第十一章鍵、花鍵

1、第十一章第十一章 軸的連接與制動軸的連接與制動鍵是一種標準件，通常用于聯接軸與軸上零件，鍵是一種標準件，通常用于聯接軸與軸上零件，起周向固定零件的作用，在軸與軸上零件間傳遞運動起周向固定零件的作用，在軸與軸上零件間傳遞運動或扭矩；而導鍵、滑鍵、花鍵還可作為軸上移動零件或扭矩；而導鍵、滑鍵、花鍵還可作為軸上移動零件的導向裝置。的導向裝置。第一節(jié)第一節(jié) 鍵聯接鍵聯接一、鍵聯接的類型和工作原理一、鍵聯接的類型和工作原理 平鍵的兩側面是工作面平鍵的兩側面是工作面，上表面與輪轂上的鍵槽底部上表面與輪轂上的鍵槽底部之間留有間隙，鍵的上、下之間留有間隙，鍵的上、下表面為非工作面。工作時靠表面為非工作面。工作

2、時靠鍵與鍵槽側面的擠壓來傳遞鍵與鍵槽側面的擠壓來傳遞扭矩，故定心性較好。扭矩，故定心性較好。 1 1平鍵聯接平鍵聯接根據用途，平鍵又可分為根據用途，平鍵又可分為 普通平鍵普通平鍵 導向平鍵導向平鍵 滑鍵滑鍵按端部形狀分為：按端部形狀分為：A A型（圓頭）型（圓頭）B B型（平頭）型（平頭）C C型（單圓頭）型（單圓頭） 軸上的槽用盤銑刀或指狀銑刀加工；輪轂槽用拉刀軸上的槽用盤銑刀或指狀銑刀加工；輪轂槽用拉刀或插刀加工?；虿宓都庸ぁＦ胀ㄆ芥I普通平鍵 用于用于靜聯接靜聯接，即軸與輪，即軸與輪轂間無相對軸向移動轂間無相對軸向移動 用于用于動聯接動聯接，即軸與輪轂之間有相對軸向移，即軸與輪轂之間有相對

3、軸向移動的聯接?；I用于軸上零件軸向移動量較大的動的聯接?；I用于軸上零件軸向移動量較大的場合。場合。 導鍵和滑鍵導鍵和滑鍵2 2、半圓鍵半圓鍵 特點：鍵能在槽中擺動，特點：鍵能在槽中擺動，裝配方便，裝配方便，適用于錐形軸適用于錐形軸與輪轂的聯接與輪轂的聯接。缺點是對。缺點是對軸的強度削弱較大。只軸的強度削弱較大。只適適宜輕載聯接宜輕載聯接。需要用。需要用兩個兩個半圓鍵時，一般安置在軸半圓鍵時，一般安置在軸的同一條母線上的同一條母線上。 半園鍵的側面為工作面半園鍵的側面為工作面，對中良好，用于，對中良好，用于靜聯接靜聯接。3 3、斜鍵斜鍵 常用的斜鍵有楔鍵和切向鍵，用于靜聯接。常用的斜鍵有楔鍵

4、和切向鍵，用于靜聯接。 特特 點點 ：適用于低速輕載、精度要求不高。對中性較：適用于低速輕載、精度要求不高。對中性較差，有偏心。不宜高速和精度要求高的聯接，差，有偏心。不宜高速和精度要求高的聯接，變載下易松動。變載下易松動。1:100工作面1:100（1 1）楔鍵楔鍵 上、下面為工作表面，側面有間隙，靠上下面摩上、下面為工作表面，側面有間隙，靠上下面摩擦傳遞扭矩，并可傳遞小部分單向軸向力。擦傳遞扭矩，并可傳遞小部分單向軸向力。（2 2）切向鍵切向鍵 由兩個楔鍵組成。一個切向鍵只能傳遞一個方向由兩個楔鍵組成。一個切向鍵只能傳遞一個方向的轉矩，傳遞雙向轉矩時，兩個鍵須分布成的轉矩，傳遞雙向轉矩時，

5、兩個鍵須分布成120120130130。適用于定心精度要求不高，載荷較大，軸徑。適用于定心精度要求不高，載荷較大，軸徑大于大于100mm100mm的重型機械。的重型機械。二、鍵的選擇二、鍵的選擇 1 1鍵的類型選擇鍵的類型選擇2 2鍵的尺寸選擇鍵的尺寸選擇鍵的類型可根據聯接的結構特點、使用要求和工鍵的類型可根據聯接的結構特點、使用要求和工作條件選定。作條件選定。 平鍵的尺寸主要是鍵的截面尺寸平鍵的尺寸主要是鍵的截面尺寸b bh h及鍵長及鍵長L L。（1 1）截面尺寸）截面尺寸b bh h根據根據軸徑軸徑d d由標準中查得。由標準中查得。（2 2）鍵長）鍵長L L 的長度由輪轂的長度確定，一般

6、應略的長度由輪轂的長度確定，一般應略短于輪轂長，并符合標準中規(guī)定的尺寸系列。短于輪轂長，并符合標準中規(guī)定的尺寸系列。三、鍵聯接的強度校核三、鍵聯接的強度校核 1.1.平鍵聯接的強度校核平鍵聯接的強度校核 （1 1）平鍵聯接的失效形式平鍵聯接的失效形式 普通平鍵聯接（靜聯接）普通平鍵聯接（靜聯接） 主要失效形式是工作面的主要失效形式是工作面的壓潰壓潰，有時也會出現，有時也會出現鍵的鍵的剪斷剪斷，但，但一般只作聯接的擠壓強度校核一般只作聯接的擠壓強度校核 導向平鍵聯接和滑鍵聯接（動聯接）導向平鍵聯接和滑鍵聯接（動聯接） 主要失效形式是工作面的主要失效形式是工作面的過度磨損過度磨損，通常按工作面，通

7、常按工作面上的壓力上的壓力進行條件性的強度校核計算進行條件性的強度校核計算。（2 2）平鍵聯接的強度條件平鍵聯接的強度條件 普通平鍵的擠壓強度條件普通平鍵的擠壓強度條件為為: : pkldTp 2000導向平鍵和滑鍵聯接的強度條件導向平鍵和滑鍵聯接的強度條件為：為： ppdlkTlkdT 2000/2000式中式中 p p鍵聯接工作表面的擠壓應力（鍵聯接工作表面的擠壓應力（MPaMPa）；）； p鍵聯接工作表面的壓強（鍵聯接工作表面的壓強（MPaMPa）；）； T轉矩（轉矩（N Nm m）；）； d軸的直徑（軸的直徑（mmmm）；）； l鍵的接觸長度鍵的接觸長度(mm)(mm)，A A型鍵型鍵

8、l=Lb（L為鍵公稱長度，為鍵公稱長度，b為鍵寬），為鍵寬）， B B型鍵型鍵l=L，C型鍵型鍵l=L0.5b； k鍵與輪轂接觸高度，鍵與輪轂接觸高度，k h/2（mmmm） p p許用擠壓應力許用擠壓應力(MPa(MPa) ) ； p許用壓強（許用壓強（MPaMPa）。 當強度不足時，可適當增加鍵長或采用兩個鍵按當強度不足時，可適當增加鍵長或采用兩個鍵按180180布置。考布置?？紤]到兩個鍵的載荷分布不均勻性，在強度校核中可按慮到兩個鍵的載荷分布不均勻性，在強度校核中可按1.51.5個鍵計算個鍵計算。（3 3）平鍵聯接計算實例）平鍵聯接計算實例例例111 1 試選擇一試選擇一8 8級精度的直

9、齒圓柱齒輪與軸靜聯接所用的鍵。已知軸與輪轂級精度的直齒圓柱齒輪與軸靜聯接所用的鍵。已知軸與輪轂材料均為鋼，裝齒輪處的軸徑材料均為鋼，裝齒輪處的軸徑d d為為60mm60mm，轉矩，轉矩T T為為929210104Nmm，載荷有輕微沖擊。，載荷有輕微沖擊。解解：8級精度齒輪有一定對中要求，故選用普通平鍵（級精度齒輪有一定對中要求，故選用普通平鍵（A A型）。從標準中查得，當型）。從標準中查得，當d d=60mm時，鍵寬時，鍵寬b b=18mm，鍵高，鍵高h h=11mm，輪轂長取（，輪轂長取（1.51.52 2）d d=(1.52)60=9060=90120mm120mm，若取輪轂長為，若取輪轂

10、長為100mm100mm，則鍵長，則鍵長L L=90mm，鍵的接觸長度，鍵的接觸長度 l=Lb=(9018)mm=72mm鍵與輪轂接觸高度鍵與輪轂接觸高度 k h h/2=5.5mm由式得由式得 Mpa查表得查表得 p p=100MPa。因因 ，故所選鍵滿足要求。，故所選鍵滿足要求。 775 . 572601091224 dlkTp pp 2.2.半園鍵聯接的強度校核半園鍵聯接的強度校核 （1）半園鍵聯接的失效形式半園鍵聯接的失效形式 失效形式可能是被失效形式可能是被鍵被剪斷鍵被剪斷與與工作面被壓潰工作面被壓潰。 （2）半園鍵聯接的強度條件半園鍵聯接的強度條件 剪切強度剪切強度條件條件 ： d

11、blT2000擠壓強度擠壓強度條件條件: : ppdlkTlkdT 2000/2000一、花鍵聯接的特點與類型選擇一、花鍵聯接的特點與類型選擇 花鍵聯接是將具有均布的多個凸齒的軸置于輪轂相應的凹花鍵聯接是將具有均布的多個凸齒的軸置于輪轂相應的凹槽中所構成的聯接。其工作面是鍵齒側。槽中所構成的聯接。其工作面是鍵齒側。 花鍵聯接是多齒傳遞載荷，故比平鍵聯接的承載能力高，花鍵聯接是多齒傳遞載荷，故比平鍵聯接的承載能力高，定心性和導向性好，對軸的削弱小定心性和導向性好，對軸的削弱小( (齒淺、應力集中小齒淺、應力集中小) )； 花鍵聯接一般用于定心精度要求高和載荷較大的地方。花鍵聯接一般用于定心精度要

12、求高和載荷較大的地方。 花鍵加工需用專門的設備和工具，成本較高?；ㄦI加工需用專門的設備和工具，成本較高。1.1.花鍵聯接的特點花鍵聯接的特點第二節(jié)第二節(jié) 花鍵聯接花鍵聯接2.2.花鍵聯接的類型花鍵聯接的類型按齒形不同，分為按齒形不同，分為矩形花鍵矩形花鍵、漸開線花鍵漸開線花鍵兩種。兩種。 （1 1）矩形花鍵聯接）矩形花鍵聯接 q規(guī)格代號規(guī)格代號：NdDB按鍵齒高不同分輕、中兩個系列按鍵齒高不同分輕、中兩個系列 。輕系列常用于輕載或輕系列常用于輕載或靜聯接，中系列多用于載荷較大或動聯接。矩形花鍵的基本靜聯接，中系列多用于載荷較大或動聯接。矩形花鍵的基本尺寸系列見尺寸系列見GB1144GB1144

13、8787。 q定心方式定心方式小徑小徑、齒寬齒寬和和大徑大徑等三種等三種 。國家標準規(guī)定為國家標準規(guī)定為小徑定心小徑定心 。q應用應用 應用廣泛。如飛機、汽車、拖應用廣泛。如飛機、汽車、拖拉機、機床制造業(yè)及一般機械拉機、機床制造業(yè)及一般機械傳動裝置等。傳動裝置等。（2 2）漸開線花鍵聯接）漸開線花鍵聯接 q特點特點：漸開線花鍵的齒廓為：漸開線花鍵的齒廓為漸開線，分度圓壓力角有漸開線，分度圓壓力角有30 及及45 兩種。兩種。后者齒數多、模后者齒數多、模數小，多用于輕載和直徑小的數小，多用于輕載和直徑小的靜聯接，特別適用于軸與薄壁靜聯接，特別適用于軸與薄壁零件的聯接。零件的聯接。 可以利用制造齒

14、輪的加工可以利用制造齒輪的加工方法來加工，工藝性較好。方法來加工，工藝性較好。 q應用應用：它常用于載荷較大，定心精度要求高及尺寸較大的聯接。：它常用于載荷較大，定心精度要求高及尺寸較大的聯接。二、花鍵聯接的強度校核二、花鍵聯接的強度校核 花鍵聯接的受力情況如右圖。其主花鍵聯接的受力情況如右圖。其主要失效形式仍是工作面被壓潰（靜聯接）要失效形式仍是工作面被壓潰（靜聯接）或工作面過度磨損（動聯接）。或工作面過度磨損（動聯接）。 強度計算時，假定載荷在鍵的工作強度計算時，假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，且壓力的合力面上均勻分布，且壓力的合力F F作用在作用在平均直徑平均直徑d dm m處，并引入載

15、荷分配不均勻處，并引入載荷分配不均勻系數系數 ，則花鍵聯接的強度校核式為：，則花鍵聯接的強度校核式為： pm3p102 zhldT靜聯接：靜聯接： pzhldTp m3102 動聯接：動聯接：8 . 07 . 0 上兩式中上兩式中: :矩形花鍵矩形花鍵CdDh22鍵的工作高度為：鍵的工作高度為：漸開線花鍵漸開線花鍵 =30=30，h h= =m m =45=45，h h=0.8=0.8m m第三節(jié)第三節(jié) 銷聯接銷聯接 根據銷的用途不同，一般有：根據銷的用途不同，一般有：定位銷、聯接銷、安全銷定位銷、聯接銷、安全銷。根據銷的結構形式有：根據銷的結構形式有：圓柱銷、圓錐銷、槽銷、銷軸和圓柱銷、圓錐銷、槽銷、銷軸和開口銷開口銷等。等。銷聯接銷聯接主要用于確定零件之間的相互位置，并可傳遞不大主要用于確定零件之間的相互位置，并可傳遞不大的載荷。也可用于軸和輪轂或其他零件的聯接。的載荷。也可用于軸和輪轂或其他零件的聯接。槽槽 銷銷銷軸和開口銷銷軸和開口銷開尾圓錐銷開尾圓錐銷圓柱銷圓柱銷圓錐銷圓錐銷內螺紋圓錐銷內螺紋圓錐銷銷聯接的類型：銷聯接的類型： 型面聯接是用非圓截面的柱面體或錐面體的軸與相同輪廓型面聯接是用非圓截面的柱面體或錐面體的軸與相同輪廓的轂孔配合以傳遞運動和轉矩的可拆聯接，