第六章 鍵、花鍵、無鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接

1、 （一）鍵聯(lián)接的功能、分類、結(jié)構(gòu)型式及應(yīng)用（一）鍵聯(lián)接的功能、分類、結(jié)構(gòu)型式及應(yīng)用 功能功能: :軸轂聯(lián)接實現(xiàn)軸與軸上零件的固定并傳遞扭矩。軸轂聯(lián)接實現(xiàn)軸與軸上零件的固定并傳遞扭矩。 軸轂聯(lián)接軸轂聯(lián)接:1:1）軸上零件與軸的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩；）軸上零件與軸的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩； 2 2）實現(xiàn)軸上零件的軸向固定以傳遞軸向力；）實現(xiàn)軸上零件的軸向固定以傳遞軸向力； 3 3）軸向動聯(lián)接以使零件在軸上滑動。）軸向動聯(lián)接以使零件在軸上滑動。 鍵聯(lián)接主要類型：鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，分鍵聯(lián)接主要類型：鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，分為平鍵、半圓鍵、楔鍵和切向鍵等。設(shè)計為平鍵、半圓鍵、楔鍵和切向鍵等。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)各類鍵的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特點

2、進行選時應(yīng)根據(jù)各類鍵的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用特點進行選擇擇。 鍵聯(lián)接方法：鍵聯(lián)接方法：動畫演示動畫演示普通平鍵普通平鍵薄型平鍵薄型平鍵導(dǎo)向鍵導(dǎo)向鍵滑鍵滑鍵常用平鍵常用平鍵 1. 1. 平鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接 平鍵的兩側(cè)面是工作面，上工作面與輪轂槽底之間留有間隙平鍵的兩側(cè)面是工作面，上工作面與輪轂槽底之間留有間隙工作時，靠鍵與鍵槽的互相擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩。工作時，靠鍵與鍵槽的互相擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩。 普通平鍵分為三種：普通平鍵分為三種： 端部形狀有圓頭端部形狀有圓頭A A型、方頭型、方頭B B型或單圓頭型或單圓頭C C型型. .用于軸上零件與用于軸上零件與軸無相對滑動時的連接。軸無相對滑動時的連接。還有薄型平鍵，厚度普通平鍵

3、還有薄型平鍵，厚度普通平鍵606070%,70%,主要用于薄壁零件的聯(lián)接或特殊用途。主要用于薄壁零件的聯(lián)接或特殊用途。特點：兩側(cè)面是工作面，此鍵結(jié)構(gòu)簡單、對中性好、裝拆方便。特點：兩側(cè)面是工作面，此鍵結(jié)構(gòu)簡單、對中性好、裝拆方便。各鍵連接動畫點擊圖各鍵連接動畫點擊圖普通平鍵的截面尺寸普通平鍵的截面尺寸 導(dǎo)向平鍵和滑鍵：都用于動聯(lián)接。軸上零件在工作過程中導(dǎo)向平鍵和滑鍵：都用于動聯(lián)接。軸上零件在工作過程中必須作軸向移動的聯(lián)接。必須作軸向移動的聯(lián)接。 導(dǎo)向平鍵導(dǎo)向平鍵：按端部形狀分圓頭：按端部形狀分圓頭A A型、方頭型、方頭B B型。一般用螺釘固型。一般用螺釘固定在軸槽中定在軸槽中, ,和鍵槽間隙配

4、合和鍵槽間隙配合. .適用于輪轂移動距離不大的場合適用于輪轂移動距離不大的場合. . 滑鍵滑鍵：固定在輪轂上，隨輪一起沿軸上的鍵槽移動，適用于：固定在輪轂上，隨輪一起沿軸上的鍵槽移動，適用于輪轂移動距離較大的場合。輪轂移動距離較大的場合。 2. 2. 半圓鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接 兩側(cè)面為工作面兩側(cè)面為工作面, ,其工作原理平鍵相同。其工作原理平鍵相同。 特點：結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好，制造及特點：結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好，制造及裝拆方便對中性好，對軸削弱大，多用于輕裝拆方便對中性好，對軸削弱大，多用于輕載或錐形軸端聯(lián)接。載或錐形軸端聯(lián)接。各鍵聯(lián)接動畫點擊圖各鍵聯(lián)接動畫點擊圖 特點：結(jié)構(gòu)簡單特點：結(jié)構(gòu)簡單, ,但

5、裝拆不方便但裝拆不方便, ,對中對中性差性差, ,在沖擊、變載情況下易松動在沖擊、變載情況下易松動, ,只用于只用于輕載、低速輕載、低速, ,精度要求不變的情況。精度要求不變的情況。 b b、切向鍵：是由一對楔鍵組成的、切向鍵：是由一對楔鍵組成的鍵的兩個窄面是工作面，其中一個面通鍵的兩個窄面是工作面，其中一個面通過軸心線平面。過軸心線平面。裝配演示裝配演示 特點：靠擠壓傳遞扭矩特點：靠擠壓傳遞扭矩, ,對中對中性差，對軸的削弱大。主要用于性差，對軸的削弱大。主要用于直徑大于直徑大于100mm100mm的軸上。的軸上。( (大型帶大型帶輪、大型飛輪、絞車）輪、大型飛輪、絞車） 3.3.楔鍵聯(lián)接和

6、切向鍵聯(lián)接：楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接： a a、楔鍵楔鍵：普通楔鍵和鉤頭楔鍵。楔鍵用：普通楔鍵和鉤頭楔鍵。楔鍵用于靜聯(lián)接。楔鍵的上下面是工作面。上表面于靜聯(lián)接。楔鍵的上下面是工作面。上表面有有1:1001:100的斜度，裝配時打入軸和轂槽內(nèi)。的斜度，裝配時打入軸和轂槽內(nèi)。 有圓頭、有圓頭、平頭平頭和和鉤頭楔鍵鉤頭楔鍵。裝配演示。裝配演示。Lbh (2) (2)尺寸選擇尺寸選擇: : 鍵的剖面尺寸（鍵的剖面尺寸（b bh h）按軸的直徑）按軸的直徑 d d 由由標(biāo)準(zhǔn)中選定。表標(biāo)準(zhǔn)中選定。表6-1 6-1 普通平鍵的主要尺寸。普通平鍵的主要尺寸。 L L一般按輪轂寬度一般按輪轂寬度 B B 確定。要求

7、鍵長確定。要求鍵長為為 L = B - 5L = B - 510mm10mm。 設(shè)計鍵聯(lián)接時設(shè)計鍵聯(lián)接時, ,軸與輪轂尺寸、材料和結(jié)構(gòu)均已初步確定軸與輪轂尺寸、材料和結(jié)構(gòu)均已初步確定. .選鍵聯(lián)接類型選鍵聯(lián)接類型選鍵聯(lián)接尺寸選鍵聯(lián)接尺寸校核鍵聯(lián)接工作能力校核鍵聯(lián)接工作能力根據(jù)工作要求、結(jié)構(gòu)特點根據(jù)工作要求、結(jié)構(gòu)特點 （二）鍵的選擇和鍵聯(lián)接強度校核（二）鍵的選擇和鍵聯(lián)接強度校核 1. 1. 鍵的選擇：包括類型選擇和尺寸選擇。鍵的選擇：包括類型選擇和尺寸選擇。 鍵一般采用抗拉強度小于鍵一般采用抗拉強度小于600MPa600MPa的碳鋼制造，通常的碳鋼制造，通常4545鋼。鋼。 (1) (1)類型選

8、擇類型選擇: : 應(yīng)考慮載荷大小，軸上零件是否滑移，對中性要求，軸向固應(yīng)考慮載荷大小，軸上零件是否滑移，對中性要求，軸向固定要求，軸上的位置以及各種鍵的特點。定要求，軸上的位置以及各種鍵的特點。 擠壓強度：擠壓強度：（靜聯(lián)接）（靜聯(lián)接）耐磨性條件：耐磨性條件：（動聯(lián)接）（動聯(lián)接）k:鍵與輪轂的接觸高度鍵與輪轂的接觸高度k=h/2k=h/2鍵的工作長度鍵的工作長度,mm,mmA A型型:l=L-b,B:l=L-b,B型型:l=L,C:l=L,C型型:l=L-b/2:l=L-b/2軸徑軸徑l:d : :p :p許用擠壓應(yīng)力許用擠壓應(yīng)力許用壓強許用壓強參考表參考表6-26-2。 2.2.鍵聯(lián)接強度計

9、算鍵聯(lián)接強度計算 （1 1）平鍵聯(lián)接強度計算）平鍵聯(lián)接強度計算剪斷剪斷 嚴(yán)重過載時嚴(yán)重過載時- -少見少見工作面被壓潰工作面被壓潰 靜聯(lián)接主要失效靜聯(lián)接主要失效磨損磨損 - - 動聯(lián)接動聯(lián)接 根據(jù)受力情況失效形式根據(jù)受力情況失效形式 若強度不夠時：若強度不夠時： (1)(1)采用兩個鍵時，應(yīng)相隔采用兩個鍵時，應(yīng)相隔180180布置，此時，考慮載荷分布布置，此時，考慮載荷分布不均，按不均，按1.51.5鍵計算鍵計算 (2)(2)鍵長不宜超過鍵長不宜超過(1.6(1.61.8)d1.8)d。bkFdTtIR由擠壓強度條件得扭矩由擠壓強度條件得扭矩: :由剪切強度條件得扭矩由剪切強度條件得扭矩: :

10、 （2 2）半圓鍵聯(lián)接的強度計算）半圓鍵聯(lián)接的強度計算 只用于靜聯(lián)接，故主要失效形式是工作面被壓潰或過載剪斷只用于靜聯(lián)接，故主要失效形式是工作面被壓潰或過載剪斷 當(dāng)單鍵不滿足要求時，則用雙鍵，布置在同一母線上。當(dāng)單鍵不滿足要求時，則用雙鍵，布置在同一母線上。 （3 3）楔鍵楔鍵聯(lián)接強度計算聯(lián)接強度計算 主要失效形式是工作面被壓潰。主要失效形式是工作面被壓潰。NbTNfNyxNfN 工作面壓力：工作面壓力： bl21N 設(shè)各件的摩擦系數(shù)均為設(shè)各件的摩擦系數(shù)均為f,f,則由擠壓則由擠壓條件得條件得: :7 . 012. 0f,2/dy,6/bx: 式式中中 花鍵聯(lián)接：軸和輪轂孔周向均布多個凸齒和凹

11、槽所構(gòu)成的連花鍵聯(lián)接：軸和輪轂孔周向均布多個凸齒和凹槽所構(gòu)成的連接。齒的側(cè)面是工作面。接。齒的側(cè)面是工作面。 特點：特點：1 1）花鍵齒根處應(yīng)力集中小）花鍵齒根處應(yīng)力集中小, ,各齒間受力較均勻；各齒間受力較均勻； 2 2）由于多齒傳遞，承載能力高；由于多齒傳遞，承載能力高；3 3）軸與軸上零件對中性好；）軸與軸上零件對中性好；4 4）導(dǎo)）導(dǎo)向性好；向性好；5 5）成本高。）成本高。 （一）花鍵聯(lián)接類型、特點和應(yīng)用（一）花鍵聯(lián)接類型、特點和應(yīng)用 花鍵聯(lián)接是由外花鍵和內(nèi)花鍵組成。可知，是平鍵連接在數(shù)花鍵聯(lián)接是由外花鍵和內(nèi)花鍵組成?？芍瞧芥I連接在數(shù)目上的發(fā)展。目上的發(fā)展。 應(yīng)用：適用于定心精度

12、要求高、載荷大或經(jīng)?；频穆?lián)接。應(yīng)用：適用于定心精度要求高、載荷大或經(jīng)常滑移的聯(lián)接?；ㄦI聯(lián)接的齒數(shù)、尺寸、配合等均應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選取?；ㄦI聯(lián)接的齒數(shù)、尺寸、配合等均應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)選取。d花鍵聯(lián)接按齒形可分為：矩形花鍵聯(lián)接和漸開線花鍵聯(lián)接?；ㄦI聯(lián)接按齒形可分為：矩形花鍵聯(lián)接和漸開線花鍵聯(lián)接。Do30 (3) (3)花鍵聯(lián)接定心方式：矩形花鍵花鍵聯(lián)接定心方式：矩形花鍵: :大徑定心大徑定心, ,齒側(cè)定心齒側(cè)定心 漸開線花鍵漸開線花鍵: :齒側(cè)定心齒側(cè)定心, ,大徑定心大徑定心(a)(a)小徑定心小徑定心(b)(b)大徑定心大徑定心(c)(c)齒側(cè)定心齒側(cè)定心dDb(b)(b)(a)(a)(c)(c) (1)

13、(1)矩形花鍵矩形花鍵 (2) (2)漸開線花鍵漸開線花鍵 齒形是漸開線，壓力角有齒形是漸開線，壓力角有 3030，4545兩種。受載時齒上有徑兩種。受載時齒上有徑向分力，能起自動定心作用，有利于保證連接的同心度。齒根后向分力，能起自動定心作用，有利于保證連接的同心度。齒根后，故強度高，承載能力大，壽命長。用加工齒輪方法加工，工藝，故強度高，承載能力大，壽命長。用加工齒輪方法加工，工藝性好性好, ,制造精度高。制造精度高。 齒形是矩形，軸上外花鍵用花鍵滾刀或銑刀加工，輪轂孔內(nèi)齒形是矩形，軸上外花鍵用花鍵滾刀或銑刀加工，輪轂孔內(nèi)花鍵用拉刀或插刀加工，花鍵用拉刀或插刀加工，制造方便、應(yīng)用廣泛。制造

14、方便、應(yīng)用廣泛。DmddCChF靜聯(lián)接時，擠壓強度條件靜聯(lián)接時，擠壓強度條件動聯(lián)接時，耐磨性條件動聯(lián)接時，耐磨性條件式中式中: : : :齒間載荷分布不均勻系數(shù)，一般齒間載荷分布不均勻系數(shù)，一般 z:z:花鍵齒數(shù)花鍵齒數(shù); ; l : :齒的工作長度；齒的工作長度； P P表表6-36-3。h:h:工作高度工作高度h=(D-d)/2-2Ch=(D-d)/2-2C，C C為齒頂?shù)菇浅叽纾粸辇X頂?shù)菇浅叽纾?對漸開線花鍵對漸開線花鍵 )30(mh0 )45(m8 . 0h0 8 . 07 . 0 假設(shè)假設(shè): : 各齒壓力作用在平均半徑處各齒壓力作用在平均半徑處 矩形花鍵矩形花鍵 漸開線花鍵漸開線花鍵

15、md 2/dDdm fmdd （二）花鍵連接強度計算（二）花鍵連接強度計算 首先根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點，使用要求和工作條件選定花鍵類首先根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點，使用要求和工作條件選定花鍵類型和尺寸以及受力分析，進行強度校核。型和尺寸以及受力分析，進行強度校核。 花鍵聯(lián)接可做成：靜聯(lián)接花鍵聯(lián)接可做成：靜聯(lián)接 - -主要失效形式為齒面壓潰；主要失效形式為齒面壓潰； 動聯(lián)接動聯(lián)接 - -主要失效形式為工作面磨損。主要失效形式為工作面磨損。 凡是軸與轂的聯(lián)接不用鍵或花鍵時，統(tǒng)凡是軸與轂的聯(lián)接不用鍵或花鍵時，統(tǒng)稱無鍵聯(lián)接稱無鍵聯(lián)接 有型面聯(lián)接和脹緊聯(lián)接。有型面聯(lián)接和脹緊聯(lián)接。 （一）型面聯(lián)接（一）型面聯(lián)接 非圓形截面的軸與轂孔相配和而構(gòu)成非圓形截面的軸與轂孔相配和而構(gòu)成的聯(lián)接的聯(lián)接稱為型面聯(lián)接稱為型面聯(lián)接 特點：裝拆方便，能保證良好的對中性；沒有鍵槽等，從而特點：裝拆方便，能保證良好的對中性；沒有鍵槽等，從而減少了應(yīng)力集中，傳遞轉(zhuǎn)矩較大。但加工復(fù)雜。減少了應(yīng)力集中，傳遞轉(zhuǎn)矩較大。但加工復(fù)雜。 （二）脹緊聯(lián)接（二）脹緊聯(lián)接 轂孔與軸之間裝配一個轂孔與軸之間裝配一個或幾個脹緊套或幾個脹緊套, ,在軸向力作用在軸向力作用下下, ,同時脹緊軸與轂的一種靜同時脹緊軸與轂的一種靜聯(lián)接聯(lián)接脹緊聯(lián)接。脹緊聯(lián)接。聯(lián)接圖聯(lián)接圖 （三）過盈連接（三）過盈連接 利用零件間的過盈配合形成的連