機械設(shè)計第五章 鍵連接

機械設(shè)計第五章鍵連接第一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日一、鍵聯(lián)接的類型與構(gòu)造

主要類型：平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵1、平鍵

1）普通平鍵用于靜聯(lián)接，即軸與輪轂間無相對軸向移動構(gòu)造：兩側(cè)面為工作面，靠鍵與槽的擠壓和鍵的剪切傳遞扭矩；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。第二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日普通平鍵：圓頭—A型（常用）—鍵頂上面與轂不接觸有間隙方頭—B型—常用螺釘固定半圓頭—C型（端銑刀加工）—用于軸端與輪轂聯(lián)接第三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日2）薄型平鍵——鍵高約為普通平鍵的60%~70%：圓頭、方頭、單圓頭用于薄臂結(jié)構(gòu)、空心軸等徑向尺寸受限制的聯(lián)接

第四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日3）導(dǎo)向平鍵與滑鍵——用于動聯(lián)接，即軸與輪轂之間有相對軸向移動的聯(lián)接

滑鍵——鍵隨輪轂移動導(dǎo)向鍵——鍵不動，輪轂軸向移動特點：裝拆方便，對零件對中性無影響，容易制造，作用可靠，多用于高精度聯(lián)接。但只能圓周固定，不能承受軸向力第五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日2、半圓鍵

軸槽用與半圓鍵形狀相同的銑刀加工，鍵能在槽中繞幾何中心擺動，鍵的側(cè)面為工作面，工作時靠其側(cè)面的擠壓來傳遞扭矩。

第六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日特點：工藝性好，裝配方便，適用于錐形軸與輪轂的聯(lián)接缺點：軸槽對軸的強度削弱較大。只適宜輕載聯(lián)接。

3、楔鍵聯(lián)接

第七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日特點：適用于低速輕載、精度要求不高。對中性較差，力有偏心。不宜高速和精度要求高的聯(lián)接，變載下易松動。鉤頭只用于軸端聯(lián)接，如在中間用鍵槽應(yīng)比鍵長2倍才能裝入。且要罩安全罩

普通楔鍵：上、下面為工作表面，有1：100斜度（側(cè)面有間隙），工作時打緊，靠上下面摩擦傳遞扭矩，并可傳遞小部分單向軸向力第八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日兩個斜度為1：100的楔鍵聯(lián)接，上、下兩面為工作面（打入）布置在圓周的切向。工作原理：靠工作面與軸及輪轂相擠壓來傳遞扭矩

4、切向鍵第九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日二、鍵聯(lián)接的強度校核

失效形式：壓潰（靜聯(lián)接——鍵、軸、轂中較弱者；)

磨損（動聯(lián)接）；鍵的剪斷（較少）。

第十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日1、平鍵聯(lián)接的強度校核

a)擠壓強度條件為：

允許傳遞的扭矩：

T——扭矩（N.mm）k——工作高度k=h/2d——軸徑（mm）

l——工作長度A型鍵：l=L-bB型鍵：l=LC型鍵：l=L-b/2L——公稱長度第十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日

b）剪切強度條件

第十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日2、半圓鍵聯(lián)接強度校核

強度不夠時，措施：1）雙鍵，180°布置（按1.5個鍵計算）三鍵，120°布置2）增大軸徑d↑3）增長L↑，但輪轂長↑受力不利4）改用花鍵

第十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日§5—2花鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接是由多個鍵齒與鍵槽在軸和輪轂孔的周向均布而成花鍵齒側(cè)面為工作面——適用于動、靜聯(lián)接

第十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日一、類型、特點和應(yīng)用

1、特點：1）齒較多、工作面積大、承載能力較高2）鍵均勻分布，各鍵齒受力較均勻3）齒槽線、齒根應(yīng)力集中小，對軸的強度削弱減少4）軸上零件對中性好5）導(dǎo)向性較好6）加工需專用設(shè)備、制造成本高第十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日2、花鍵類型

按齒形分：

①矩形花鍵

矩形花鍵聯(lián)接按新標(biāo)準(zhǔn)為內(nèi)徑定心，定心精度高，定心穩(wěn)定性好，配合面均要研磨，磨削消除熱處理后變形，應(yīng)用廣泛第十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日②漸開線花鍵

定心方式為齒形定心，當(dāng)齒受載時，齒上的徑向力能自動定心，有利于各齒均載，應(yīng)用廣泛，優(yōu)先采用

三角形花鍵——齒數(shù)較多，齒較小，對軸強度削弱小。適于輕載、直徑較小時及軸與薄壁零件的聯(lián)接應(yīng)用較少

第十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日二、花鍵聯(lián)接的設(shè)計計算

設(shè)計：選花鍵類型→按軸徑定花鍵尺寸→驗算聯(lián)接強度

失效形式：①鍵齒的壓潰（靜聯(lián)接）②磨損（動聯(lián)接）③齒根剪斷第十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日設(shè)：工作載荷沿鍵的工作長度l均勻分布。且各齒面上壓力的合力N作用在平均半徑dm處，如圖

擠壓強度條件：

動聯(lián)接（耐磨性條件）：

T——傳遞扭矩（N.m）Z——花鍵齒數(shù)

l——鍵齒工作長度（mm）dm——花鍵的平均直徑ψ——載荷分布不均系數(shù)h——鍵齒側(cè)面工作高度（mm）

第十九頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日§5—3無鍵聯(lián)接用軸與轂的聯(lián)接不用鍵或花鍵時，統(tǒng)稱無鍵聯(lián)接

一、型面聯(lián)接

軸和轂孔有柱形和圓錐形等。第二十頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日特點：沒有應(yīng)力集中源，對中性好，承載能力強，裝拆方便，但加工不方便，需用專用設(shè)備，應(yīng)用較少。另外成形面還有方形、六邊形及切邊圓形等，但對中性較差。

第二十一頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日二、脹緊聯(lián)接

如下圖為彈性環(huán)聯(lián)接——利用錐面貼合并擠緊在軸轂之間用摩擦力傳遞扭矩，有過載保護作用。彈性環(huán)的材料為高碳鋼或高碳合金鋼，（65，70，55Cr2、60Cr2）并經(jīng)熱處理。錐角一般為12.5~17°，另外要求內(nèi)、外環(huán)錐面配合良好。第二十二頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日特點：可傳遞較大扭矩和軸向力，無應(yīng)力集中，對中性好，但加工要求較高，應(yīng)用受限制。第二十三頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日§5—4銷聯(lián)接定位銷——主要用于零件間位置定位，左圖，常用作組合加工和裝配時的主要輔助零件。聯(lián)接銷——主要用于零件間的聯(lián)接或鎖定，中圖，可傳遞不大的載荷安全銷——主要用于安全保護裝置中的過載剪斷元件，右圖第二十四頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日a)定位銷b)連接銷c)安全銷第二十五頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日圓柱銷——不能多于裝拆（否則定位精度下降）圓錐銷——1：50錐度，可自鎖，定位精度較高，允許多于裝拆，且便于拆卸特殊型式銷——帶螺紋錐銷，開尾錐銷（右圖）彈性銷，開口銷，槽銷和開口銷等多種形式

第二十六頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日d)圓柱銷，圓錐銷

e)特殊形式銷第二十七頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日§5—5過盈聯(lián)接一、過盈聯(lián)接的類型與應(yīng)用

利用兩個被聯(lián)接件本身的過盈配合來實現(xiàn)，一為包容件，另一為被包容件。

無輔助件（左圖）——用于軸與輪轂聯(lián)接，輪圈與輪芯的聯(lián)接及滾動軸承與軸及座孔的聯(lián)接有輔助件（右圖）——借助于扣緊板或環(huán)將重型剖分零件2、4沿接縫面3聯(lián)接成一體，現(xiàn)大多由螺栓代替第二十八頁，共三十頁，編輯于2023年，星期日二、過盈聯(lián)接的工作原理與裝配方法

工作原理：利用包容件與被包容件的徑向變形使配