《機械設計》鍵連接

1、 第五章 鍵與花鍵聯(lián)接 51 鍵聯(lián)接 鍵是一種標準件，通常用于聯(lián)接軸與軸上旋鍵是一種標準件，通常用于聯(lián)接軸與軸上旋轉零件與擺動零件，起周向固定零件的作用以傳轉零件與擺動零件，起周向固定零件的作用以傳遞旋轉運動成扭矩，而導鍵、滑鍵、花鍵還可用遞旋轉運動成扭矩，而導鍵、滑鍵、花鍵還可用作軸上移動的導向裝置。作軸上移動的導向裝置。 一、鍵聯(lián)接的類型與構造一、鍵聯(lián)接的類型與構造 主要類型：平鍵、半圓鍵、主要類型：平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵楔鍵、切向鍵1、平鍵、平鍵 1）普通平鍵）普通平鍵 用于靜聯(lián)接，即軸與輪轂間無相對軸向移動用于靜聯(lián)接，即軸與輪轂間無相對軸向移動 構造：兩側面為工作面，靠鍵與槽的擠壓

2、和構造：兩側面為工作面，靠鍵與槽的擠壓和鍵的剪切傳遞扭矩；鍵的剪切傳遞扭矩； 軸上的槽用盤銑刀或指狀銑刀加工；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。輪轂槽用拉刀或插刀加工。 普通平鍵：普通平鍵： 圓圓 頭頭 A型（常用）型（常用）鍵頂上面與轂不接觸有間隙鍵頂上面與轂不接觸有間隙 方方 頭頭 B型型常用螺釘固定常用螺釘固定半圓頭半圓頭C型（端銑刀加工）型（端銑刀加工）用于軸端與輪轂聯(lián)接用于軸端與輪轂聯(lián)接 2）薄型平鍵）薄型平鍵鍵高約為普通平鍵的鍵高約為普通平鍵的60%70%：圓頭、方頭、單圓頭圓頭、方頭、單圓頭 用于薄臂結構、空心軸等徑向尺寸受限制的聯(lián)接用于薄臂結構、空心軸等

3、徑向尺寸受限制的聯(lián)接 3）導向平鍵與滑鍵）導向平鍵與滑鍵用于動聯(lián)接，即軸與輪轂用于動聯(lián)接，即軸與輪轂之間有相對軸向移動的聯(lián)接之間有相對軸向移動的聯(lián)接 滑鍵鍵隨輪轂移動導向鍵鍵不動，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。用可靠，多用于高精度聯(lián)接。 但只能圓周固定，不能承受軸向力但只能圓周固定，不能承受軸向力 2、半圓鍵、半圓鍵 軸槽用與半圓鍵形狀相同的銑刀加工，鍵能在槽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，鍵的側面為工作面，工作時靠其中繞幾何中心擺動，鍵的側面為工作面，工作時靠其

4、側面的擠壓來傳遞扭矩。側面的擠壓來傳遞扭矩。 特點：工藝性好，裝配方便，適用于錐形軸與輪轂的特點：工藝性好，裝配方便，適用于錐形軸與輪轂的聯(lián)接聯(lián)接缺點：軸槽對軸的強度削弱較大。只適宜輕載聯(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、楔鍵聯(lián)接 特特 點點 ：適用于低速輕載、精度要求不高。對中性：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，聯(lián)接，變載下易松動。鉤頭只用于軸端聯(lián)接，如在中間用鍵槽應比鍵長如在中間用鍵槽應比鍵長2倍才能裝入。且倍才能裝入。且要罩安全罩要罩安全

5、罩 普通楔鍵：上、下面為工作表面，有普通楔鍵：上、下面為工作表面，有1：100 斜度斜度（側面有間隙），工作時打緊，靠上下面摩擦傳（側面有間隙），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遞扭矩，并可傳遞小部分單向軸向力兩個斜度為兩個斜度為1：100的楔鍵聯(lián)接，上、下兩面為工作的楔鍵聯(lián)接，上、下兩面為工作面（打入）布置在圓周的切向。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、切向鍵二、鍵聯(lián)接的強度校核二、鍵聯(lián)接的強度校核 失效形式：失效形式： 壓潰（靜聯(lián)接壓潰（靜聯(lián)接鍵、軸、轂中較弱者；鍵、軸

6、、轂中較弱者；) 磨損（動聯(lián)接）；磨損（動聯(lián)接）； 鍵的剪斷（較少）。鍵的剪斷（較少）。 1、平鍵聯(lián)接的強度校核、平鍵聯(lián)接的強度校核 a) 擠壓強度條件為：擠壓強度條件為： PdPkldTlkTlkN2000/10002允許傳遞的扭矩：允許傳遞的扭矩： PkldT21T扭矩（扭矩（N.mm） k工作高度工作高度 k=h/2 d軸徑（軸徑（mm） l工作長度工作長度 A型鍵：型鍵：l=L-b B型鍵：型鍵：l=L C型鍵：型鍵：l=L-b/2 L公稱長度公稱長度 b）剪切強度條件）剪切強度條件 2000/10002bldTblTblNd2、半圓鍵聯(lián)接強度校核、半圓鍵聯(lián)接強度校核 2000/100

7、02bldTblTblNd強度不夠時，措施：強度不夠時，措施：1）雙鍵，）雙鍵，180布置（按布置（按1.5個鍵計算）個鍵計算） 三鍵，三鍵，120布置布置2）增大軸徑）增大軸徑d3）增長）增長L，但輪轂長，但輪轂長受力不利受力不利4）改用花鍵）改用花鍵 5 52 2 花鍵聯(lián)接花鍵聯(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均布而成 花鍵齒側面為工作面花鍵齒側面為工作面適用于動、靜聯(lián)接適用于動、靜聯(lián)接 一、類型、特點和應用一、類型、特點和應用 1、特點：、特點：1）齒較多、工作面積大、承載能力較高）齒較多、工作面積大、承載能力較高2）鍵

8、均勻分布，各鍵齒受力較均勻）鍵均勻分布，各鍵齒受力較均勻3）齒槽線、齒根應力集中小，對軸的強度削弱）齒槽線、齒根應力集中小，對軸的強度削弱減少減少4）軸上零件對中性好）軸上零件對中性好5）導向性較好）導向性較好6）加工需專用設備、制造成本高）加工需專用設備、制造成本高2、花鍵類型、花鍵類型 按齒形分：按齒形分： 矩形花鍵矩形花鍵 矩形花鍵聯(lián)接按新矩形花鍵聯(lián)接按新標準為內徑定心，定標準為內徑定心，定心精度高，定心穩(wěn)定心精度高，定心穩(wěn)定性好，配合面均要研性好，配合面均要研磨，磨削消除熱處理磨，磨削消除熱處理后變形，應用廣泛后變形，應用廣泛 漸開線花鍵漸開線花鍵 定心方式為定心方式為齒形定心，齒形定

9、心，當齒受載時，齒上的徑當齒受載時，齒上的徑向力能自動定心，有利向力能自動定心，有利于各齒均載，應用廣泛，于各齒均載，應用廣泛，優(yōu)先采用優(yōu)先采用 三角形花鍵三角形花鍵齒數(shù)較多，齒較小，對軸強度削齒數(shù)較多，齒較小，對軸強度削弱小。適于輕載、直徑較小時及軸與弱小。適于輕載、直徑較小時及軸與薄壁零件的聯(lián)接應用較少薄壁零件的聯(lián)接應用較少 二、花鍵聯(lián)接的設計計算二、花鍵聯(lián)接的設計計算 設計：設計： 選花鍵類型選花鍵類型按軸徑定花鍵尺寸按軸徑定花鍵尺寸驗算聯(lián)接強度驗算聯(lián)接強度 失效形式：失效形式： 鍵齒的壓潰（靜聯(lián)接）鍵齒的壓潰（靜聯(lián)接） 磨損（動聯(lián)接）磨損（動聯(lián)接） 齒根剪斷齒根剪斷 設：工作載荷沿鍵的

10、工作長度設：工作載荷沿鍵的工作長度l均勻分布。且各齒面上壓力均勻分布。且各齒面上壓力的合力的合力N作用在平均半徑作用在平均半徑dm處，如圖處，如圖 擠壓強度條件：擠壓強度條件： PmPdlhzT2000動聯(lián)接（耐磨性條件）：動聯(lián)接（耐磨性條件）： 2000PdlhzTPm T傳遞扭矩（傳遞扭矩（N.m） Z花鍵齒數(shù)花鍵齒數(shù) l 鍵齒工作長度（鍵齒工作長度（mm） dm花鍵的平均直徑花鍵的平均直徑載荷分布不均系數(shù)載荷分布不均系數(shù) h鍵齒側面工作高度（鍵齒側面工作高度（mm） 5 53 3 無鍵聯(lián)接無鍵聯(lián)接 用軸與轂的聯(lián)接不用鍵或花鍵時，統(tǒng)稱無鍵聯(lián)接用軸與轂的聯(lián)接不用鍵或花鍵時，統(tǒng)稱無鍵聯(lián)接 一、

11、型面聯(lián)接一、型面聯(lián)接 軸和轂孔有柱形和圓錐形等。軸和轂孔有柱形和圓錐形等。特點：特點： 沒有應力集中源，對中性好，承載能力強，沒有應力集中源，對中性好，承載能力強，裝拆方便，但加工不方便，需用專用設備，應裝拆方便，但加工不方便，需用專用設備，應用較少。另外成形面還有方形、六邊形及切邊用較少。另外成形面還有方形、六邊形及切邊圓形等，但對中性較差。圓形等，但對中性較差。 二、脹緊聯(lián)接二、脹緊聯(lián)接 如下圖為彈性環(huán)聯(lián)接如下圖為彈性環(huán)聯(lián)接利用錐面貼合并擠緊在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。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，彈性環(huán)的

12、材料為高碳鋼或高碳合金鋼，（65，70，55Cr2、60Cr2）并經熱處理。）并經熱處理。錐角一般為錐角一般為12.517，另外要求內、外環(huán)錐面配，另外要求內、外環(huán)錐面配 合良好。合良好。特點：特點： 可傳遞較大扭矩和軸向力，無應力集中，可傳遞較大扭矩和軸向力，無應力集中，對中性好，但加工要求較高，應用受限制。對中性好，但加工要求較高，應用受限制。5 54 4 銷聯(lián)接銷聯(lián)接 定位銷定位銷主要用于零件間位置定位，左圖，常用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。作組合加工和裝配時的主要輔助零件。聯(lián)接銷聯(lián)接銷主要用于零件間的聯(lián)接或鎖定，中圖，主要用于零件間的聯(lián)接或鎖定，

13、中圖，可傳遞不大的載荷可傳遞不大的載荷安全銷安全銷主要用于安全保護裝置中的過載剪斷元主要用于安全保護裝置中的過載剪斷元件件 ，右圖右圖a)定位銷定位銷b) 連接銷連接銷c) 安全銷安全銷圓柱銷圓柱銷不能多于裝拆（否則定位精度不能多于裝拆（否則定位精度下降下降）圓錐銷圓錐銷1：50錐度，可自鎖，定位精度較高，錐度，可自鎖，定位精度較高，允許多于裝拆，且便于拆卸允許多于裝拆，且便于拆卸特殊型式銷特殊型式銷帶螺紋錐銷，開尾錐銷（右圖）彈帶螺紋錐銷，開尾錐銷（右圖）彈性銷，開口銷，性銷，開口銷，槽銷和開口銷等多種形槽銷和開口銷等多種形式式 d)圓柱銷，圓錐銷圓柱銷，圓錐銷 e)特殊形式銷特殊形式銷5

14、55 5 過盈聯(lián)接過盈聯(lián)接 一、過盈聯(lián)接的類型與應用一、過盈聯(lián)接的類型與應用 利用兩個被聯(lián)接件本身的過盈配合來實現(xiàn)，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。一為包容件，另一為被包容件。 無輔助件（左圖無輔助件（左圖）用于軸與輪轂聯(lián)接，輪圈與輪芯的聯(lián)接用于軸與輪轂聯(lián)接，輪圈與輪芯的聯(lián)接及滾動軸承與軸及座孔的聯(lián)接及滾動軸承與軸及座孔的聯(lián)接有輔助件（右圖有輔助件（右圖）借助于扣緊板或環(huán)將重型剖分借助于扣緊板或環(huán)將重型剖分零件零件2、4沿接縫面沿接縫面3聯(lián)接成一體，現(xiàn)大多由螺栓代替聯(lián)接成一體，現(xiàn)大多由螺栓代替二、過盈聯(lián)接的工作原理與裝配方法二、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工作原理：利用包容件與被包容件的徑向變形使配合面間產生很大壓力，從