第六章 鍵、花鍵、無鍵連接與銷連接

§6-1鍵聯(lián)接§6-2花鍵聯(lián)接§6-3無鍵連接第六章鍵、花鍵、無鍵鏈接和銷聯(lián)接§6-4銷連接1鍵聯(lián)接的用途——用于軸與輪轂之間的周向固定，并傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。有的還能實現(xiàn)軸向固定或軸向滑動的導(dǎo)向。本章主要內(nèi)容鍵聯(lián)接工作能力計算。鍵和花鍵的類型、結(jié)構(gòu)形式選擇；鍵的尺寸選擇——重點；2§6—1鍵聯(lián)接一、鍵聯(lián)接的主要類型及特點類型及特點松鍵聯(lián)接：靠側(cè)面受擠壓傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，鍵兩側(cè)面是工作面。平鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接緊鍵聯(lián)接：靠鍵的楔緊作用傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，鍵上下兩面是工作面。楔鍵聯(lián)接切向鍵聯(lián)接3平鍵聯(lián)接工作面工作原理——鍵的上表面和輪轂槽底之間留有間隙，兩側(cè)面為工作，依靠側(cè)面受擠壓傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，易加工，對中性好缺點：不能實現(xiàn)軸上零件的軸向固定。特點應(yīng)用：廣泛4工作面半圓鍵聯(lián)接工作原理——鍵的上表面和輪轂槽底之間留有間隙，兩側(cè)面為工作，依靠側(cè)面受擠壓傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。缺點：鍵槽較深，對軸的強度削弱較大。特點主要用于載荷較輕的靜聯(lián)接，尤其適用于錐形軸與輪轂的聯(lián)接。R優(yōu)點:軸上鍵槽用半徑與鍵相同的盤銑刀銑出，鍵能在軸槽中繞幾何中心擺動，以適應(yīng)輪轂槽底面。其優(yōu)點是工藝性較好，裝拆方便。5楔鍵聯(lián)接工作原理——鍵的上下兩面為工作面，其上表面和輪轂槽底均有1：100的斜度。裝配時，將鍵沿軸向打入軸和輪槽內(nèi)，工作表面上產(chǎn)生很大的正壓力，工作時，依靠工作面上正壓力產(chǎn)生摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩T.優(yōu)點:能承受單方向的軸向力，對輪轂起到單向軸向固定作用。工作面特點缺點：楔緊后會使軸與輪轂產(chǎn)生偏心，且在受到?jīng)_擊、變載荷時易松脫，應(yīng)用——由于故楔鍵聯(lián)接僅適用于定心要求不高、載荷平穩(wěn)的低速場合。fNNNfNT普通楔鍵鉤頭楔鍵

1∶1006切向鍵聯(lián)接工作原理——切向鍵由兩個具有1：100斜度的楔鍵組成，裝配時，兩鍵以其斜面相互貼合，鍵分別從輪轂兩端打入，使之楔緊。兩鍵合并后，上下兩面平行為工作面，故軸和輪轂鍵槽并無斜度。依靠工作面上的擠壓力和軸與輪轂間的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩T。工作面a）單向傳動b）雙向傳動注意：一個切向鍵只能單向傳動，若需雙向傳動時，必須用兩個互成120°分布的切向鍵。應(yīng)用——切向鍵聯(lián)接能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩，但對軸的強度削弱較大，故常用于直徑大于100mm，對中要求不高而載荷較大的重型機械。120°切向鍵安裝

1∶1007二.平鍵聯(lián)接普通平鍵、薄型平鍵——用于靜聯(lián)接導(dǎo)向平鍵和滑鍵——用于動聯(lián)接一）平鍵分類按用途可分為兩類普通平鍵聯(lián)接導(dǎo)向平鍵聯(lián)接81.普通平鍵——用于靜聯(lián)接，即軸與輪轂之間無軸向相對運動按其端部形狀，有三種結(jié)構(gòu)形式

1）圓頭平鍵（A型）Llhb指狀銑刀加工鍵槽但軸上鍵槽端部應(yīng)力集中較大，有效接觸長度l比

鍵的公稱長度L短l<L-b軸上鍵槽用指狀銑刀加工，軸槽與鍵的尺寸相符鍵在軸槽中固定可靠。工作面9h2)平頭平鍵（B型）lLbl=L其優(yōu)點是軸上鍵槽用盤銑刀加工，軸的應(yīng)力集中較小，鍵的有效接觸長度等于鍵的公稱長度但對于尺寸較大的鍵需用緊定螺釘將鍵固定在軸上鍵槽中。盤銑刀加工鍵槽

103)單圓頭平鍵（C型）l=L-b/2lLhb單圓頭平鍵具有A、B鍵的特點常用于軸端與輪轂類零件的聯(lián)接。軸上鍵槽用指狀銑刀加工，軸槽與鍵的尺寸相符鍵在軸槽中固定可靠薄型平鍵60-70%，薄壁。11

導(dǎo)向平鍵是一種較長的平鍵，鍵用螺釘固定在軸的鍵槽中，軸上零件可沿鍵作軸向滑移。常用于軸上零件軸向位移量不大的場合。2.導(dǎo)向平鍵——用于動聯(lián)接（即軸與輪轂之間有軸向相對運動）。變速箱齒輪12

滑鍵——用于動聯(lián)接，軸上銑出較長的鍵槽，滑鍵固定在輪轂上，軸上零件帶動鍵在軸上鍵槽中作軸向滑移。用于軸上零件軸向位移量較大的場合。13

1.鍵的類型選擇——鍵的類型應(yīng)根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)特點，使用要求和工作條件來選擇。鍵寬b鍵高h根據(jù)被聯(lián)接處的軸徑d按標準選擇。

普通平鍵——根據(jù)被聯(lián)接處輪轂長度確定，鍵長L≤輪轂長度B，一般可取L=B-（5～10）mm，并按標準長度系列確定。

LB二）鍵的選擇2.鍵的尺寸選擇——按標準規(guī)格和強度要求選擇Lhb導(dǎo)向平鍵——根據(jù)被聯(lián)接處輪轂長度及其滑動距離來確定。鍵公稱長度Ld表6-1鍵的標準表14平鍵聯(lián)接受力情況dFTFkh≈d/2三)鍵聯(lián)接的強度計算

1．平鍵聯(lián)接受力分析

聯(lián)接工作面（側(cè)面）——受擠壓力F式中：T——轉(zhuǎn)矩，N·mmd——軸的直徑，mm鍵的截面——受剪力：152．失效形式及計算準則靜聯(lián)接——較弱零件（通常是輪轂）被壓潰。動聯(lián)接——較弱零件（通常是輪轂）過度磨損。鍵——被剪斷失效形式主要失效形式聯(lián)接工作面（側(cè)面）

對于靜聯(lián)接(普通平鍵聯(lián)接）：進行較弱零件工作面擠壓強度計算；對于動聯(lián)接(導(dǎo)向平鍵聯(lián)接）：進行較弱零件工作面耐磨性計算。計算準則即：即：163．平鍵聯(lián)接的強度校核計算普通平鍵聯(lián)接工作面擠壓強度條件：導(dǎo)向平鍵聯(lián)接工作面耐磨性條件：k——

鍵與輪轂接觸高度，mm，k≈h/2。

式中：σp、[σp]——聯(lián)接工作表面擠壓應(yīng)力，許用擠壓應(yīng)力，MPap、[p]——聯(lián)接工作表面的壓強，許用壓強，MPal—鍵的接觸長度，mmA型鍵：l=L－blB型鍵：l=LlC型鍵：l=L－b/2l17表6-2鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力和許用壓強MPa許用值聯(lián)接方式輪轂材料載荷性質(zhì)靜載荷輕度沖擊沖擊靜聯(lián)接（普通平鍵半圓鍵）

鋼120～150100～12060～90鑄鐵70～8050～6030～45動聯(lián)接（導(dǎo)向平鍵）

鋼504030單鍵聯(lián)接能傳遞的轉(zhuǎn)矩很有限，當傳遞的轉(zhuǎn)矩較大、而又不能增加鍵的長度時，可用多鍵來提高聯(lián)接的承載能力。如圖示雙鍵、三鍵，但這樣會嚴重削弱軸的強度兩個平鍵組成的聯(lián)接三個平鍵組合的聯(lián)接18半圓鍵連接強度計算只用于靜連接，主要失效形式是工作面被壓潰。通常按擠壓應(yīng)力進行強度校核計算。強度條件同6-1.19楔鍵連接簡化強度計算主要失效形式是相互楔緊的工作面被壓潰。應(yīng)校核抗擠壓強度。20切向鍵連接簡化強度計算主要失效形式是工作面被壓潰。應(yīng)校核抗擠壓強度。21注意：進行強度校核后，如果強度不夠，可以采用雙鍵。應(yīng)考慮鍵的合理布置。兩個平鍵最好布置在沿周向間隔180度；半圓鍵布置在同一條母線上；楔鍵周向間隔90-120度?？紤]到載荷分布的不均勻性，強度校核中按1.5個鍵計算。亦可增加鍵的長度，但不宜超過（1.6-1.8）d。當鍵的長度大于2.25d時，多出的長度可認為不承受載荷。鍵的材料通常采用45鋼，抗拉強度不小于600MPa。22例：某減速器中有一直齒圓柱齒輪安裝在軸的兩個支承點之間，齒輪和軸的材料均為鍛鋼，用鍵構(gòu)成靜聯(lián)接。齒輪的精度為7級，裝齒輪處的軸徑d=70mm

，齒輪輪轂寬度為100mm，需傳遞轉(zhuǎn)矩T=2200N?m，載荷有輕微沖擊。試設(shè)計此鍵聯(lián)接。解：1.選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸?鍵聯(lián)接的類型：圓頭普通平鍵聯(lián)接一般8級以上精度的齒輪有定心精度要求，故選擇平鍵聯(lián)接；齒輪不在軸端，選用圓頭普通平鍵。?圓頭普通平鍵聯(lián)接的尺寸：根據(jù)d=70mm，查平鍵尺寸表，得鍵的截面尺寸：寬度b=20mm，高度h=12mm。由輪轂寬度100mm并參考鍵的長度系列，取鍵長L＝90mm（比輪轂寬度小一些）A型平鍵b×h=20×12，鍵長L=90mm，標記為：

A型平鍵：鍵20×90GB/T1096-2003232.校核鍵聯(lián)接的強度取[σ]p=110MPa

A型平鍵b×h=20×12，鍵長L=90mm，標記為：

A型平鍵：鍵20×90GB/T1096-2003k=0.5h=0.5×12=6mm鍵的工作長度：l=L－b＝90－20＝70mm鍵的擠壓強度不夠。許用擠壓應(yīng)力、許用壓力聯(lián)接工作方式鍵或轂、軸的材料載荷性質(zhì)靜載荷輕微沖擊沖擊[σp]靜聯(lián)接鋼120~150100~12060~90鑄鐵70~8050~6030~45[p]動聯(lián)接鋼504030注：如與鍵有相對滑動的被聯(lián)接表面經(jīng)過淬火，則動聯(lián)接的許用壓力[p]可提高2~3倍。鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力、許用壓力值(MPa)hFbFkrTO243.改用雙鍵聯(lián)接考慮到擠壓強度相差較大，改用雙鍵，相隔180°布置。雙鍵的工作長度l＝1.5×70mm＝105mm。25

花鍵聯(lián)接是由周向均布多個鍵齒的軸與帶有相應(yīng)鍵齒槽輪轂孔配合而成的可拆聯(lián)接?；ㄦI軸(外花鍵)輪轂(內(nèi)花鍵)§6—2

花鍵聯(lián)接26一．花鍵聯(lián)接的特點及應(yīng)用優(yōu)點2）齒槽淺，齒根應(yīng)力集中小，對軸和輪轂的強度削弱小；特點

3）鍵齒對稱布置，齒多接觸面積大，承載能力高；4）定心精度高，對中性和導(dǎo)向性好。缺點——需要專門加工設(shè)備和工具，制造成本高。應(yīng)用——用于定心精度要求高，載荷大的動、靜聯(lián)接。

1）因為均勻地制出齒和槽，受力較為均勻。27二．花鍵聯(lián)接的類型及其選擇矩形花鍵——鍵齒兩側(cè)面為平面，形狀簡單，加工方便，可用磨削方法獲得較高精度，常用于機床、汽車、拖拉機等機械中。漸開線花鍵——漸開線花鍵的齒廓為漸開線，可用切制齒輪的加工方法來加工，工藝性較好?；ㄦI齒根較厚，強度高，壽命長。但加工內(nèi)花鍵孔的制造成本較高，常用于載荷較大，定心精度要求高，尺寸較大的聯(lián)接。矩形花鍵漸開線花鍵按鍵齒形狀可分為：矩形花鍵和漸開線花鍵28一）矩形花鍵的參數(shù)及尺寸系列

主要參數(shù)及尺寸——鍵齒數(shù)N、小徑d、大徑D、鍵齒寬B花鍵的規(guī)格——用Z（齒數(shù)）×d（小徑）×D（大徑）×B（齒寬）表示。尺寸輕系列——用于輕載或靜聯(lián)接系列中系列——用于重載或動聯(lián)接二）矩形花鍵的規(guī)格及標記標記——包括花鍵的參數(shù)、尺寸及其公差帶符號、國標號。例如：N=6、d=28mm、D=32mm、B=7mm花鍵的表示方法為：花鍵副標記：內(nèi)花鍵:6×28H7×32H10×7H11GB1144-87外花鍵:6×28f7×32d10×7d11GB1144-87DBd29三）矩形花鍵的定心方式矩形花鍵的定心方式有三種1、小徑定心國家標準規(guī)定首先采用定心精度高。如圖示。2、大徑定心定心精度不高3、齒側(cè)定心用于定心精度要求不高，載荷大的情況，要求齒側(cè)受力均勻處。30漸開線花鍵的類型及應(yīng)用齒形定心。齒根強度高，應(yīng)力集中小，易于定心。承載能力大齒數(shù)多，模數(shù)小，齒短，承載能力低，用于輕載。適用于軸和薄壁零件的連接壓力角為30度壓力角為45度漸開線花鍵的齒廓為漸開線，可用制造齒輪的方法來加工。與漸開線齒輪相比，花鍵齒較短，齒根較寬，不發(fā)生根切齒數(shù)較少。31花鍵連接的受力情況如右圖。其主要失效形式仍是工作面被壓潰（靜連接）或工作面過度磨損（動連接）。靜連接按擠壓應(yīng)力進行強度計算，動連接按工作面上壓力進行計算。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F作用在平均直徑dm處，并引入載荷分配不均勻系數(shù)y，則花鍵連接的強度校核式為：靜連接：動連接：上兩式中:矩形花鍵鍵的工作高度為：花鍵連接2[sp]、[p]為花鍵連接的許用擠壓應(yīng)力和許用壓力漸開線花鍵a=30°，h=ma=45°，h=0.8m三、花鍵鏈接強度計算32

型面連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(zhuǎn)矩的可拆聯(lián)接，它是無鍵聯(lián)接的一種型式。

在家用機械、辦公機械等中，采用了大量的壓鑄、注塑零件。要注塑出各種各樣的非圓形孔是毫無困難的，故型面連接的應(yīng)用獲得了發(fā)展。應(yīng)用較多的是帶切口圓形和正六邊形型面。

由于型面連接要用到非圓形孔，以前因其加工困難，限制了型面聯(lián)接的應(yīng)用。一、型面連接

更多介紹§6-3無鍵連接33脹套的尺寸選擇：脹緊聯(lián)接是在轂孔與軸之間裝入脹緊聯(lián)接套（簡稱脹套），在軸向力作用下，同時脹緊軸與轂而構(gòu)成的一種靜聯(lián)接。