp210Tkld （6-1）
式中 T---传动的力矩，N·m;
d---轴的直径，mm;
l---键的工作长度，mm,A型lLb,B型lL,C型/2lLb;
L、b---键的公称长度和键宽，mm;
k---键与毂槽的接触高度，mm;k可从标准中查到，通常取k=h/2;
p---许用挤压应力，MPa。
②.导向平键和滑键 3210Tppkld
式中 [P]---许用压力，MPa
3.半圆键的强度计算 失效形式，工作面被压溃
强度条件： 3pp210Tkld
§6-2 花键连接
一、花键的类型、特点及应用
花键连接由外花键和内花键组成。齿的侧面是工作面。花键按其齿型分为矩形花键和渐开线花键两种。
键连接的的主要优点是：（1）受力较为均匀；（2）应力集中较小，对轴和轮毂的强度削弱较小；（3）对中性好；（4）导向性好；（5）可用磨削的方法提高加工精度及连接质量。
其缺点是加工时需要专用设备，成本较高。
花键连接的齿数、尺寸、配合等按标准选取。
1、矩形花键连接
按齿高的不同,矩形花键分为两个系列,即轻系列和中系列,轻系列的承载能力小,多用于静连接或轻联接;中系列用于中等载核的连接.
矩形花键的定心方式为以小径(d)定心，其特点是定心精度高，定心的稳定性好，能用磨削的方法消除热处理引起的变形。
2、渐开线花键
渐开线花键的齿廓是渐开线。根据分度圆压力角的不同分成30°压力角渐开线花键和45°渐开线花键（亦称三角形花键）。渐开线花键可利用齿轮的各种方法进行加工，工艺性较好。
渐开线花键的定心方式为齿形定心，齿侧受力时有径向分力，可自动定心。
30°压力角渐开线花键 45°压力角渐开线花键
二、花键连接的强度计算
1、失效形式：
2、强度计算
1）静连接 3ppm210Tzhld （6-5）
2）动连接 3m210Tppzhld （6-6）
ψ—— 载荷分布不均系数，与齿数多少有关，一般取ψ=0.7～0.8，齿数多时取偏小值；
Z—— 花键的齿数；
l—— 齿的工作长度，单位为mm； 1）静连接 工作面被压溃
2）动连接 工作面过度磨损 h—— 花键齿侧面的工作高度，矩形花键，h=［(D-d)/2］-2c,此处D为外花键的大径，d为内 花键的小径，C为倒角尺寸，单位为mm；渐开线花键30,,45,0.8hmhm
dm—— 花键的平均尺寸；
§6-3 无键连接
凡是轴与轮毂不用键的统称为无键连接
分类 型面连接： 特点：装轮毂的轴段制成光滑的非圆形截面的柱体或锥体,毂上制成相应的孔,传递扭矩大,拆装方便,对中性好,无键槽尖角,减少应力集中,工艺复杂,应用不多
胀紧连接： 特点：利用轴、毂孔的接触面上的径向压紧力所引起的摩擦力矩来传递扭矩。
§6-4 销连接
销按结构型式可分:圆柱销、圆锥销、槽销、开口销等。
销按功能可分为以下三种：（如图所示)
定位销：主要用来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
连接销：用于连接，可传递不大的载荷.
安全销：作为安全装置中的过载剪断元件.
