第十一章鍵、花鍵

1、第十一章第十一章 軸的連接與制動(dòng)軸的連接與制動(dòng)鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)件，通常用于聯(lián)接軸與軸上零件，鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)件，通常用于聯(lián)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(yùn)動(dòng)起周向固定零件的作用，在軸與軸上零件間傳遞運(yùn)動(dòng)或扭矩；而導(dǎo)鍵、滑鍵、花鍵還可作為軸上移動(dòng)零件或扭矩；而導(dǎo)鍵、滑鍵、花鍵還可作為軸上移動(dòng)零件的導(dǎo)向裝置。的導(dǎo)向裝置。第一節(jié)第一節(jié) 鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接一、鍵聯(lián)接的類型和工作原理一、鍵聯(lián)接的類型和工作原理 平鍵的兩側(cè)面是工作面平鍵的兩側(cè)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(shí)靠表面為非工作面。工作

2、時(shí)靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來(lái)傳遞鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來(lái)傳遞扭矩，故定心性較好。扭矩，故定心性較好。 1 1平鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接根據(jù)用途，平鍵又可分為根據(jù)用途，平鍵又可分為 普通平鍵普通平鍵 導(dǎo)向平鍵導(dǎo)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(lián)接靜聯(lián)接，即軸與輪，即軸與輪轂間無(wú)相對(duì)軸向移動(dòng)轂間無(wú)相對(duì)軸向移動(dòng) 用于用于動(dòng)聯(lián)接動(dòng)聯(lián)接，即軸與輪轂之間有相對(duì)軸向移，即軸與輪轂之間有相對(duì)

3、軸向移動(dòng)的聯(lián)接?；I用于軸上零件軸向移動(dòng)量較大的動(dòng)的聯(lián)接?；I用于軸上零件軸向移動(dòng)量較大的場(chǎng)合。場(chǎng)合。 導(dǎo)鍵和滑鍵導(dǎo)鍵和滑鍵2 2、半圓鍵半圓鍵 特點(diǎn)：鍵能在槽中擺動(dòng)，特點(diǎn)：鍵能在槽中擺動(dòng)，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(lián)接與輪轂的聯(lián)接。缺點(diǎn)是對(duì)。缺點(diǎn)是對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大。只軸的強(qiáng)度削弱較大。只適適宜輕載聯(lián)接宜輕載聯(lián)接。需要用。需要用兩個(gè)兩個(gè)半圓鍵時(shí)，一般安置在軸半圓鍵時(shí)，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(cè)面為工作面半園鍵的側(cè)面為工作面，對(duì)中良好，用于，對(duì)中良好，用于靜聯(lián)接靜聯(lián)接。3 3、斜鍵斜鍵 常用的斜鍵有楔鍵和切向鍵，用于靜聯(lián)接。常用的斜鍵有楔鍵

4、和切向鍵，用于靜聯(lián)接。 特特 點(diǎn)點(diǎn) ：適用于低速輕載、精度要求不高。對(duì)中性較：適用于低速輕載、精度要求不高。對(duì)中性較差，有偏心。不宜高速和精度要求高的聯(lián)接，差，有偏心。不宜高速和精度要求高的聯(lián)接，變載下易松動(dòng)。變載下易松動(dòng)。1:100工作面1:100（1 1）楔鍵楔鍵 上、下面為工作表面，側(cè)面有間隙，靠上下面摩上、下面為工作表面，側(cè)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(gè)楔鍵組成。一個(gè)切向鍵只能傳遞一個(gè)方向由兩個(gè)楔鍵組成。一個(gè)切向鍵只能傳遞一個(gè)方向的轉(zhuǎn)矩，傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時(shí)，兩個(gè)鍵須分布成的轉(zhuǎn)矩，傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時(shí)，

5、兩個(gè)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(jī)械。的重型機(jī)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(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工鍵的類型可根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、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(zhǎng)及鍵長(zhǎng)L L。（1 1）截面尺寸）截面尺寸b bh h根據(jù)根據(jù)軸徑軸徑d d由標(biāo)準(zhǔn)中查得。由標(biāo)準(zhǔn)中查得。（2 2）鍵長(zhǎng)）鍵長(zhǎng)L L 的長(zhǎng)度由輪轂的長(zhǎng)度確定，一般

6、應(yīng)略的長(zhǎng)度由輪轂的長(zhǎng)度確定，一般應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)，并符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的尺寸系列。短于輪轂長(zhǎng)，并符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的尺寸系列。三、鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核三、鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 1.1.平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 （1 1）平鍵聯(lián)接的失效形式平鍵聯(lián)接的失效形式 普通平鍵聯(lián)接（靜聯(lián)接）普通平鍵聯(lián)接（靜聯(lián)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(shí)也會(huì)出現(xiàn)，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)鍵的鍵的剪斷剪斷，但，但一般只作聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度校核一般只作聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度校核 導(dǎo)向平鍵聯(lián)接和滑鍵聯(lián)接（動(dòng)聯(lián)接）導(dǎo)向平鍵聯(lián)接和滑鍵聯(lián)接（動(dòng)聯(lián)接） 主要失效形式是工作面的主要失效形式是工作面的過(guò)度磨損過(guò)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(jìn)行條件性的強(qiáng)度校核計(jì)算進(jìn)行條件性的強(qiáng)度校核計(jì)算。（2 2）平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件 普通平鍵的擠壓強(qiáng)度條件普通平鍵的擠壓強(qiáng)度條件為為: : pkldTp 2000導(dǎo)向平鍵和滑鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件導(dǎo)向平鍵和滑鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件為：為： ppdlkTlkdT 2000/2000式中式中 p p鍵聯(lián)接工作表面的擠壓應(yīng)力（鍵聯(lián)接工作表面的擠壓應(yīng)力（MPaMPa）；）； p鍵聯(lián)接工作表面的壓強(qiáng)（鍵聯(lián)接工作表面的壓強(qiáng)（MPaMPa）；）； T轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)矩（N Nm m）；）； d軸的直徑（軸的直徑（mmmm）；）； l鍵的接觸長(zhǎng)度鍵的接觸長(zhǎng)度(mm)(mm)，A A型鍵型鍵

8、l=Lb（L為鍵公稱長(zhǎng)度，為鍵公稱長(zhǎng)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(yīng)力許用擠壓應(yīng)力(MPa(MPa) ) ； p許用壓強(qiáng)（許用壓強(qiáng)（MPaMPa）。 當(dāng)強(qiáng)度不足時(shí)，可適當(dāng)增加鍵長(zhǎng)或采用兩個(gè)鍵按當(dāng)強(qiáng)度不足時(shí)，可適當(dāng)增加鍵長(zhǎng)或采用兩個(gè)鍵按180180布置。考布置?？紤]到兩個(gè)鍵的載荷分布不均勻性，在強(qiáng)度校核中可按慮到兩個(gè)鍵的載荷分布不均勻性，在強(qiáng)度校核中可按1.51.5個(gè)鍵計(jì)算個(gè)鍵計(jì)算。（3 3）平鍵聯(lián)接計(jì)算實(shí)例）平鍵聯(lián)接計(jì)算實(shí)例例例111 1 試選擇一試選擇一8 8級(jí)精度的直

9、齒圓柱齒輪與軸靜聯(lián)接所用的鍵。已知軸與輪轂級(jí)精度的直齒圓柱齒輪與軸靜聯(lián)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(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩T T為為929210104Nmm，載荷有輕微沖擊。，載荷有輕微沖擊。解解：8級(jí)精度齒輪有一定對(duì)中要求，故選用普通平鍵（級(jí)精度齒輪有一定對(duì)中要求，故選用普通平鍵（A A型）。從標(biāo)準(zhǔn)中查得，當(dāng)型）。從標(biāo)準(zhǔn)中查得，當(dāng)d d=60mm時(shí)，鍵寬時(shí)，鍵寬b b=18mm，鍵高，鍵高h(yuǎn) h=11mm，輪轂長(zhǎng)?。?，輪轂長(zhǎng)?。?.51.52 2）d d=(1.52)60=9060=90120mm120mm，若取輪轂長(zhǎng)為，若取輪轂

10、長(zhǎng)為100mm100mm，則鍵長(zhǎng)，則鍵長(zhǎng)L L=90mm，鍵的接觸長(zhǎng)度，鍵的接觸長(zhǎng)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(lián)接的強(qiáng)度校核半園鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 （1）半園鍵聯(lián)接的失效形式半園鍵聯(lián)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(lián)接的強(qiáng)度條件半園鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件 剪切強(qiáng)度剪切強(qiáng)度條件條件 ： d

11、blT2000擠壓強(qiáng)度擠壓強(qiáng)度條件條件: : ppdlkTlkdT 2000/2000一、花鍵聯(lián)接的特點(diǎn)與類型選擇一、花鍵聯(lián)接的特點(diǎn)與類型選擇 花鍵聯(lián)接是將具有均布的多個(gè)凸齒的軸置于輪轂相應(yīng)的凹花鍵聯(lián)接是將具有均布的多個(gè)凸齒的軸置于輪轂相應(yīng)的凹槽中所構(gòu)成的聯(lián)接。其工作面是鍵齒側(cè)。槽中所構(gòu)成的聯(lián)接。其工作面是鍵齒側(cè)。 花鍵聯(lián)接是多齒傳遞載荷，故比平鍵聯(lián)接的承載能力高，花鍵聯(lián)接是多齒傳遞載荷，故比平鍵聯(lián)接的承載能力高，定心性和導(dǎo)向性好，對(duì)軸的削弱小定心性和導(dǎo)向性好，對(duì)軸的削弱小( (齒淺、應(yīng)力集中小齒淺、應(yīng)力集中小) )； 花鍵聯(lián)接一般用于定心精度要求高和載荷較大的地方?；ㄦI聯(lián)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(shè)備和工具，成本較高?；ㄦI加工需用專門的設(shè)備和工具，成本較高。1.1.花鍵聯(lián)接的特點(diǎn)花鍵聯(lián)接的特點(diǎn)第二節(jié)第二節(jié) 花鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接2.2.花鍵聯(lián)接的類型花鍵聯(lián)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(lián)接）矩形花鍵聯(lián)接 q規(guī)格代號(hào)規(guī)格代號(hào)：NdDB按鍵齒高不同分輕、中兩個(gè)系列按鍵齒高不同分輕、中兩個(gè)系列 。輕系列常用于輕載或輕系列常用于輕載或靜聯(lián)接，中系列多用于載荷較大或動(dòng)聯(lián)接。矩形花鍵的基本靜聯(lián)接，中系列多用于載荷較大或動(dòng)聯(lián)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為小徑定心小徑定心 。q應(yīng)用應(yīng)用 應(yīng)用廣泛。如飛機(jī)、汽車、拖應(yīng)用廣泛。如飛機(jī)、汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床制造業(yè)及一般機(jī)械拉機(jī)、機(jī)床制造業(yè)及一般機(jī)械傳動(dòng)裝置等。傳動(dòng)裝置等。（2 2）漸開線花鍵聯(lián)接）漸開線花鍵聯(lián)接 q特點(diǎn)特點(diǎn)：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(shù)多、模后者齒數(shù)多、模數(shù)小，多用于輕載和直徑小的數(shù)小，多用于輕載和直徑小的靜聯(lián)接，特別適用于軸與薄壁靜聯(lián)接，特別適用于軸與薄壁零件的聯(lián)接。零件的聯(lián)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(lái)加工，工藝性較好。方法來(lái)加工，工藝性較好。 q應(yīng)用應(yīng)用：它常用于載荷較大，定心精度要求高及尺寸較大的聯(lián)接。：它常用于載荷較大，定心精度要求高及尺寸較大的聯(lián)接。二、花鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核二、花鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 花鍵聯(lián)接的受力情況如右圖。其主花鍵聯(lián)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(lián)接）要失效形式仍是工作面被壓潰（靜聯(lián)接）或工作面過(guò)度磨損（動(dòng)聯(lián)接）?；蚬ぷ髅孢^(guò)度磨損（動(dòng)聯(lián)接）。 強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，假定載荷在鍵的工作強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，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(shù)系數(shù) ，則花鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核式為：，則花鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核式為： pm3p102 zhldT靜聯(lián)接：靜聯(lián)接： pzhldTp m3102 動(dòng)聯(lián)接：動(dòng)聯(lián)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(lián)接銷聯(lián)接 根據(jù)銷的用途不同，一般有：根據(jù)銷的用途不同，一般有：定位銷、聯(lián)接銷、安全銷定位銷、聯(lián)接銷、安全銷。根據(jù)銷的結(jié)構(gòu)形式有：根據(jù)銷的結(jié)構(gòu)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(lián)接銷聯(lián)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(lián)接。的載荷。也可用于軸和輪轂或其他零件的聯(lián)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(nèi)螺紋圓錐銷內(nèi)螺紋圓錐銷銷聯(lián)接的類型：銷聯(lián)接的類型： 型面聯(lián)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(lián)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(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩的可拆聯(lián)接，