第十一章鍵、花鍵

第十一章軸的連接與制動鍵是一種標準件，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動或扭矩；而導鍵、滑鍵、花鍵還可作為軸上移動零件的導向裝置。第一節(jié)鍵聯(lián)接一、鍵聯(lián)接的類型和工作原理

平鍵的兩側(cè)面是工作面，上表面與輪轂上的鍵槽底部之間留有間隙，鍵的上、下表面為非工作面。工作時靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞扭矩，故定心性較好。1．平鍵聯(lián)接根據(jù)用途，平鍵又可分為

普通平鍵

導向平鍵

滑鍵按端部形狀分為：A型（圓頭）B型（平頭）C型（單圓頭）軸上的槽用盤銑刀或指狀銑刀加工；輪轂槽用拉刀或插刀加工。①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動聯(lián)接，即軸與輪轂之間有相對軸向移動的聯(lián)接。滑鍵用于軸上零件軸向移動量較大的場合。②導鍵和滑鍵2、半圓鍵

特點：鍵能在槽中擺動，裝配方便，適用于錐形軸與輪轂的聯(lián)接。缺點是對軸的強度削弱較大。只適宜輕載聯(lián)接。需要用兩個半圓鍵時，一般安置在軸的同一條母線上。

半園鍵的側(cè)面為工作面，對中良好，用于靜聯(lián)接。3、斜鍵

常用的斜鍵有楔鍵和切向鍵，用于靜聯(lián)接。特點：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(lián)接，變載下易松動。（1）楔鍵上、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。（2）切向鍵由兩個楔鍵組成。一個切向鍵只能傳遞一個方向的轉(zhuǎn)矩，傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時，兩個鍵須分布成120°～130°。適用于定心精度要求不高，載荷較大，軸徑大于100mm的重型機械。二、鍵的選擇1．鍵的類型選擇2．鍵的尺寸選擇

鍵的類型可根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構特點、使用要求和工作條件選定。

平鍵的尺寸主要是鍵的截面尺寸b×h及鍵長L。（1）截面尺寸b×h根據(jù)軸徑d由標準中查得。（2）鍵長L

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。三、鍵聯(lián)接的強度校核

1.平鍵聯(lián)接的強度校核

（1）平鍵聯(lián)接的失效形式

①普通平鍵聯(lián)接（靜聯(lián)接）主要失效形式是工作面的壓潰，有時也會出現(xiàn)鍵的剪斷，但一般只作聯(lián)接的擠壓強度校核②導向平鍵聯(lián)接和滑鍵聯(lián)接（動聯(lián)接）主要失效形式是工作面的過度磨損，通常按工作面上的壓力進行條件性的強度校核計算。

（2）平鍵聯(lián)接的強度條件

普通平鍵的擠壓強度條件為:導向平鍵和滑鍵聯(lián)接的強度條件為：式中

p–––鍵聯(lián)接工作表面的擠壓應力（MPa）；p–––鍵聯(lián)接工作表面的壓強（MPa）；T–––轉(zhuǎn)矩（N·m）；d–––軸的直徑（mm）；l–––鍵的接觸長度(mm)，A型鍵l=L–b（L為鍵公稱長度，b為鍵寬），

B型鍵l=L，C型鍵l=L–0.5b；

k–––鍵與輪轂接觸高度，kh/2（mm）

[p]–––許用擠壓應力(MPa)

；

[p]–––許用壓強（MPa）。

當強度不足時，可適當增加鍵長或采用兩個鍵按180o布置。考慮到兩個鍵的載荷分布不均勻性，在強度校核中可按1.5個鍵計算。（3）平鍵聯(lián)接計算實例例11–1試選擇一8級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d為60mm，轉(zhuǎn)矩T為92×104N·mm，載荷有輕微沖擊。解：8級精度齒輪有一定對中要求，故選用普通平鍵（A型）。從標準中查得，當d=60mm時，鍵寬b=18mm，鍵高h=11mm，輪轂長取（1.5～2）d=(1.5~2)×60=90～120mm，若取輪轂長為100mm，則鍵長L=90mm，鍵的接觸長度

l=L–b=(90–18)mm=72mm鍵與輪轂接觸高度

k

h/2=5.5mm由式得Mpa查表得[p]=100MPa。因，故所選鍵滿足要求。2.半園鍵聯(lián)接的強度校核

（1）半園鍵聯(lián)接的失效形式

失效形式可能是被鍵被剪斷與工作面被壓潰。

（2）半園鍵聯(lián)接的強度條件剪切強度條件：擠壓強度條件:一、花鍵聯(lián)接的特點與類型選擇

花鍵聯(lián)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(lián)接。其工作面是鍵齒側(cè)?；ㄦI聯(lián)接是多齒傳遞載荷，故比平鍵聯(lián)接的承載能力高，定心性和導向性好，對軸的削弱小(齒淺、應力集中小)；花鍵聯(lián)接一般用于定心精度要求高和載荷較大的地方。花鍵加工需用專門的設備和工具，成本較高。1.花鍵聯(lián)接的特點第二節(jié)花鍵聯(lián)接2.花鍵聯(lián)接的類型按齒形不同，分為矩形花鍵、漸開線花鍵兩種。

（1）矩形花鍵聯(lián)接

規(guī)格代號：N×d×D×B按鍵齒高不同分輕、中兩個系列。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聯(lián)接。矩形花鍵的基本尺寸系列見GB1144－87。

定心方式小徑、齒寬和大徑等三種。國家標準規(guī)定為小徑定心。應用

應用廣泛。如飛機、汽車、拖拉機、機床制造業(yè)及一般機械傳動裝置等。（2）漸開線花鍵聯(lián)接

特點：漸開線花鍵的齒廓為漸開線，分度圓壓力角有30及45兩種。后者齒數(shù)多、模數(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零件的聯(lián)接。

可以利用制造齒輪的加工方法來加工，工藝性較好。應用：它常用于載荷較大，定心精度要求高及尺寸較大的聯(lián)接。二、花鍵聯(lián)接的強度校核

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）或工作面過度磨損（動聯(lián)接）。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)，則花鍵聯(lián)接的強度校核式為：靜聯(lián)接：動聯(lián)接：上兩式中:矩形花鍵鍵的工作高度為：漸開線花鍵=30°，h=m=45°，h=0.8m第三節(jié)銷聯(lián)接根據(jù)銷的用途不同，一般有：定位銷、聯(lián)接銷、安全銷。根據(jù)銷的結(jié)構形式有：圓柱銷、圓錐銷、槽銷、銷軸和開口銷等。

銷聯(lián)接主要用于確定零件之間的相互位置，并可傳遞不大的載荷。也可用于軸和輪轂或其他零件的聯(lián)接。槽銷銷軸和開口銷開尾圓錐銷圓柱銷圓錐銷內(nèi)螺紋圓錐銷銷聯(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