1、轮毂轮毂轮辐轮辐轮缘轮缘轴孔轴孔第六章第六章 键、花键、无键连接和销连接键、花键、无键连接和销连接工作面工作面间隙间隙轴轴概概 述述1.1.轴毂连接：轴毂连接：支撑回转件的零件称为轴，回转零件的支撑回转件的零件称为轴，回转零件的孔及其周边部分称为轮毂，所谓轴毂连接，指的是轴孔及其周边部分称为轮毂，所谓轴毂连接，指的是轴与毂孔圆周方向的固定。与毂孔圆周方向的固定。2.2.轴毂连接的分类轴毂连接的分类形锁合形锁合圆轴（平键、半圆键、花键、切向键、销）圆轴（平键、半圆键、花键、切向键、销）异形轴（成形连接）异形轴（成形连接）力锁合力锁合有中间元件（楔键，弹性环）有中间元件（楔键，弹性环）无中间元件（
2、过盈配合）无中间元件（过盈配合）功用功用 1)1)实现轴和轴上零件之间的周向固定；实现轴和轴上零件之间的周向固定；2)2)传递扭矩；传递扭矩；3)3)有些键还可实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。有些键还可实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。键是标准件键是标准件一一.键连接的功用和类型键连接的功用和类型类类型型v平键平键 v半圆键半圆键v楔楔 键键v切向键切向键v普通平键普通平键v导导 向向 键：键：v滑滑 键：键：实现静连接实现静连接实现动连接实现动连接 用于轴向移动位移不大的情况用于轴向移动位移不大的情况用于轴向移动位移大的情况用于轴向移动位移大的情况构成紧连接构成紧连接v薄型平键
3、薄型平键 6-1 6-1 键连接键连接键连接的类型、工作原理及特点键连接的类型、工作原理及特点1.1.平键连接平键连接圆头（圆头（A A型）型）方头（方头（B B型）型）单圆头（单圆头（C C型）型）工作面：工作面：两侧面两侧面1 1）普通平键）普通平键 A A型型 B B型型 C C型型工作面工作原理：工作原理：靠键与键槽两侧面的相互挤压传递转矩。靠键与键槽两侧面的相互挤压传递转矩。特点及应用：特点及应用：平键连接结构简单，装拆方便，平键连接结构简单，装拆方便，对中性较好，应用最广。对中性较好，应用最广。2 2）薄型平键）薄型平键 高度是普通平键的高度是普通平键的6060 70%70%，传递
4、能力较低，常用于，传递能力较低，常用于薄壁结构、空心轴或径向尺寸受到限制的场合。薄壁结构、空心轴或径向尺寸受到限制的场合。分为：圆头（分为：圆头（A A型）、方头（型）、方头（B B型）、单圆头（型）、单圆头（C C型）型）3 3）导向键）导向键是一种比较长的平键是一种比较长的平键双勾头滑键双勾头滑键结构特点：两端有勾头，键固定在轮毂上，键短，槽长。结构特点：两端有勾头，键固定在轮毂上，键短，槽长。4 4）滑键）滑键单圆勾头滑键单圆勾头滑键结构特点：单圆勾头，嵌入轮毂中。结构特点：单圆勾头，嵌入轮毂中。2.2.半圆键连接半圆键连接工作面工作面工作面：工作面：键的两侧面键的两侧面工作原理：工作原
5、理：靠键与键槽的互压传递转矩。靠键与键槽的互压传递转矩。特点及应用：特点及应用：工艺性较好，装拆方便，但键槽较深，对轴的强度工艺性较好，装拆方便，但键槽较深，对轴的强度 削弱较大。适用于锥形轴端，轻载的场合。削弱较大。适用于锥形轴端，轻载的场合。工作面工作面3.3.楔键楔键1：100工作面方头楔键方头楔键 钩头楔键钩头楔键 圆头楔键圆头楔键工作面：工作面：键的键的上下表面上下表面工作原理：工作原理：靠上下表面的摩擦力传递转矩，同时可承受单向靠上下表面的摩擦力传递转矩，同时可承受单向 的轴向力，起单向轴向固定。的轴向力，起单向轴向固定。特点及应用：特点及应用：连接可靠，但对中精度差。适用于定心精
6、度连接可靠，但对中精度差。适用于定心精度 要求不高，低转速的场合。要求不高，低转速的场合。楔键的分类楔键的分类安装时用安装时用力打入力打入工作面工作面工作面对轴的强度削弱较大。一般用于轴径大于对轴的强度削弱较大。一般用于轴径大于100mm100mm的轴上。的轴上。4.4.切向键切向键：两个楔键成对布置在轴断面的切线上，一个切向键两个楔键成对布置在轴断面的切线上，一个切向键可承受很大的单向转矩。当要传递双向转矩时，需可承受很大的单向转矩。当要传递双向转矩时，需采用两个切向键。采用两个切向键。工作面：工作面：相互平行的两个窄面相互平行的两个窄面工作原理：工作原理：靠工作面的挤压力和轴与轮毂的摩擦力
7、传递转矩靠工作面的挤压力和轴与轮毂的摩擦力传递转矩特点及应用：特点及应用：类型的选择：类型的选择：据连接的结构、使用特性、工作条件来选择。选据连接的结构、使用特性、工作条件来选择。选 择时应考虑的因素有：择时应考虑的因素有：1）需传递扭矩的大小；）需传递扭矩的大小；2）是否有相对运动）是否有相对运动,滑动距离的长短；滑动距离的长短；3）连接中对心性的要求；连接中对心性的要求；4）是否有轴向定位；）是否有轴向定位；5）键在轴上的位置（中、端）等。）键在轴上的位置（中、端）等。2.2.尺寸的选择：尺寸的选择：Lbh主要尺寸主要尺寸 b h与长度与长度L由轴的直径按标准选由轴的直径按标准选,见见P1
8、06表表6-1由轮毂的长度定：等于或由轮毂的长度定：等于或者略小于轮毂的长度者略小于轮毂的长度所选长度应符合国标中规所选长度应符合国标中规定的长度系列。定的长度系列。二二.键的选择键的选择3.3.标注：标注：标记标记:GB/T 1096 键键2012100d b h C或或r L t t1 半径半径r 续表续表6-1键的尺寸键的尺寸键键 槽槽轴的直径轴的直径自自 68 2 2 620 1.2 1810 3 3 0.160.25 636 1.8 1.4 0.080.16 1012 4 4 845 2.5 1.81217 5 5 1056 3.0 2.31722 6 6 0.250.4 1470
9、3.5 2.8 0.160.252230 8 7 1890 4.0 3.33038 10 8 22110 5.0 3.33844 12 8 28140 5.0 3.34450 14 9 0.40.6 36160 5.5 3.8 0.250.45058 16 10 45180 6.5 4.35865 18 11 50200 7.0 4.46575 20 12 56220 7.5 4.97585 22 14 63250 9.0 5.40.60.8 0.40.6三三.键连接的强度计算键连接的强度计算1.1.平键连接的强度计算平键连接的强度计算失效形式：失效形式：1 1）键与键槽的弱者被键与键槽的弱者
10、被压溃压溃（静连接）（静连接）2 2）键与键槽工作面的键与键槽工作面的磨损磨损（动连接）（动连接）静连接：静连接：挤压条件挤压条件3210ppFTklkld动连接：动连接：耐磨条件耐磨条件kmNTmmhk223/102mmNpkldTp注意：注意：式中式中 为接触长度。为接触长度。l,pp查P106表6-2,min键毂轴ppppbLl圆头键圆头键Ll 方头键方头键2bLl半圆头键半圆头键1023ppkldT1023pkldTpLbllbh/2d若强度不满足时，可采用双键联接。考虑到载荷分若强度不满足时，可采用双键联接。考虑到载荷分布的不均匀性，校核强度时按布的不均匀性，校核强度时按1.5个键计
11、算。个键计算。双键布置规则：双键布置规则：平键：平键：按按180o布置；布置；半圆键：同一条母线上；半圆键：同一条母线上；楔键：楔键：夹角成夹角成90o 120od120o 130o材料材料（B 600MPa）：）：45钢、钢、20钢、钢、Q235钢钢键长不宜过长，大于键长不宜过长，大于2.25d时，多余部分可认为不承受载荷时，多余部分可认为不承受载荷已知：减速器中直齿圆柱齿轮只能装在轴的两个支撑点间，齿轮和轴的材料都选择锻钢，用键构成静连接。齿轮的精度为7级，装齿轮处的轴颈d=70mm，齿轮轮毂宽度为100mm，需传递的转矩T=2200N.m载荷有轻微冲击。试设计此键连接。键连接的设计：键连
12、接的设计：一、花键联接的类型、特点和应用一、花键联接的类型、特点和应用1)均匀受力；均匀受力；6 62 花键联接花键联接结构特点：沿周向均布多个键齿。齿侧为工作面。结构特点：沿周向均布多个键齿。齿侧为工作面。组成：组成：外花键、内花键。外花键、内花键。优点：优点：2)对轴的削弱程度小对轴的削弱程度小;3)载能力高载能力高;齿数多，总接触面积大4)轴上零件与轴的对中性好；轴上零件与轴的对中性好；对高速及精密机器很重要5)导向性好导向性好;对动联接很重要6)可用磨削方法提高加工精度及可用磨削方法提高加工精度及联接质量。联接质量。因齿槽浅，齿根应力集中小轴和轮毂直接而均匀制出齿与槽缺点：齿根仍有应力
13、集中、需专缺点：齿根仍有应力集中、需专 用设备制造，成本高。用设备制造，成本高。应用：定心精度要求高、载荷大、或经常滑移的联接。应用：定心精度要求高、载荷大、或经常滑移的联接。类型类型-制造容易，应用最广。制造容易，应用最广。-用于高强度联接。用于高强度联接。-用于薄壁零件联接。用于薄壁零件联接。矩形花键矩形花键 渐开线花键渐开线花键 三角形花键三角形花键 1）矩形花键）矩形花键轻系列：轻系列的承载能力较小，多用于静联接和轻系列：轻系列的承载能力较小，多用于静联接和 轻载联接；轻载联接；按齿高的不同，矩形花键的齿型尺寸在标准中规定了两个系列，中系列：中系列用于中等载荷的联接。中系列：中系列用于
14、中等载荷的联接。定心方式：小径定心定心方式：小径定心-精度高，稳定性好。精度高，稳定性好。2）渐开线花键）渐开线花键 分为分为=30 ，=45 两种，对应的齿顶高分别为：两种，对应的齿顶高分别为：与渐开线齿轮相比，花键齿短，齿根宽，不产生与渐开线齿轮相比，花键齿短，齿根宽，不产生根切的最小齿数较少。根切的最小齿数较少。定心方式：齿形定心定心方式：齿形定心-具有自动定心作用，受力均匀。具有自动定心作用，受力均匀。=45=30 h*=0.5m,h*=0.4mdfdf特点：制造工艺性好，精度高齿根强度高，易于定心。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。常用于
15、传递大扭矩和大轴径的场合。=45 的花键工作面的花键工作面高度较小，承载能力较低，多用于载荷较轻，直径较小的静联高度较小，承载能力较低，多用于载荷较轻，直径较小的静联接。特别适用于薄壁零件的联接。接。特别适用于薄壁零件的联接。设各齿压力的合力作用在平均半径设各齿压力的合力作用在平均半径rm处，取不均匀系处，取不均匀系数数=0.70.8，则花键联接所能传递的扭矩为：，则花键联接所能传递的扭矩为：静联接：静联接：T=zhlrm p 动联接：动联接：T=zhl rmpp l为接触长度；为接触长度；h为齿面工作高度；为齿面工作高度；h=(D d)/2 2Crm=(D+d)/4C为齿顶倒圆半径；为齿顶倒
16、圆半径；D/2d/2hrmCCFt二、花键联接强度计算二、花键联接强度计算失效形式：工作面被压溃（静联接）；失效形式：工作面被压溃（静联接）；工作面过渡磨损（动联接）工作面过渡磨损（动联接）一般只验算挤压强度和耐磨性。一般只验算挤压强度和耐磨性。静联接：静联接：动联接：动联接：花键联接强度条件：花键联接强度条件：p MPa MPazhldm 2Tp=p=2Tp MPa MPa zhldm不良不良 3550 4070 表表6-2 花键联接的许用挤压应力花键联接的许用挤压应力 p 和许用压强和许用压强 p 联接工作方式联接工作方式齿面未经热处理齿面未经热处理 齿面经热处理齿面经热处理 p 或或 p
17、 中等中等 60100 100140良好良好 80120 120200动联接动联接 p (空载下移动空载下移动)静联接静联接 p 工作条件工作条件动联接动联接 p (在载荷下移动在载荷下移动)不良不良 1520 2535中等中等 2030 3060良好良好 2540 4070不良不良 -310中等中等 -315良好良好 -10206 63 无键联接无键联接 型面联接是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与型面联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联接，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。它是无键联接的一种型式。一、型面联接一、
18、型面联接二、型面联接的特点：二、型面联接的特点：1 1、装拆方便、对中性好；、装拆方便、对中性好；2 2、没有键槽及其尖角。、没有键槽及其尖角。3 3、可传递较大的转矩、可传递较大的转矩4 4、由于型面联接要用到非圆形孔，以前因其加工困难，由于型面联接要用到非圆形孔，以前因其加工困难，限制了型面联接的应用。限制了型面联接的应用。三、型面联接的应用三、型面联接的应用在家用机械、办公机械等中，采用了大量的压铸、注塑在家用机械、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，故零件。要注塑出各种各样的非圆形孔是毫无困难的，故型面联接的应用获得了发展。应用较多的是带切
19、口圆形型面联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。和正六边形型面。配合部配合部分形状分形状柱体柱体锥体锥体-只能传递扭矩只能传递扭矩-能同时传递扭矩和轴向力，能同时传递扭矩和轴向力，用于不用于不允许有间隙和要求高可靠性的场合。允许有间隙和要求高可靠性的场合。型面联接的曲线：摆线和等距曲线、也有方形和正六边形切口型面联接的曲线：摆线和等距曲线、也有方形和正六边形切口圆形等圆形等DD常用联接型面有：常用联接型面有：带切口的圆形带切口的圆形电风扇方形方形六边形六边形等距曲线等距曲线 胀紧联接是在轴与毂孔之间胀紧联接是在轴与毂孔之间装配一个或几个胀紧联接套，装配一个或几个胀紧联接套
20、，在轴向力的作用下，同时胀紧在轴向力的作用下，同时胀紧轴与毂产生压紧力，靠摩擦力轴与毂产生压紧力，靠摩擦力传递转矩和轴向力的一种静联传递转矩和轴向力的一种静联接。接。二、胀紧联接二、胀紧联接 结构类型：结构类型：Z1型胀套、型胀套、Z2型胀套型胀套两个胀紧套两个胀紧套一个胀紧套一个胀紧套1)Z1型胀套型胀套 Z2型胀套中，与轴或毂孔贴合的套筒均有纵向缝隙，以利于变形和胀紧。拧紧联接螺钉，便可以将轴和毂胀紧。各种胀套已标准化，可根据轴与毂孔各种胀套已标准化，可根据轴与毂孔尺寸以及传递载荷的大小，从标准中选尺寸以及传递载荷的大小，从标准中选用合适的型号与尺寸。用合适的型号与尺寸。胀套尺寸的选择胀套
21、尺寸的选择Dd选择时应满足：选择时应满足：TT 传递转矩时：传递转矩时：aaFF 传递轴向力时：传递轴向力时：a22aR2FdTFF同时传递转矩和轴向力时：同时传递转矩和轴向力时：TmTm 当一个胀套不满足要求时，可用两个以上的胀套当一个胀套不满足要求时，可用两个以上的胀套串联使用，此时总的额定载荷为：串联使用，此时总的额定载荷为：m为额定载荷系数查为额定载荷系数查113页表页表6-4。胀套联接胀套联接优点：定心好、装拆方便，引起的应力集中较小，承优点：定心好、装拆方便，引起的应力集中较小，承载能力较高，并且有安全保护作用。载能力较高，并且有安全保护作用。缺点：由于轴与毂孔之间要安装胀套，有时
22、应用受结缺点：由于轴与毂孔之间要安装胀套，有时应用受结构尺寸的限制。构尺寸的限制。6 64 销联接销联接作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销按形状分按形状分定位销：用来固定零件之间的相定位销：用来固定零件之间的相对位置，它是组合加工和装配时对位置，它是组合加工和装配时的重要辅助零件。通常不受载荷的重要辅助零件。通常不受载荷或只受很小的载荷，故不作强度或只受很小的载荷，故不作强度校核计算，其直径按结构确定，校核计算，其直径按结构确定，数目一般不少于数目一般不少于2 2个。装入的长度个。装入的长度约
23、为销直径的约为销直径的1-21-2倍。倍。6 64 销联接销联接作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销联接销联接销按形状分按形状分联接销：用来实现两零件之间的联接销：用来实现两零件之间的联接，可用来传递不大的载荷。联接，可用来传递不大的载荷。其类型可根据工作要求选定，其其类型可根据工作要求选定，其尺寸可根据联接的结构特点按经尺寸可根据联接的结构特点按经验或规范确定。必要时再按剪切验或规范确定。必要时再按剪切和挤压强度条件进行校核计算。和挤压强度条件进行校核计算。6 64 销联接销联接作用：固定零件
24、之间的相对位置，并可传递不大的载荷。作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销安全销安全销联接销联接销按形状分按形状分安全销：作为安全装置中的过载剪安全销：作为安全装置中的过载剪切元件。安全销在过载时被剪断，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。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生挤压破坏，通常可在安全销上加一个销套。一个销套。6 64 销联接销联接作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大
25、的载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销安全销安全销联接销联接销按形状分按形状分圆柱销圆柱销特点：为过盈配合，经多次拆特点：为过盈配合，经多次拆装后，定位精度会降低；有装后，定位精度会降低；有u8u8、m6m6、h8h8、h11h11四种直径偏差可供四种直径偏差可供选择，以满足不同要求。选择，以满足不同要求。6 64 销联接销联接作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销安全销安全销联接销联接销按形状分按形状分圆柱销圆柱销圆锥销圆锥销特点：特点：有有1:501:50的锥的锥度，可反复度，可反复多次
26、拆装。多次拆装。螺母锁紧螺母锁紧抗冲击抗冲击拆装拆装方便方便用于用于盲孔盲孔6 64 销联接销联接作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销安全销安全销联接销联接销按形状分按形状分圆柱销圆柱销圆锥销圆锥销槽销槽销不易松动，不易松动，能承受振动能承受振动和变载荷和变载荷,不铰孔，可不铰孔，可多次装拆。多次装拆。6 64 销联接销联接作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销安全销安全销联接销联接销按形状分按形状分圆柱销圆柱销圆锥销圆锥销槽销槽销销轴销轴开口销开口销销轴用于两零件铰接处,构成铰链联接。销的材料：销的材料：3535、4545号钢。号钢。
