第12章 鍵、花鍵和銷(xiāo)連接

1、第第12章章 鍵、花鍵和銷(xiāo)連接鍵、花鍵和銷(xiāo)連接12.1 鍵連接鍵連接12.2 花鍵連接花鍵連接12.3 銷(xiāo)連接銷(xiāo)連接12T12.1 鍵連接鍵連接12.1.1 鍵的功能、分類(lèi)、結(jié)構(gòu)形式及應(yīng)用鍵的功能、分類(lèi)、結(jié)構(gòu)形式及應(yīng)用1 .平鍵連接平鍵連接普通平鍵普通平鍵導(dǎo)向平鍵導(dǎo)向平鍵滑鍵滑鍵薄型平鍵薄型平鍵1）普通平鍵）普通平鍵A型鍵型鍵B型鍵型鍵C型鍵型鍵,常用于軸端常用于軸端功能：功能： 用來(lái)實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞用來(lái)實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞 扭矩，或?qū)崿F(xiàn)零件的軸向固定或?qū)蛞苿?dòng)。扭矩，或?qū)崿F(xiàn)零件的軸向固定或?qū)蛞苿?dòng)。主要類(lèi)型：主要類(lèi)型： 平鍵連接平鍵連接 半圓鍵連接半圓鍵連接 楔鍵

2、連接楔鍵連接 切向鍵連接切向鍵連接盤(pán)形銑刀盤(pán)形銑刀端銑刀端銑刀軸向固定好軸向固定好A型鍵與型鍵與B型鍵的差異型鍵的差異 加工方式差異加工方式差異 對(duì)軸強(qiáng)度影響的差異對(duì)軸強(qiáng)度影響的差異 軸向固定性差異軸向固定性差異 外形差異外形差異2）薄型平鍵）薄型平鍵A型鍵型鍵B型鍵型鍵C型鍵型鍵,常用于軸端常用于軸端其高度約為普通平鍵的其高度約為普通平鍵的60%、70%，傳遞能力較低，常用，傳遞能力較低，常用于薄壁結(jié)構(gòu)、空心軸等于薄壁結(jié)構(gòu)、空心軸等普通平鍵的連接性質(zhì)普通平鍵的連接性質(zhì)靜連接靜連接工作長(zhǎng)度差異工作長(zhǎng)度差異Lb軸向固定差軸向固定差應(yīng)力集中大應(yīng)力集中大應(yīng)力集中小應(yīng)力集中小lLlLb3）導(dǎo)向平鍵）導(dǎo)

3、向平鍵連接性質(zhì)連接性質(zhì)動(dòng)連接動(dòng)連接外形特點(diǎn)外形特點(diǎn)鍵較長(zhǎng)，用螺釘固鍵較長(zhǎng)，用螺釘固定在軸的鍵槽中，鍵上制定在軸的鍵槽中，鍵上制有起鍵孔，以便于拆卸有起鍵孔，以便于拆卸適用場(chǎng)所適用場(chǎng)所軸上零件滑移距離軸上零件滑移距離不大的場(chǎng)所。不大的場(chǎng)所。相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式軸上零件沿鍵軸上零件沿鍵側(cè)面滑移側(cè)面滑移。連接性質(zhì)連接性質(zhì)動(dòng)連接動(dòng)連接外形特點(diǎn)外形特點(diǎn)鞍狀，包在零件上鞍狀，包在零件上適用場(chǎng)所適用場(chǎng)所軸上零件滑移距離較大的場(chǎng)所。軸上零件滑移距離較大的場(chǎng)所。相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式鍵與零件一同沿軸槽滑移鍵與零件一同沿軸槽滑移。注意：滑鍵與導(dǎo)注意：滑鍵與導(dǎo)向平鍵的區(qū)別向平鍵的區(qū)別4）滑鍵）滑鍵普通平鍵、薄

4、型平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵的普通平鍵、薄型平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵的工作面工作面均為均為鍵的側(cè)面鍵的側(cè)面 雙平鍵雙平鍵當(dāng)同一軸段需裝兩個(gè)平鍵時(shí)，兩鍵須相隔當(dāng)同一軸段需裝兩個(gè)平鍵時(shí)，兩鍵須相隔180平鍵平鍵1平鍵平鍵2工作面工作面工作面工作面2.半圓鍵連接半圓鍵連接優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：鍵能繞其幾何中心擺動(dòng)鍵能繞其幾何中心擺動(dòng)以適應(yīng)轂槽底面的斜度；工以適應(yīng)轂槽底面的斜度；工藝性好，裝配方便。藝性好，裝配方便。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：軸上鍵槽較深，對(duì)軸軸上鍵槽較深，對(duì)軸 的強(qiáng)度削弱較大的強(qiáng)度削弱較大適用場(chǎng)所適用場(chǎng)所輕載，錐形軸端輕載，錐形軸端 與輪轂的連接與輪轂的連接。注意：注意：同一軸段若需裝兩個(gè)同一軸段若需裝兩個(gè)半圓鍵時(shí)，只

5、能裝在同一半圓鍵時(shí)，只能裝在同一母線上，而不能相隔母線上，而不能相隔180安裝安裝連接性質(zhì)連接性質(zhì)靜連接靜連接L半圓鍵的擺動(dòng)特點(diǎn)半圓鍵的擺動(dòng)特點(diǎn)半圓鍵工作半圓鍵工作 面為鍵的側(cè)面面為鍵的側(cè)面半圓鍵半圓鍵工作面工作面勾頭楔鍵連接勾頭楔鍵連接3 .楔鍵（斜鍵）連接楔鍵（斜鍵）連接楔鍵的形狀：楔鍵的形狀：鍵的上表面具有鍵的上表面具有 1：100的斜度的斜度楔鍵的類(lèi)型楔鍵的類(lèi)型普通楔鍵普通楔鍵勾頭楔鍵勾頭楔鍵1：1001：100圓頭楔鍵連接圓頭楔鍵連接平頭楔鍵連接平頭楔鍵連接 勾頭楔鍵的勾頭勾頭楔鍵的勾頭 供拆卸用供拆卸用12楔鍵的工作面楔鍵的工作面工作面工作面工作面工作面工作面工作面工作面工作面楔鍵

6、的傳力方式楔鍵的傳力方式靠鍵的楔緊傳力靠鍵的楔緊傳力, 同時(shí)能承受軸向力，起單向軸同時(shí)能承受軸向力，起單向軸向固定的作用。向固定的作用。楔鍵連接的最大缺點(diǎn)：楔鍵連接的最大缺點(diǎn)： 楔緊后，軸和輪轂的楔緊后，軸和輪轂的 配合產(chǎn)生偏心配合產(chǎn)生偏心楔鍵連接不宜的場(chǎng)所：楔鍵連接不宜的場(chǎng)所： 高速、高速、定心定心精度高精度高o2o14.切向鍵連接切向鍵連接切向鍵的組成：切向鍵的組成： 由一對(duì)由一對(duì)1:100的楔鍵組成的楔鍵組成切向鍵的工作面切向鍵的工作面： 由一對(duì)楔鍵沿斜面拼合后由一對(duì)楔鍵沿斜面拼合后相互平行的兩個(gè)窄面。相互平行的兩個(gè)窄面。工作面工作面工作面工作面 軸單向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可安一個(gè)切向軸單向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，

7、可安一個(gè)切向 鍵；鍵；切向鍵的缺點(diǎn)切向鍵的缺點(diǎn)： 鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大 雙向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相隔雙向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相隔120130 安裝安裝 兩個(gè)切向鍵。兩個(gè)切向鍵。切向鍵的適用的場(chǎng)所切向鍵的適用的場(chǎng)所： 大型傳動(dòng)（重載）。如大型傳動(dòng)（重載）。如 大型帶輪、礦山設(shè)備等。大型帶輪、礦山設(shè)備等。120130 12.1.2 鍵的選擇和鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算鍵的選擇和鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算1 .鍵的選擇鍵的選擇類(lèi)型選擇類(lèi)型選擇根據(jù)使用要求、工作條件和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選根據(jù)使用要求、工作條件和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選尺寸選擇尺寸選擇bh依軸徑依軸徑d而定；而定；L依轂寬依轂寬B而定。而定。bhLLbhdB2 . 鍵連接的強(qiáng)度計(jì)

8、算鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算（1）平鍵連接強(qiáng)度計(jì)算）平鍵連接強(qiáng)度計(jì)算平鍵連接的主要失效形式平鍵連接的主要失效形式靜連接靜連接（普通平鍵連接）（普通平鍵連接）擠壓破壞擠壓破壞動(dòng)連接動(dòng)連接（導(dǎo)向鍵、滑鍵）（導(dǎo)向鍵、滑鍵）磨損磨損TokyFFklFP靜連接強(qiáng)度條件靜連接強(qiáng)度條件klFP 動(dòng)連接強(qiáng)度條件動(dòng)連接強(qiáng)度條件K=0.5hT 扭矩扭矩 T =FyF d/2P 鍵、軸、轂三者中最弱鍵、軸、轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力材料的許用擠壓應(yīng)力 P鍵、軸、轂三者中最弱鍵、軸、轂三者中最弱材料的許用壓強(qiáng)材料的許用壓強(qiáng)kldT3102 PkldT3102 PLlL=l（2）半圓鍵連接強(qiáng)度計(jì)算）半圓鍵連接強(qiáng)度計(jì)算l鍵的工

9、作長(zhǎng)度鍵的工作長(zhǎng)度A型鍵型鍵bLlB型鍵型鍵Ll 只需作擠壓強(qiáng)度計(jì)算只需作擠壓強(qiáng)度計(jì)算3210PTkld K從標(biāo)準(zhǔn)中查；從標(biāo)準(zhǔn)中查；Ll LP（3）楔鍵連接強(qiáng)度計(jì)算）楔鍵連接強(qiáng)度計(jì)算楔鍵連接的主要失效形式楔鍵連接的主要失效形式相互楔緊的工作面被壓潰相互楔緊的工作面被壓潰楔鍵連接的壓力分布楔鍵連接的壓力分布o(jì)未傳遞扭矩時(shí)未傳遞扭矩時(shí)y力平衡方程力平衡方程傳遞扭矩后傳遞扭矩后oT0oM TF xx/2TFxfyfd擠壓強(qiáng)度條件為擠壓強(qiáng)度條件為2pFblFFFFfFfFfF y/2fF d/2d66Tbfd31210(6)Tbl bfdpp 鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，鍵、軸、輪轂三者

10、中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，MPa， 見(jiàn)表見(jiàn)表12.2。式中式中：T 傳遞的轉(zhuǎn)矩，傳遞的轉(zhuǎn)矩，N.m；D 軸的直徑，軸的直徑，mm；b 鍵的寬度，鍵的寬度，mm；l 鍵的工作長(zhǎng)度，鍵的工作長(zhǎng)度，mm ；f 摩擦系數(shù)，一般取摩擦系數(shù)，一般取0.120.17（4）切向鍵連接簡(jiǎn)化強(qiáng)度計(jì)算切向鍵連接簡(jiǎn)化強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，其受力情況如圖所示當(dāng)鍵連接傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，其受力情況如圖所示 取鍵和軸為受力研究對(duì)象，則受力平衡條件為：取鍵和軸為受力研究對(duì)象，則受力平衡條件為： 2.dfyTF切向鍵連接的擠壓強(qiáng)度條件為：切向鍵連接的擠壓強(qiáng)度條件為： lctFp)( 式中式中：T傳遞的轉(zhuǎn)矩，傳遞的轉(zhuǎn)矩，N.m；D

11、軸的直徑，軸的直徑，mm；)45. 05 . 0(fdTp)45. 05 . 0()(103fdlctT 例題例題 12.1 8級(jí)精度的鑄鐵直齒圓柱齒輪與一鋼軸用鍵構(gòu)級(jí)精度的鑄鐵直齒圓柱齒輪與一鋼軸用鍵構(gòu)成靜連接，裝齒輪處的軸頸為成靜連接，裝齒輪處的軸頸為60mm,齒輪輪轂長(zhǎng)齒輪輪轂長(zhǎng)95mm。連接。連接傳遞的轉(zhuǎn)矩為傳遞的轉(zhuǎn)矩為840N.m，載荷平穩(wěn)。試選擇此鍵連接。，載荷平穩(wěn)。試選擇此鍵連接。解：解：8級(jí)精度的齒輪要求一定的定心性，因此選用平鍵。因?yàn)槭羌?jí)精度的齒輪要求一定的定心性，因此選用平鍵。因?yàn)槭庆o連接故選用普通圓頭平鍵。由靜連接故選用普通圓頭平鍵。由 手冊(cè)可查得當(dāng)手冊(cè)可查得當(dāng) d=58

12、65時(shí)時(shí)鍵的截面尺寸為：寬鍵的截面尺寸為：寬 b=18mm,高高h(yuǎn)=11mm。參考轂長(zhǎng)選鍵長(zhǎng)。參考轂長(zhǎng)選鍵長(zhǎng) L=80mm 鍵的接觸長(zhǎng)度鍵的接觸長(zhǎng)度 mmbll621880p 鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，MPa， 見(jiàn)表見(jiàn)表12.2。l 鍵的工作長(zhǎng)度，鍵的工作長(zhǎng)度，mm ；f 摩擦系數(shù)，一般取摩擦系數(shù)，一般取0.120.17t 鍵槽的深度，鍵槽的深度，mm；c 鍵的倒角，鍵的倒角，mm；注意：注意：1）為避免鍵過(guò)長(zhǎng)）為避免鍵過(guò)長(zhǎng)壓力沿鍵長(zhǎng)分布不均勻的現(xiàn)象，壓力沿鍵長(zhǎng)分布不均勻的現(xiàn)象， 鍵長(zhǎng)的增加應(yīng)參照下式：鍵長(zhǎng)的增加應(yīng)參照下式： 2） 若采

13、用雙鍵，兩個(gè)鍵相隔若采用雙鍵，兩個(gè)鍵相隔180布置，但由于各鍵載荷分布置，但由于各鍵載荷分 配不均，對(duì)軸的消弱很大，其承載能力只能按用一個(gè)鍵時(shí)的配不均，對(duì)軸的消弱很大，其承載能力只能按用一個(gè)鍵時(shí)的 1.5倍計(jì)算。倍計(jì)算。dl)8 . 16 . 1 (max由表查得鑄鐵輪轂鍵槽的許用應(yīng)力由表查得鑄鐵輪轂鍵槽的許用應(yīng)力 （載荷平穩(wěn)，故（載荷平穩(wěn)，故取大值）。由式取大值）。由式12.1得：得：MPap80lhdTp2MPap806211601084043dhlT4MPa822）不改變?cè)休?、軸尺寸，仍采用）不改變?cè)休?、軸尺寸，仍采用A型鍵，適當(dāng)增加鍵長(zhǎng)型鍵，適當(dāng)增加鍵長(zhǎng) L=90mm；改進(jìn)措施：改

14、進(jìn)措施：1）改用方頭鍵）改用方頭鍵;3）改用雙鍵。）改用雙鍵。12.2 花鍵連接花鍵連接12.2.1 花鍵連接的類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用花鍵連接的類(lèi)型、特點(diǎn)及應(yīng)用 花鍵連接是平鍵連接在數(shù)目上的擴(kuò)充花鍵連接是平鍵連接在數(shù)目上的擴(kuò)充花鍵連接花鍵連接 的組成的組成內(nèi)花鍵內(nèi)花鍵外花鍵外花鍵花鍵連接的優(yōu)點(diǎn)花鍵連接的優(yōu)點(diǎn)a）受力均勻；受力均勻；b）應(yīng)力集中小；應(yīng)力集中小；c）承載能力強(qiáng)；承載能力強(qiáng)； d）軸上零件的對(duì)中性好；軸上零件的對(duì)中性好；e）導(dǎo)向性好；導(dǎo)向性好；f）可用磨削的方法提高可用磨削的方法提高加工和連接質(zhì)量。加工和連接質(zhì)量?；ㄦI連接的缺點(diǎn)花鍵連接的缺點(diǎn)a）無(wú)法根除應(yīng)力集中；無(wú)法根除應(yīng)力集中；b）需用

15、專門(mén)設(shè)備加工需用專門(mén)設(shè)備加工；c）制造成本高。制造成本高。 矩形花鍵連接按矩形花鍵連接按新標(biāo)新標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)為為內(nèi)徑定心內(nèi)徑定心，定心精，定心精度高，制造容易，在工度高，制造容易，在工程中應(yīng)用最廣泛程中應(yīng)用最廣泛矩形花鍵矩形花鍵花鍵類(lèi)型：花鍵類(lèi)型：矩形花鍵、漸開(kāi)線花鍵、三角形花鍵。矩形花鍵、漸開(kāi)線花鍵、三角形花鍵。用于高強(qiáng)度連接用于高強(qiáng)度連接漸開(kāi)線花鍵漸開(kāi)線花鍵 30 45 承載能力強(qiáng)，適用于大扭矩、大直徑場(chǎng)所承載能力強(qiáng)，適用于大扭矩、大直徑場(chǎng)所也稱三角形花鍵，適用于輕載小直徑連接也稱三角形花鍵，適用于輕載小直徑連接漸開(kāi)線花鍵的定心方式漸開(kāi)線花鍵的定心方式齒形定心齒形定心 45 30 也稱三角形花鍵也

16、稱三角形花鍵用于薄壁零件連接用于薄壁零件連接0.5ahm0.4ahm漸開(kāi)線花鍵的漸開(kāi)線花鍵的制造方法：制造方法：同齒輪加工一樣同齒輪加工一樣需采用專用機(jī)床需采用專用機(jī)床加工工藝性好加工工藝性好制造精度較高制造精度較高制造成本較高制造成本較高12.2.2 花鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算花鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算花鍵連接的失效形式花鍵連接的失效形式靜連接靜連接擠壓破壞擠壓破壞動(dòng)連接動(dòng)連接磨損磨損強(qiáng)度計(jì)算的合理假設(shè)強(qiáng)度計(jì)算的合理假設(shè) 每齒受力均勻每齒受力均勻 力力F作用在平均直徑作用在平均直徑dm上上強(qiáng)度條件為：強(qiáng)度條件為： 各齒間載荷分配不均勻系數(shù)，其值視加工精度而定，一般各齒間載荷分配不均勻系數(shù)，其值視加工精度而定，一般 取取 0.70.8；z 花鍵齒數(shù)；花鍵齒數(shù)；h 花鍵齒側(cè)面的工作高度，對(duì)矩形花鍵花鍵齒側(cè)面的工作高度，對(duì)矩形花鍵h0.5(D-d)，D和和d分別為分別為 花鍵軸的外徑和內(nèi)徑；對(duì)漸開(kāi)線花鍵為花鍵軸的外徑和內(nèi)徑；對(duì)漸開(kāi)線花鍵為h=m，m為模數(shù)。為模數(shù)。dm 花鍵平均直徑花鍵平均直徑( (mm) )，對(duì)矩形花鍵，對(duì)矩形花鍵，dm(D+d)/2；對(duì)漸開(kāi)線花；對(duì)漸開(kāi)線花 鍵，鍵，dmd，( (d為分度圓直徑為分度圓直徑) )；l 齒的工作長(zhǎng)度齒的工作長(zhǎng)度( (mm) )；PmPzhldT 3102靜連接靜連接 pzhl