1、 第六章第六章 键联接键联接键和花键主要用于轴和带毂零键和花键主要用于轴和带毂零件，实现周向固定以传递转矩件，实现周向固定以传递转矩的轴毂联接。的轴毂联接。6.1 键联接键联接6.1.1键联接的分类和构造键联接的分类和构造键联接键联接松键联接松键联接紧键联接紧键联接平键平键半圆键半圆键楔键楔键切向键切向键斜键斜键一、平键一、平键（普通平键、导向平键、滑键）（普通平键、导向平键、滑键）工作原理：工作原理：平键的两侧是工作面，上表面与轮毂键槽底平键的两侧是工作面，上表面与轮毂键槽底面间有间隙（如图），工作时靠轴槽、键及毂槽的侧面面间有间隙（如图），工作时靠轴槽、键及毂槽的侧面受挤压来传递转矩，不能
2、实现轴上零件的轴向固定。受挤压来传递转矩，不能实现轴上零件的轴向固定。1、普通平键：、普通平键：用于静联接。用于静联接。平键连接普通平键的结构型式普通平键的结构型式 平键特点 优点：结构简单、装拆方便、对中性较好等。这种键连接不能承受轴向力，因而对轴上的零件不能起到轴向固定的作用。平键按用途分类（1）普通平键（2）薄型平键（3）导向平键（4）滑键 键槽的加工（1）轴上键槽：圆柱立铣刀（A和C型）和圆盘铣刀（B型）；（2）轮毂上键槽：插刀。2、导向平键：、导向平键：用于短距离动联接用于短距离动联接3、滑键：、滑键：用于长距离动联接。用于长距离动联接。二、半圆键：二、半圆键：用于静联接。用于静联接
3、。键的侧面为工作面，键的上表面与毂槽底面间有间隙。键的侧面为工作面，键的上表面与毂槽底面间有间隙。轴上键用尺寸与半圆键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。半圆键连接特点优点：工艺性较好，装配方便，尤其适用于锥形轴端与轮毂的连接。缺点：轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，故一般只用于轻载静连接中。三、斜键三、斜键 工作面是键的上下两面，用工作面是键的上下两面，用于静联接。于静联接。1、楔键、楔键楔键的楔键的上下面上下面分别与毂和轴分别与毂和轴上的键槽的底面贴合，为工上的键槽的底面贴合，为工作面。作面。2、切向键、切向键7.1.2 键的选择和平键联接的计算键
4、的选择和平键联接的计算1、键的选择、键的选择1）类型选择）类型选择需要传递的扭矩大小；需要传递的扭矩大小；联接于轴上的零件是否需要沿轴向滑动及滑动距离联接于轴上的零件是否需要沿轴向滑动及滑动距离的长短；的长短；联接的对中性要求；联接的对中性要求；是否需要具有轴向固定的作用；是否需要具有轴向固定的作用；键在轴上的位置。键在轴上的位置。dL)25.1(2）尺寸选择）尺寸选择键的剖面尺寸（键宽键的剖面尺寸（键宽b键高键高h）:按轴的直径按轴的直径d由标准中由标准中选定。选定。普通平键的长度普通平键的长度L：按轮毂的长度而定。：按轮毂的长度而定。导向平键的长度导向平键的长度L：按轮毂的长度及其滑动距离
5、而定。：按轮毂的长度及其滑动距离而定。轮毂长度：轮毂长度：五、普通平键的选用五、普通平键的选用步骤：步骤：1、根据键的工作情况，确定平键类型根据键的工作情况，确定平键类型2、按轴的直径按轴的直径d确定键的剖面尺寸确定键的剖面尺寸bh3、按轮毂宽度按轮毂宽度B确定键的长度确定键的长度L，一般一般L=B(510)mm，并须符合标准中，并须符合标准中 规定的长度系列。规定的长度系列。例：例：钢轴与铸铁带轮采用键连接，已知轴径钢轴与铸铁带轮采用键连接，已知轴径d=45mm，带轮轮毂长，带轮轮毂长L=80mm，试选用键连，试选用键连接的类型和尺寸。接的类型和尺寸。解：解：v（1）、选择键连接的类型：由于
6、带轮与轴）、选择键连接的类型：由于带轮与轴连接的对中性高，连接的对中性高，选普通平键选普通平键A型。型。v（2）确定尺寸）确定尺寸v按轴径：按轴径：d=45mm，v查表得：键宽查表得：键宽b=14mm，键高，键高h=9mm，v键长键长L=80-（510）mm=（7570）mm。取标准长度取标准长度=70mm。v标记为：标记为：键键1470 GB/T 1096设计准则设计准则校核挤压强度校核挤压强度设计准则设计准则校核压强校核压强2、平键联接的强度计算、平键联接的强度计算普通平键失效形式：键、轴上键普通平键失效形式：键、轴上键槽、轮毂上键槽这三种最弱的工槽、轮毂上键槽这三种最弱的工作面被压溃。作
7、面被压溃。导向键或滑键的失效形式：导向键或滑键的失效形式：工作面过渡磨损。工作面过渡磨损。l 键的工作长度；键的工作长度；对于对于A型键型键 l=L-b对于对于B型键型键 l =L对于对于C型键型键 l =L-b/2 挤压挤压压溃压溃 p p剪切剪切剪剪断断 动联接：动联接：+工作面磨损工作面磨损 p p其中：其中：k 键与轮毂的接触高度键与轮毂的接触高度（mm），一般取），一般取kh/2；l 键的接触长度（键的接触长度（mm），），p查表查表6-2静联接静联接NNh/23210ppTkld静联接静联接:动联接：动联接：3210 Tppkldl 键的工作长度；键的工作长度；对于对于A型键型键
8、l=L-b对于对于B型键型键 l =L对于对于C型键型键 l =L-b/2提高键的承载能力的措施：提高键的承载能力的措施：1、增大键长；、增大键长；2、改用方头键；、改用方头键；3、两个键相隔、两个键相隔180布置（承载能力按一个键时的布置（承载能力按一个键时的1.5倍计倍计算）。算）。4、改变键的材料使其许用应力增大。、改变键的材料使其许用应力增大。选择平键选择平键联接类型联接类型按静或动联按静或动联接校核强度接校核强度取决于强度较弱的那种材料取决于强度较弱的那种材料 增大键长增大键长设计步骤设计步骤根据轴径、毂宽查根据轴径、毂宽查标准确定键的尺寸标准确定键的尺寸设计时注意：设计时注意：许用
9、应力许用应力强度不够时强度不够时不同轴段的键槽应开在同一母线上不同轴段的键槽应开在同一母线上 同一截面采用双键联接同一截面采用双键联接课堂练习：在一直径课堂练习：在一直径d=80mm的轴端，安装一钢制直的轴端，安装一钢制直齿圆柱齿轮，轮毂宽度齿圆柱齿轮，轮毂宽度L=1.5d，工作时有轻微冲击。，工作时有轻微冲击。试确定平键联接的尺寸，并计算其能够传递的最大转试确定平键联接的尺寸，并计算其能够传递的最大转矩。矩。解：由图可知采用解：由图可知采用A型平键。由轴径型平键。由轴径d=80mm查表查表 b=22mm，h=14mm。轮毂长度为轮毂长度为 1.5*80=120mm取键取键 的公称长度为的公称
10、长度为L=90mm，键的标记为键键的标记为键22X90GB1096-79.键的工作长度为键的工作长度为 l=L-b=90-22=68mm键与轮毂键槽接触高度为键与轮毂键槽接触高度为 k=h/2=7mm根据齿轮材料为钢，载荷轻微冲击，查表得需用挤压根据齿轮材料为钢，载荷轻微冲击，查表得需用挤压=110Mpa。根据普通平键联接的强度公式：根据普通平键联接的强度公式：键连接能传递的最大转矩为键连接能传递的最大转矩为p3210ppTkld承载能承载能力大；键槽较浅，力大；键槽较浅，对轴的强度削弱较轻对轴的强度削弱较轻；具有较平键更好；具有较平键更好的定心性和导向性；的定心性和导向性；装拆性能好。装拆性
11、能好。花键需要专花键需要专用设备制造，成本较用设备制造，成本较高。高。花键联接适用于花键联接适用于定心精度较高、载荷定心精度较高、载荷较大或经常滑动的联较大或经常滑动的联接。接。一、花键联接的特点一、花键联接的特点花键轴花键轴花键孔花键孔二、花键联接的分类和构造二、花键联接的分类和构造有两个系列（轻、中系有两个系列（轻、中系列）；列）；定心方式：小径定心定心方式：小径定心，定心精度高、定心稳定性定心精度高、定心稳定性好，能用磨削的方法消除好，能用磨削的方法消除热处理变形。热处理变形。加工简便，应用广泛。加工简便，应用广泛。d与矩形花键比较，具有工艺性较好、制造精度与矩形花键比较，具有工艺性较好
12、、制造精度较高、键齿根部强度高、应力集中小、易于定心较高、键齿根部强度高、应力集中小、易于定心等特点。等特点。有两种压力角：一种为有两种压力角：一种为45，一种为，一种为30。前者。前者与后者比较，因其齿高较小，承载能力较低，多与后者比较，因其齿高较小，承载能力较低，多用于轻载、直径小以及薄壁零件的联接。用于轻载、直径小以及薄壁零件的联接。定心方式：齿形定心，有利于各齿均匀承载。定心方式：齿形定心，有利于各齿均匀承载。三、花键联接的计算三、花键联接的计算 一般花键的齿数、尺寸、配合等均应按一般花键的齿数、尺寸、配合等均应按标准选取，而后进行强度校核。标准选取，而后进行强度校核。pmPzhldT
13、2静联接 pzhldTpm2动联接例题例题1 1：一轻系列矩形花键：一轻系列矩形花键6x28x32x76x28x32x7连接齿轮和连接齿轮和轴。若传递转矩轴。若传递转矩T=200NmT=200Nm，轮毂长，轮毂长L=20mmL=20mm，轮毂，轮毂许用挤压应力值为许用挤压应力值为60MPa60MPa。依标准查花键倒角。依标准查花键倒角C=0.3mmC=0.3mm，并取键长，并取键长l=L=20mml=L=20mm，载荷分布不均，载荷分布不均匀系数为匀系数为0.7.0.7.试验算此连接强度。若强度不够，试验算此连接强度。若强度不够，有何改进措施？有何改进措施？解：解：1.1.由花键标记得由花键标
14、记得Z=6Z=6，D=32mmD=32mm，d=28mmd=28mm，求，求的键的工作高度的键的工作高度2.2.键的平均直径为：键的平均直径为：3.3.根据花键静联接强度条件公式得根据花键静联接强度条件公式得21.42DdhCmm3210113.460PppmTMPaMPazhld302mDddmm改进措施：改进措施：1.1.改用中系列矩形花键；改用中系列矩形花键；2.2.增加轮毂宽度增加轮毂宽度例例2 2：有一公称尺寸：有一公称尺寸Z-DxdxbZ-Dxdxb为为8-40 x36x78-40 x36x7的的4545钢矩形花键，钢矩形花键，齿长齿长l=80mml=80mm，经调质出来，使用和制
15、造条件中等，能否用来，经调质出来，使用和制造条件中等，能否用来传递传递T1=1600NmT1=1600Nm的转矩？的转矩？解：本题目考查花键的联接强度公式，将其变形便可求出转解：本题目考查花键的联接强度公式，将其变形便可求出转矩，比较转矩与题目中转矩的大小，便可解决。矩，比较转矩与题目中转矩的大小，便可解决。1.1.求齿面的工作高度：倒角尺寸查表得求齿面的工作高度：倒角尺寸查表得C=0.3mmC=0.3mm 花键平均直径：花键平均直径：载荷分配不均系数载荷分配不均系数按静连接、齿面经过热处理、使用和制造条件中等查的许用按静连接、齿面经过热处理、使用和制造条件中等查的许用挤压应力为：挤压应力为：
16、100-140MPa100-140MPa，取，取120MPa120MPa。变形求得。变形求得T T值为值为1634Nm1634Nm21.42DdhCmm382mDddmm3210PpmTzhld0.81、过盈配合联接、过盈配合联接2、弹性环联接、弹性环联接一、过盈联接的特点及应用一、过盈联接的特点及应用:过盈联接是利用零件间的配合过盈来达到联接目的的。过盈联接是利用零件间的配合过盈来达到联接目的的。这种联接也称干涉配合联接或紧配合联接。过盈联接主这种联接也称干涉配合联接或紧配合联接。过盈联接主要用于轴与毂的联接、轮圈与轮芯的联接以及滚动轴承要用于轴与毂的联接、轮圈与轮芯的联接以及滚动轴承与轴或
17、座孔的联接等。过盈联接结构简单、对中性好、与轴或座孔的联接等。过盈联接结构简单、对中性好、承载能力大、承受冲击性能好、对轴削弱少，但配合面承载能力大、承受冲击性能好、对轴削弱少，但配合面加工精度要求高、装拆不便。加工精度要求高、装拆不便。二、过盈联接的工作原理二、过盈联接的工作原理过盈联接之所以能传递载荷，原因在于零件具过盈联接之所以能传递载荷，原因在于零件具有弹性和联接具有装配过盈。装配后包容件和被包有弹性和联接具有装配过盈。装配后包容件和被包容件的径向变形使配合面间产生很大的压力，工作容件的径向变形使配合面间产生很大的压力，工作时载荷就靠着相伴而生的摩擦力来传递。当配合面时载荷就靠着相伴而
18、生的摩擦力来传递。当配合面为圆柱面时，可采用为圆柱面时，可采用压入法压入法或或温差法温差法（加热包容件（加热包容件或冷却被包容件）装配。当其它条件相同时，用温或冷却被包容件）装配。当其它条件相同时，用温差法能获得较高的摩擦力或力矩，因为它不像压入差法能获得较高的摩擦力或力矩，因为它不像压入法那样会擦伤配合表面。采用哪一种装配法由工厂法那样会擦伤配合表面。采用哪一种装配法由工厂设备条件、过盈量大小、零件结构和尺寸等决定。设备条件、过盈量大小、零件结构和尺寸等决定。3、成形（无键）联接、成形（无键）联接4、销联接、销联接其他不可拆联接方法其他不可拆联接方法铆接：参考动画铆接：参考动画焊接：焊接：胶
19、接胶接：铆铆 接接利用铆钉把两个以上的被铆件联接在一起的不可拆联接利用铆钉把两个以上的被铆件联接在一起的不可拆联接一、铆缝一、铆缝 铆钉和被铆件铆合部分一起构成铆缝。铆钉和被铆件铆合部分一起构成铆缝。a 搭接缝搭接缝 b 单盖板对接缝单盖板对接缝 c 双盖板对接缝双盖板对接缝 焊焊 接接焊接焊接利用局部加热的方法将被联接件联接成为一个整体的利用局部加热的方法将被联接件联接成为一个整体的一种不可拆联接一种不可拆联接一、焊接的类型、特点及应用一、焊接的类型、特点及应用 焊接可以分为：熔化焊；压力焊；焊接可以分为：熔化焊；压力焊；钎焊钎焊二、焊接件常用材料及焊条二、焊接件常用材料及焊条 焊接的金属结
20、构常用材料为焊接的金属结构常用材料为Q215、Q235、Q255焊接的零件则常用焊接的零件则常用Q275、1550号碳钢，以及号碳钢，以及50Mn、50Mn2、50SiMn2等合金钢等合金钢 胶胶 接接一、胶接及其应用一、胶接及其应用 胶接是利用胶接剂在一定条件下把预制的元件联接在一起，胶接是利用胶接剂在一定条件下把预制的元件联接在一起，并具有一定的联接强度的不可拆联接并具有一定的联接强度的不可拆联接二、胶接接头二、胶接接头 设计胶接接头时应注意以下各点：设计胶接接头时应注意以下各点：（1）尽可能使胶层受剪或受压）尽可能使胶层受剪或受压（2）尽可能使胶层应力分布均匀）尽可能使胶层应力分布均匀（
21、3）胶层厚度为）胶层厚度为0.10.2mm时，胶层强度最高时，胶层强度最高（4）胶接面积宜取大些以利于金属强度的充分利用）胶接面积宜取大些以利于金属强度的充分利用 三、胶接剂（胶粘剂）三、胶接剂（胶粘剂）胶接剂的品种很多，基本组合成分为：环氧树脂、环氧胶接剂的品种很多，基本组合成分为：环氧树脂、环氧树脂树脂酚醛树脂、酚醛树脂、聚酰胺酚醛树脂、酚醛树脂、聚酰胺环氧树脂、丙烯酸环氧树脂、丙烯酸酯树脂、聚酰亚胺等酯树脂、聚酰亚胺等优点：优点：被胶件的材料能得到充分利用被胶件的材料能得到充分利用 胶层有缓冲减振作用胶层有缓冲减振作用 胶层，可防电化腐蚀胶层，可防电化腐蚀 胶层有电、热绝缘性，需要时也可加金属提高导电或胶层有电、热绝缘性，需要时也可加金属提高导电或 导热性能导热性能 联接的重量轻联接的重量轻 可起到密封作用。可起到密封作用。缺点：缺点：有的胶接剂胶接工艺较为复杂有的胶接剂胶接工艺较为复杂 胶接件的缺陷无完善可靠的无损检验方法胶接件的缺陷无完善可靠的无损检验方法 可靠程度和稳定性受环境因素的影响较大可靠程度和稳定性受环境因素的影响较大 四、胶接与铆接、焊接的比较四、胶接与铆接、焊接的比较
