第10-11章鍵、花鍵連接

1、 第第 10章章 連接連接10-11鍵連接、花鍵聯(lián)接鍵連接、花鍵聯(lián)接 10.11 鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接 鍵聯(lián)接由鍵聯(lián)接由鍵、軸和輪轂鍵、軸和輪轂組成，它主要用以實現(xiàn)軸和輪組成，它主要用以實現(xiàn)軸和輪轂的周向固定和傳遞轉矩。轂的周向固定和傳遞轉矩。 鍵聯(lián)接的主要類型有：鍵聯(lián)接的主要類型有：平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接、楔鍵平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接、楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接。聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接。 10.11.1 平鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接 如圖示，如圖示，平鍵的兩側面是工平鍵的兩側面是工作面，作面，平鍵的上表面與輪轂槽底平鍵的上表面與輪轂槽底之間留有間隙。常用的平鍵有之間留有間隙。常用的平鍵有普普通平鍵和導向平鍵。通平鍵和導向平鍵。h

2、d+t1圖圖1033（a）平鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接1 松聯(lián)接松聯(lián)接（1）平鍵聯(lián)接）平鍵聯(lián)接 結構結構:鍵兩側與鍵槽相配合鍵兩側與鍵槽相配合(靜聯(lián)接為過渡靜聯(lián)接為過渡配合配合, 動聯(lián)接為間隙配合動聯(lián)接為間隙配合), 上端面與輪轂上端面與輪轂鍵槽底面有間隙鍵槽底面有間隙 工作原理工作原理:兩側面是工作面，靠兩側面擠兩側面是工作面，靠兩側面擠壓傳遞轉矩壓傳遞轉矩 失效形式失效形式: 靜聯(lián)接：工作面擠潰，鍵剪斷靜聯(lián)接：工作面擠潰，鍵剪斷 動聯(lián)接：工作面磨損動聯(lián)接：工作面磨損 特點：特點：結構簡單，裝折方便，對中性好，承載能力大，應用廣泛結構簡單，裝折方便，對中性好，承載能力大，應用廣泛 成對使用成對使用: :

3、承載能力不夠時采用承載能力不夠時采用, 按按 180布置兩個鍵。一對平鍵按布置兩個鍵。一對平鍵按1.5 個鍵計算個鍵計算機械設計基礎聯(lián)接普通平鍵普通平鍵按其結構按其結構可分為：可分為：圓頭圓頭（稱為（稱為A型，如圖型，如圖1033b）bL(b)圖圖1033 平鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接A型鍵在鍵槽中固定良好，但型鍵在鍵槽中固定良好，但軸上鍵槽引起的應力集中較大；軸上鍵槽引起的應力集中較大；普通平鍵普通平鍵按其結構按其結構可分為：可分為：圓頭（稱為圓頭（稱為A型，如圖型，如圖1033b）方頭方頭（稱為（稱為B型，如圖型，如圖1033c）圖圖1033 平鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接bL(c)當鍵尺寸較大時，宜用緊定螺當鍵尺

4、寸較大時，宜用緊定螺釘將鍵固定在鍵槽中，以防松釘將鍵固定在鍵槽中，以防松動；動；平鍵分類平鍵分類 普通平鍵普通平鍵 (圓頭圓頭)型：型：立銑刀，鍵定位好，軸應力集中大立銑刀，鍵定位好，軸應力集中大 (平頭平頭)型：型：盤銑刀，軸向鍵無定位，應力集中小盤銑刀，軸向鍵無定位，應力集中小 (單圓頭單圓頭)型：型：立銑刀加工，用于軸端立銑刀加工，用于軸端 導向平鍵導向平鍵 鍵固定于軸上鍵固定于軸上, 滑移距離小滑移距離小普通平鍵普通平鍵按其結構按其結構可分為：可分為：圓頭（稱為圓頭（稱為A型，如圖型，如圖1033b）方頭（稱為方頭（稱為B型，如圖型，如圖1033c）單圓頭單圓頭（稱為（稱為C型，如圖型

5、，如圖1033d）圖圖1033 平鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接bL(d)C型鍵主要用于軸端與輪轂的聯(lián)接型鍵主要用于軸端與輪轂的聯(lián)接 。 導向平鍵的鍵較長，鍵導向平鍵的鍵較長，鍵用螺釘固定在鍵槽中，用螺釘固定在鍵槽中，鍵與輪轂之間采用間隙鍵與輪轂之間采用間隙配合，軸上零件可沿鍵配合，軸上零件可沿鍵作軸向滑移。作軸向滑移。圖圖1033 平鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接bL(e) 10.11.2 半圓鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接 半圓鍵的工作面也是鍵的兩個側面。半圓鍵的工作面也是鍵的兩個側面。半圓鍵可在槽中繞其幾何中心擺動以適應轂槽底面的傾斜。半圓鍵可在槽中繞其幾何中心擺動以適應轂槽底面的傾斜。優(yōu)點：優(yōu)點：工藝性好，裝配方便，工藝性好，裝配

6、方便， 適用于錐形軸端與輪適用于錐形軸端與輪 轂的聯(lián)接轂的聯(lián)接缺點：缺點：鍵槽較深，對軸的強度鍵槽較深，對軸的強度 削弱較大削弱較大圖圖1034 半圓鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接適用：適用：輕載連接輕載連接(2) 半圓鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接 結構結構: 工作原理工作原理: 兩側面是工作面，側面兩側面是工作面，側面擠壓傳遞轉矩擠壓傳遞轉矩 構造與加工構造與加工: 鍵鍵: 用圓鋼切制或沖壓用圓鋼切制或沖壓后磨削后磨削 鍵槽鍵槽: 盤狀銑刀加工盤狀銑刀加工 失效形式失效形式: 鍵剪斷鍵剪斷, 工作面壓潰工作面壓潰 特點特點: 便于安裝便于安裝, 對中好對中好, 用于錐形軸端用于錐形軸端, 但對軸削弱大但對軸削弱大 成

7、對使用成對使用: 承載能力不夠時用承載能力不夠時用, 沿同一沿同一母線布置母線布置 10.11.3 楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接楔鍵的上、下兩面為楔鍵的上、下兩面為 工作面。工作面。圖圖1035 楔鍵聯(lián)接楔鍵聯(lián)接fNN工作面NfNedT斜度斜度1：100 楔鍵分為楔鍵分為普通楔鍵和鉤頭楔鍵普通楔鍵和鉤頭楔鍵兩種，鉤頭楔鍵的鉤頭兩種，鉤頭楔鍵的鉤頭是為了便于拆卸。是為了便于拆卸。 楔鍵的上表面和它相配合的輪轂鍵槽底面均有楔鍵的上表面和它相配合的輪轂鍵槽底面均有1：100的斜度。楔鍵的上、下表面受擠壓，工作時靠這個擠壓產(chǎn)的斜度。楔鍵的上、下表面受擠壓，工作時靠這個擠壓產(chǎn)生的摩擦力傳遞轉

8、矩。生的摩擦力傳遞轉矩。圖圖1035 楔鍵聯(lián)接楔鍵聯(lián)接斜度斜度1：100斜度斜度1：100拆卸空間拆卸空間安裝時安裝時用力打入用力打入 楔鍵的缺點：楔鍵的缺點：楔鍵楔緊后，軸和輪轂的配合產(chǎn)生偏心楔鍵楔緊后，軸和輪轂的配合產(chǎn)生偏心和偏斜，只能用于定心精度要求不高和低轉速的場合。和偏斜，只能用于定心精度要求不高和低轉速的場合。 切向鍵由一對楔鍵組成切向鍵由一對楔鍵組成, 能能傳遞很大的轉矩。傳遞很大的轉矩。圖圖1036(a) 切向鍵聯(lián)接切向鍵聯(lián)接斜度斜度1：100 用一對切向鍵時，只能單向傳遞轉矩，當要雙向傳遞用一對切向鍵時，只能單向傳遞轉矩，當要雙向傳遞轉矩時，須采用兩對切向鍵。由于切向鍵對軸的

9、強度削弱轉矩時，須采用兩對切向鍵。由于切向鍵對軸的強度削弱較大，因此常用于直徑大于較大，因此常用于直徑大于100mm的軸上。的軸上。120dT斜度斜度1：100工作面工作面圖圖1036(b) 切向鍵聯(lián)接切向鍵聯(lián)接dTT 10.11.4 平鍵聯(lián)接的選擇和計算平鍵聯(lián)接的選擇和計算根據(jù)工作要求根據(jù)工作要求選擇鍵的類型選擇鍵的類型根據(jù)軸徑根據(jù)軸徑d查取查取鍵的寬度鍵的寬度b和高度和高度h參照輪轂長度參照輪轂長度選取鍵的長度選取鍵的長度L鍵聯(lián)接的強度校核鍵聯(lián)接的強度校核 鍵聯(lián)接的設計步驟：鍵聯(lián)接的設計步驟：表表109 普通平鍵和鍵槽的尺寸（參看圖普通平鍵和鍵槽的尺寸（參看圖1033） 注：在工作圖中，軸

10、槽深用（注：在工作圖中，軸槽深用（d-t）或）或t標注，轂槽深用（標注，轂槽深用（d+t）或）或t1標注。標注。 鍵的材料一般采用抗拉強度不低于鍵的材料一般采用抗拉強度不低于600N/mm2的碳素的碳素鋼。鋼。 平鍵聯(lián)接的主要失效形式是工作面的壓潰平鍵聯(lián)接的主要失效形式是工作面的壓潰，除非有嚴，除非有嚴重的過載，一般不會出現(xiàn)鍵的剪斷。因此，通常只按工作重的過載，一般不會出現(xiàn)鍵的剪斷。因此，通常只按工作面上擠壓應力進行強度校核計算。面上擠壓應力進行強度校核計算。 導向平鍵聯(lián)接的主要失效形式是過度磨損導向平鍵聯(lián)接的主要失效形式是過度磨損, 因此，可因此，可按工作面上的壓強進行條件性強度校核計算。按

11、工作面上的壓強進行條件性強度校核計算。 如圖示，假定載荷在鍵的工如圖示，假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，并假設作面上均勻分布，并假設k h/2。則擠壓強度條件為：則擠壓強度條件為： 對導向平鍵聯(lián)接應限制壓強對導向平鍵聯(lián)接應限制壓強p以避免過渡磨損，即：以避免過渡磨損，即： )(N/mm 4/22pccpdhLTkLdT（1026） )/(4/22mmNpdhLTkLdTpcc（1027） 式中：式中： h鍵的高度，鍵的高度，mm； d 軸徑，軸徑，mm Lc鍵的計算長度（對鍵的計算長度（對A型鍵，型鍵，LcLb），），mm；NbkNdTaay d/2O圖圖1037 平鍵上的受力平鍵上的受力 T

12、傳遞的轉矩，傳遞的轉矩，N.mm； p和和p分別為聯(lián)接的許用擠壓應力和許用壓強，分別為聯(lián)接的許用擠壓應力和許用壓強，N/mm。表表1010 鍵聯(lián)接的許用擠壓應力和許用壓強鍵聯(lián)接的許用擠壓應力和許用壓強 在設計使用中若單個鍵的強度不夠，可采用雙鍵在設計使用中若單個鍵的強度不夠，可采用雙鍵180對稱布對稱布置?？紤]載荷分布不均勻性，在強度較核中應按置?？紤]載荷分布不均勻性，在強度較核中應按1.5個鍵進行計算。個鍵進行計算。圖圖103939花鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接10.11.5 花鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接 花鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接由花鍵軸與輪轂孔相成。由花鍵軸與輪轂孔相成。 花鍵齒的側面為工作面花鍵齒的側面為工作面，工作時，

13、工作時有多個鍵齒同時傳遞轉矩，其承載能有多個鍵齒同時傳遞轉矩，其承載能力比平鍵聯(lián)接高得多?；ㄦI聯(lián)接的導力比平鍵聯(lián)接高得多?；ㄦI聯(lián)接的導向性好，齒根處的應力集中較小。向性好，齒根處的應力集中較小。適用于適用于傳遞載荷大、定心精度要求高傳遞載荷大、定心精度要求高或經(jīng)常需要滑移的聯(lián)接。或經(jīng)常需要滑移的聯(lián)接。 花鍵按齒形分為花鍵按齒形分為矩形花鍵、漸開矩形花鍵、漸開線花鍵和三角形花鍵線花鍵和三角形花鍵。(a) 矩形花鍵矩形花鍵(b)漸開線花鍵漸開線花鍵(c)三角形花鍵三角形花鍵三、花鍵聯(lián)接三、花鍵聯(lián)接 特點：特點： 受力較均勻，應力集受力較均勻，應力集中小，承載能力大中小，承載能力大 對中性好，導向性

14、好對中性好，導向性好，精度高，精度高 需專門設備和工具需專門設備和工具, 成成本高本高 結構結構: 軸及輪轂孔周向均布軸及輪轂孔周向均布的多個鍵齒互相配合的多個鍵齒互相配合, 構成花鍵聯(lián)接構成花鍵聯(lián)接 工作原理工作原理: 鍵側是工作面，靠鍵側是工作面，靠鍵側面與鍵槽擠壓鍵側面與鍵槽擠壓傳遞轉矩傳遞轉矩25常用的花鍵聯(lián)接常用的花鍵聯(lián)接 b 花鍵可用于靜聯(lián)接和動聯(lián)接，一般只驗算擠壓花鍵可用于靜聯(lián)接和動聯(lián)接，一般只驗算擠壓強度和耐磨性。強度和耐磨性。 花鍵已經(jīng)標準化，例如矩形花鍵的齒數(shù)花鍵已經(jīng)標準化，例如矩形花鍵的齒數(shù)z、小徑、小徑d、大徑大徑D、鍵寬、鍵寬B等可以根據(jù)軸徑查標準選定，設各齒等可以根

15、據(jù)軸徑查標準選定，設各齒壓力的全力作用在平均半徑壓力的全力作用在平均半徑rm處，載荷不均勻系數(shù)處，載荷不均勻系數(shù)K=0.70.8，則連接所能傳遞的扭矩。，則連接所能傳遞的扭矩。 靜連接靜連接 T=Kzhlrmp 動連接動連接 T=Kzhlrmp (10-28)式中：式中：l為齒的接觸長度、為齒的接觸長度、h為齒面工作高度，為齒面工作高度，mmP為許用壓強，為許用壓強，MPa。對于矩形花對于矩形花 鍵，鍵， ,此處此處C為齒頂?shù)牡箞A為齒頂?shù)牡箞A半徑。半徑。4,22dDrCdDhm 花鍵連接的零件多用強度極限不低于花鍵連接的零件多用強度極限不低于600MPa的的鋼料制造，多數(shù)需熱處理，特別是在載荷

16、下頻繁移鋼料制造，多數(shù)需熱處理，特別是在載荷下頻繁移動的花鍵齒，應通過熱處理獲得足夠的硬度以抗磨動的花鍵齒，應通過熱處理獲得足夠的硬度以抗磨損?；ㄦI連接的許用擠壓應力和許用壓強可由表損?；ㄦI連接的許用擠壓應力和許用壓強可由表10-11查取。查取。 10.12 銷聯(lián)接銷聯(lián)接 銷聯(lián)接銷聯(lián)接主要主要用于固定零件之間的相對位置，并能傳用于固定零件之間的相對位置，并能傳遞較小的載荷，它還可以用于過載保護。遞較小的載荷，它還可以用于過載保護。 定位銷使用時應該注意：定位銷使用時應該注意： 使兩銷相距盡可能遠，以提高定位精度；一般不承使兩銷相距盡可能遠，以提高定位精度；一般不承受載荷（或承受小載荷），故不做

17、強度校核。直徑按結受載荷（或承受小載荷），故不做強度校核。直徑按結構而定；而埋入每一被聯(lián)接構而定；而埋入每一被聯(lián)接件的長度應大于銷直徑的件的長度應大于銷直徑的1 12 2倍。倍。圖圖1040 銷聯(lián)接銷聯(lián)接(a)(b) 10.12 銷聯(lián)接銷聯(lián)接 按形狀的不同，銷可分為按形狀的不同，銷可分為圓柱銷、圓錐銷和槽銷圓柱銷、圓錐銷和槽銷等。等。 圓柱銷圓柱銷靠過盈配合固定在銷孔中，如果多次裝拆，靠過盈配合固定在銷孔中，如果多次裝拆，其定位精度會降低。其定位精度會降低。 圓錐銷圓錐銷和銷孔均有和銷孔均有1 50的錐度。的錐度。安裝方便安裝方便, ,定位精定位精度高，可多次裝拆不影響定度高，可多次裝拆不影響定位精度。位精度。圖圖1040 銷聯(lián)接銷聯(lián)接(a)(b) 端部帶螺紋的圓錐銷端部帶螺紋的圓錐銷可用于盲孔或裝拆困難的場合。可用于盲孔或裝拆困難的場合。 開尾圓錐銷開尾圓錐銷適用于有沖擊、振動的場合。適用于有沖擊、振動的場合。圖圖1040 銷聯(lián)接銷聯(lián)接(c)(d) 圓管型彈簧圓柱銷圓管型彈簧圓柱銷打打入銷孔后，銷由于彈性變?nèi)脘N孔后，銷由于彈性變形而擠緊在銷孔中，可以形而擠緊在銷孔中，可以承受沖擊和變載荷。承受沖擊和變載荷。 槽銷槽銷上有三條縱向溝槽，槽銷壓入銷孔后，它的凹槽上