1、第六章第六章 键和销连接键和销连接Design Joints of Keys and Pins 教学内容教学内容键键 连连 接接1花花 键键 连连 接接 2无无 键键 连连 接接3销销 连连 接接46.1 6.1 键连接键连接键的分类键的分类平平 键键普通平键普通平键导向键导向键滑键滑键 键是一种键是一种标准零件标准零件，通常用来实现，通常用来实现轴轴与与轮毂轮毂之间的之间的周周向固定向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向移动导向。移动导向。普通楔键普通楔键钩头楔键钩头楔键1 1、平键连接的工作原理：、平键连接的工作原理：平键的下
2、半部分装在轴上的键平键的下半部分装在轴上的键槽中，上半部分装在轮毂的键槽中。槽中，上半部分装在轮毂的键槽中。键的顶面与轮毂之间有少量间隙键的顶面与轮毂之间有少量间隙，键靠侧面传递扭矩键靠侧面传递扭矩。轮毂与。轮毂与轴通过圆柱表面配合实现轮毂中心轴通过圆柱表面配合实现轮毂中心与轴心的对中与轴心的对中 根据用途不同，平键可分为根据用途不同，平键可分为普通平键普通平键、薄型平键薄型平键、导向平键导向平键和和滑键滑键四种。其中普通平键和薄型平键用于四种。其中普通平键和薄型平键用于静连接静连接，导向平键，导向平键和滑键用于和滑键用于动连接动连接。一、平键连接一、平键连接(Straight keys)特点
3、：特点：A A型平键的轴槽用型平键的轴槽用端铣刀加工端铣刀加工，键在槽中固定良好，键在槽中固定良好，但轴上槽引起的应力集中较大；但轴上槽引起的应力集中较大；B B型平键的轴槽用型平键的轴槽用盘铣刀加工盘铣刀加工，轴的应力集中较小；，轴的应力集中较小；C C型常用于型常用于轴端轴端与毂类零件连接，与与毂类零件连接，与A A型平键一样，型平键一样，其圆头部分的侧面与键槽并不接触，未能充分利用。其圆头部分的侧面与键槽并不接触，未能充分利用。用途：用途：应用最广，也适用于高精度、高速或承受变载、冲应用最广，也适用于高精度、高速或承受变载、冲击的场合。击的场合。2 2、普通平键、普通平键一、平键连接一、
4、平键连接圆盘铣刀铣键槽圆盘铣刀铣键槽插床加工键槽插床加工键槽键槽加工键槽加工 当被连接的当被连接的毂类零件毂类零件在工作中必须在在工作中必须在轴上作轴向移动时轴上作轴向移动时，则可采用导向平键。则可采用导向平键。特点：特点：键用螺钉固定在轴上，键用螺钉固定在轴上，键与轮毂键槽为间隙配合键与轮毂键槽为间隙配合，轴上零件能做轴向移动。为了拆卸键的方便，设有起键螺轴上零件能做轴向移动。为了拆卸键的方便，设有起键螺钉孔，以便拧入螺钉使键退出键槽。钉孔，以便拧入螺钉使键退出键槽。用途：用途：用于轴上零件用于轴上零件轴向移动量不大轴向移动量不大的场合，如变速箱中的场合，如变速箱中的滑移齿轮。的滑移齿轮。3
5、 3、导向键、导向键一、平键连接一、平键连接3 3、导向键、导向键一、平键连接一、平键连接 当零件需当零件需滑移的距离较大滑移的距离较大时，因所需导向平键的长度过大，时，因所需导向平键的长度过大，制造困难，故宜采用滑键。制造困难，故宜采用滑键。特点：特点：滑键固定在轮毂上，轴上零件带键在轴上的键槽中作滑键固定在轮毂上，轴上零件带键在轴上的键槽中作轴向移动。轴向移动。应用：应用：用于轴上零件轴向移动量较大的场合。用于轴上零件轴向移动量较大的场合。4 4、滑键、滑键一、平键连接一、平键连接二、半圆键连接二、半圆键连接(Woodruff keys)特点：特点：轴上键槽用尺寸与半圆键相同的半圆键槽铣刀
6、铣轴上键槽用尺寸与半圆键相同的半圆键槽铣刀铣出，因而出，因而键在槽中能绕其几何中心摆动键在槽中能绕其几何中心摆动以适应轮毂中键以适应轮毂中键槽的斜度，工艺性好，安装方便，但键槽较深，对轴强槽的斜度，工艺性好，安装方便，但键槽较深，对轴强度消弱大。度消弱大。应用：应用：轻载静连接，锥形轴端轻载静连接，锥形轴端工作原理：工作原理：两侧面为工作面，靠键与键槽侧面的挤压来两侧面为工作面，靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩。传递转矩。二、半圆键连接二、半圆键连接(Woodruff keys)三、楔键连接三、楔键连接(Taper keys)工作原理：工作原理：键的上表面和毂槽的底面各有键的上表面和毂槽的底面各
7、有1:100的斜度，的斜度，上上下表面为工作面下表面为工作面，靠键与轴毂楔紧产生的，靠键与轴毂楔紧产生的摩擦力传递转矩摩擦力传递转矩。特点：特点：可传递单向轴向力，受冲击和振动时可保证连接的可可传递单向轴向力，受冲击和振动时可保证连接的可靠性，缺点是轴与轮毂的配合会产生偏心。靠性，缺点是轴与轮毂的配合会产生偏心。应用：应用：用于毂类零件的定心精度要求不高和低转速的场合。用于毂类零件的定心精度要求不高和低转速的场合。三、楔键连接三、楔键连接三、楔键连接三、楔键连接四、四、切向键连接切向键连接工作原理：工作原理：楔键沿斜面拼合后相互平行的两窄面为工作面，其中楔键沿斜面拼合后相互平行的两窄面为工作面
8、，其中一个面在通过轴心线的平面内，工作面上的压力沿轴的切线方向一个面在通过轴心线的平面内，工作面上的压力沿轴的切线方向作用，靠键与轴毂楔紧产生摩擦传递转矩，能传递很大的转矩。作用，靠键与轴毂楔紧产生摩擦传递转矩，能传递很大的转矩。特点特点:由两个斜度为由两个斜度为1:100的楔键组成。一个切向键只能的楔键组成。一个切向键只能传递一个方向的转矩，传递双向转矩时，须用互成传递一个方向的转矩，传递双向转矩时，须用互成120130角的两个键。角的两个键。应用：应用：载荷很大载荷很大,对中要求不严格的场合对中要求不严格的场合,常常用于直径大于用于直径大于100mm的轴上。的轴上。四、四、切向键连接切向键
9、连接五、键的选择和键强度计算五、键的选择和键强度计算1 1、键的选择、键的选择按轴径按轴径d查标准查标准略短于轮毂宽度略短于轮毂宽度类型选择类型选择：由结构特点、使用要求、工作条件确定由结构特点、使用要求、工作条件确定尺寸选择：尺寸选择：键宽键宽b键高键高h键长键长L2 2、平键的失效、平键的失效 平键联接工作时的主要失效形式为组成联接的键、轴和平键联接工作时的主要失效形式为组成联接的键、轴和轮毂中强度较弱材料表面的轮毂中强度较弱材料表面的压溃压溃，极个别情况下也会出现键，极个别情况下也会出现键被被剪断剪断的现象。通常只须按工作面上的挤压强度进行计算。的现象。通常只须按工作面上的挤压强度进行计
10、算。五、键的选择和键强度计算五、键的选择和键强度计算3 3、强度计算、强度计算pkldTklF1023pp、p为许用应力与许用压力五、键的选择和键强度计算五、键的选择和键强度计算强度条件强度条件设计准则设计准则失效形式失效形式半圆键（静）半圆键（静）导向平键、滑键导向平键、滑键（动）（动）普通平键（静）普通平键（静）类型类型PP pp PP PPkldT3102 pkldTp3102 PPkldT3102工作面被压溃工作面被压溃过度磨损过度磨损工作面被压溃工作面被压溃注意的问题 一个键强度不足时，可用相隔一个键强度不足时，可用相隔180180的的两个平键。考虑到载荷可能分配不均，强两个平键。考
11、虑到载荷可能分配不均，强度校核时算度校核时算1.51.5个键个键。由轴和轮毂孔沿四周方向均部的由轴和轮毂孔沿四周方向均部的多个键齿多个键齿构成的联接称构成的联接称谓花键联接。谓花键联接。花键的标记为：花键的标记为：N N（键数）（键数）d d（小径）（小径）D D（大径）（大径）B B（键槽宽）（键槽宽）6.2 6.2 花键连接（花键连接（SplinesJoints）6.2 6.2 花键连接（花键连接（SplinesJoints）一、类型、特点及应用一、类型、特点及应用优点：优点：受力均匀受力均匀 承载能力高承载能力高 定心性和导向性好定心性和导向性好 对轴的削弱小对轴的削弱小(齿浅、应力集中
12、小齿浅、应力集中小)可用磨削法提高精度和质量可用磨削法提高精度和质量缺点：缺点：齿根有应力集中，成本高齿根有应力集中，成本高应用：应用：适用于定心精度高、载荷大、适用于定心精度高、载荷大、经常滑移的连接。经常滑移的连接。分类：分类：矩形花键：矩形花键：小径定心小径定心，定心精度高稳定性好，应用广泛；，定心精度高稳定性好，应用广泛；渐开线花键：渐开线花键：齿形定心齿形定心，应力集中小，应用于传递转矩和，应力集中小，应用于传递转矩和 轴径都比较大的场合。轴径都比较大的场合。6.2 6.2 花键连接（花键连接（SplinesJoints）二、强度计算二、强度计算失效形式失效形式静连接工作面被压溃静连
13、接工作面被压溃动连接过度磨损动连接过度磨损设计准则设计准则强度条件强度条件PP pp PmPzhldT3102 pzhldTpm3102载荷分配不均系数，载荷分配不均系数，一般取一般取0.70.8z花键齿数花键齿数l齿的工作长度，齿的工作长度，mm；h花键齿面工作高度，矩形：花键齿面工作高度，矩形：h=（Dd）/22C 渐开线：渐开线：=30，h=m；=45，h=0.8m；dm花键平均直径，矩形花键：花键平均直径，矩形花键：dm(D+d)/2；渐开线花；渐开线花键：（分度圆直径）键：（分度圆直径）p、p花键连接的许用挤压应力和许用压力，花键连接的许用挤压应力和许用压力，见见P111表表6-36
14、.2 6.2 花键连接花键连接花键孔加工主要有花键孔加工主要有插削插削拉削和磨削拉削和磨削等方法。等方法。插削法插削法用成形插刀在插床上逐齿插削用成形插刀在插床上逐齿插削生产率和精度均低生产率和精度均低用于单件小批生产。用于单件小批生产。拉削法拉削法用花键拉刀在拉床上拉削用花键拉刀在拉床上拉削生产率和精度均高生产率和精度均高应应用最广泛。用最广泛。磨削法磨削法用小直径的成形砂轮在花键孔磨床上磨削用小直径的成形砂轮在花键孔磨床上磨削用于加用于加工直径较大工直径较大淬硬的或精度要求高的花键孔。淬硬的或精度要求高的花键孔。6.2 6.2 花键连接花键连接三、花键加工三、花键加工6.3 6.3 无键连
15、接无键连接是轴与相应的轮毂由光滑是轴与相应的轮毂由光滑非圆截面非圆截面的表面的表面构成的连接（见下图）。轴和毂孔可做成构成的连接（见下图）。轴和毂孔可做成柱体柱体或或锥体锥体，前者只，前者只能传递转矩，可用于不受载荷时移动的动连接；后者在传递转能传递转矩，可用于不受载荷时移动的动连接；后者在传递转矩的同时，还可传递轴向力。当不允许有间隙和可靠性要求较矩的同时，还可传递轴向力。当不允许有间隙和可靠性要求较高时，常采用非圆截面的锥体。高时，常采用非圆截面的锥体。型面连接的特点：型面连接的特点：装拆方便，对中性较好；装拆方便，对中性较好；连接面上连接面上没有应力集中源没有应力集中源，减少了应力集中；
16、，减少了应力集中；锥体型面锥体型面连接中作用有很大的推力，且挤压应力比键连接中连接中作用有很大的推力，且挤压应力比键连接中的挤压应力高，承载能力较低；的挤压应力高，承载能力较低；切削加工较复杂，不易保证配合精度，应用尚不广泛。但由切削加工较复杂，不易保证配合精度，应用尚不广泛。但由于成型工艺的发展，促进了型面连接在轻载连接中的应用于成型工艺的发展，促进了型面连接在轻载连接中的应用6.3 6.3 无键连接无键连接型面连接常用的型面有：型面连接常用的型面有：二、胀紧连接二、胀紧连接 胀紧连接是在毂孔与轴之间装入胀紧连接是在毂孔与轴之间装入胀紧连接套胀紧连接套（简称胀套），（简称胀套），在轴向力作用
17、下，同时胀紧轴与毂而构成的一种静连接。在轴向力作用下，同时胀紧轴与毂而构成的一种静连接。TT 传递转矩时传递转矩时aaFF 传递轴向力时传递轴向力时选择胀套时应满足：选择胀套时应满足：二、胀紧连接二、胀紧连接 6.4 6.4 销连接销连接销销定位销定位销 固定零件间的相对位置固定零件间的相对位置连接销连接销 用于连接，传递不大的载荷用于连接，传递不大的载荷安全销安全销 过载剪断元件过载剪断元件一、销的作用一、销的作用 销的种类较多，如圆柱销、圆锥销、槽销、开口销和销的种类较多，如圆柱销、圆锥销、槽销、开口销和轴销等，这些销均已标准化。轴销等，这些销均已标准化。二、销的结构形式二、销的结构形式销的材料为销的材料为35、45钢（开口销为低碳钢）钢（开口销为低碳钢）
