第五章鍵聯接

1、第五章第五章 鍵、花鍵、無鍵連接鍵、花鍵、無鍵連接和銷連接和銷連接(Key 、Spline 、 No-key Joints and Pin Joints)一一. 教學目標教學目標1 1、了解鍵聯接的類型、特點、了解鍵聯接的類型、特點; ;2 2、掌握鍵的類型及尺寸的選擇，并能對平鍵進行強度計算；、掌握鍵的類型及尺寸的選擇，并能對平鍵進行強度計算；3 3、掌握花鍵聯接類型、特點及應用；、掌握花鍵聯接類型、特點及應用；4 4、掌握花鍵聯接強度校核計算；、掌握花鍵聯接強度校核計算；5 5、了解無鍵聯接（成形聯接）、銷聯接類型、特點及應用。、了解無鍵聯接（成形聯接）、銷聯接類型、特點及應用。二二. 重

2、點和難點重點和難點重點：重點：1 1、鍵聯接的類型、特點及其選用；、鍵聯接的類型、特點及其選用；2 2、平鍵聯接尺寸的確定方法、失效形式及強度計算；、平鍵聯接尺寸的確定方法、失效形式及強度計算；3 3、花鍵聯接的常用齒形、定位方式及其應用；、花鍵聯接的常用齒形、定位方式及其應用；4 4、銷聯接的特點及應用。、銷聯接的特點及應用。第一節(jié)第一節(jié) 鍵聯接鍵聯接(key Joints) 鍵是一種標準件鍵是一種標準件 ，主要起周向固定零件的作用，以傳遞旋轉運動，主要起周向固定零件的作用，以傳遞旋轉運動成扭矩成扭矩(torque)，是一種可拆聯結。是一種可拆聯結。一鍵聯接的類型、特點及應用一鍵聯接的類型、

3、特點及應用鍵鍵聯聯接接平鍵平鍵半圓鍵半圓鍵楔鍵楔鍵切向鍵切向鍵普通平鍵普通平鍵導向平鍵導向平鍵滑鍵滑鍵圓圓 頭（頭（A型）型）平平 頭（頭（B型）型）單圓頭（單圓頭（C型）型）靜靜聯聯接接動聯接動聯接薄型平鍵薄型平鍵1平鍵聯接平鍵聯接(flat key joints)1)普通平鍵普通平鍵(plain flat key)軸軸工作面工作面間隙間隙2) 不能承受軸向力，因而對軸上的零件不能起到軸向固定作用；不能承受軸向力，因而對軸上的零件不能起到軸向固定作用；1)鍵的兩側面是工作面，靠鍵與鍵槽鍵的兩側面是工作面，靠鍵與鍵槽(keyway)的側面擠壓來傳遞扭矩；的側面擠壓來傳遞扭矩；3)平鍵聯接具有結

4、構簡單、裝拆方便、對中良好等優(yōu)點。平鍵聯接具有結構簡單、裝拆方便、對中良好等優(yōu)點。 軸上鍵槽用指形銑軸上鍵槽用指形銑刀加工，鍵在槽中固定刀加工，鍵在槽中固定良好，但軸上鍵槽端部良好，但軸上鍵槽端部的應力集中較大。的應力集中較大。 用盤形銑刀加工，用盤形銑刀加工，軸的應力集中較小。軸的應力集中較小。常用于軸端。常用于軸端。為了防止鍵松動，需為了防止鍵松動，需要用螺釘將鍵固定在要用螺釘將鍵固定在軸上的鍵槽中。為了軸上的鍵槽中。為了便于拆卸，鍵上制有便于拆卸，鍵上制有起鍵螺孔。起鍵螺孔。 導向平鍵導向平鍵用于動聯接，即軸與輪轂之間有相對軸向移動的聯接。用于動聯接，即軸與輪轂之間有相對軸向移動的聯接。

5、2)導向平鍵導向平鍵(guide flat key)按端部形狀分按端部形狀分A型（圓形）和型（圓形）和B型（方形）兩種型式。型（方形）兩種型式。3）滑鍵）滑鍵(sliding key) 特點：滑鍵固定在輪轂上，輪轂帶動滑鍵在軸上的鍵槽中坐軸向特點：滑鍵固定在輪轂上，輪轂帶動滑鍵在軸上的鍵槽中坐軸向滑移。這樣，只需要在軸上銑出較長的鍵槽，而鍵可以做的很短?；?。這樣，只需要在軸上銑出較長的鍵槽，而鍵可以做的很短。 常見的滑鍵有雙勾頭和單勾頭兩種形式。常見的滑鍵有雙勾頭和單勾頭兩種形式。4）平鍵的標記方法）平鍵的標記方法鍵鍵 頭部類型頭部類型 鍵寬鍵寬鍵長鍵長 國標號國標號鍵鍵 B 8B 8100

6、 GB/T 1096-2003 100 GB/T 1096-2003 （方頭普通平鍵）（方頭普通平鍵） A A型可不標出型可不標出2、半圓鍵聯接、半圓鍵聯接(woodruff key joints) 軸上鍵軸上鍵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擺動以適應轂上鍵槽的傾斜度以適應轂上鍵槽的傾斜度。 半圓鍵用于靜聯接，其工作面為兩側面，工作時靠其側面的擠壓來半圓鍵用于靜聯接，其工作面為兩側面，工作時靠其側面的擠壓來傳遞扭矩。傳遞扭矩。 其優(yōu)點是其優(yōu)點是工藝性好、裝配方便，藝性好、裝配方便，缺點是軸槽對軸的強度削弱較大。缺點是

7、軸槽對軸的強度削弱較大。只適宜輕載聯接。只適宜輕載聯接。一般用于錐形軸端。一般用于錐形軸端。 半圓鍵的標記方式：鍵半圓鍵的標記方式：鍵 鍵寬鍵寬半徑半徑 國標號國標號 鍵鍵 6 62525 GB/T 1099-2033 GB/T 1099-2033由于軸與輪轂產生偏心，僅適用于定心精度不高、載荷平穩(wěn)和低速的聯接。由于軸與輪轂產生偏心，僅適用于定心精度不高、載荷平穩(wěn)和低速的聯接。3、楔鍵聯接、楔鍵聯接(taper key joint) 楔鍵分為楔鍵分為普通楔鍵普通楔鍵和和鉤頭楔鍵鉤頭楔鍵。普通楔鍵有圓頭（。普通楔鍵有圓頭（A型）、方頭（型）、方頭（B型）型）或單圓頭（或單圓頭（C型）三種。型）三

8、種。如果安裝在外露的軸端時，應注意加裝防護罩。如果安裝在外露的軸端時，應注意加裝防護罩。 楔鍵的楔鍵的上、下面為工作表面，其上、下面為工作表面，其上表面是上表面是有有1：100斜度的斜度的斜面斜面（側面（側面有間隙）有間隙）。工作時工作時將鍵打入，產生很大的預緊力，迫使軸與輪轂產生偏心。將鍵打入，產生很大的預緊力，迫使軸與輪轂產生偏心。工作時主要靠工作時主要靠鍵、軸和轂之間的鍵、軸和轂之間的摩擦力傳遞轉矩。摩擦力傳遞轉矩。普通楔鍵普通楔鍵鉤頭楔鍵鉤頭楔鍵圓頭普通楔鍵的圓頭普通楔鍵的標記：鍵標記：鍵 鍵寬鍵寬鍵長鍵長 國標號國標號 鍵鍵 1616100 GB/T 1564-2003 100 GB

9、/T 1564-2003 用一個切向鍵時只能傳遞單向轉矩，當要傳遞雙向轉矩時，必須使用用一個切向鍵時只能傳遞單向轉矩，當要傳遞雙向轉矩時，必須使用兩個切向鍵，兩個切向鍵之間的夾角為兩個切向鍵，兩個切向鍵之間的夾角為當雙向傳遞轉矩時，需用兩對當雙向傳遞轉矩時，需用兩對切向鍵并分布成切向鍵并分布成120130。4、切向鍵、切向鍵(tangent double-taper key)切向鍵的上、下兩切向鍵的上、下兩窄面是工作面窄面是工作面，工作時，靠工作面上的擠壓應力及工作時，靠工作面上的擠壓應力及軸與轂間的摩擦力來傳遞轉矩。軸與轂間的摩擦力來傳遞轉矩。在重型機械中常采用切向鍵聯接，在重型機械中常采用

10、切向鍵聯接，切向鍵由一對斜度為切向鍵由一對斜度為1：100的的楔楔鍵組成鍵組成。裝配時，先將輪轂裝好，然后將兩楔鍵從輪轂兩端裝入鍵。裝配時，先將輪轂裝好，然后將兩楔鍵從輪轂兩端裝入鍵槽并打緊，使鍵楔緊在軸與轂的鍵槽中。槽并打緊，使鍵楔緊在軸與轂的鍵槽中。普通切向鍵的標記：切向鍵普通切向鍵的標記：切向鍵 厚度厚度鍵寬鍵寬鍵長鍵長 國標號國標號 切向鍵切向鍵 8 82424100 GB/T1974-2003100 GB/T1974-2003二、平鍵和半圓鍵的設計計算二、平鍵和半圓鍵的設計計算已知：已知：被連接件的材料、構造和尺寸；連接的載荷等。被連接件的材料、構造和尺寸；連接的載荷等。鍵連接的設計

11、鍵連接的設計：選鍵的類型、截面尺寸、鍵長等，作相應的校核計算。：選鍵的類型、截面尺寸、鍵長等，作相應的校核計算。1、選擇鍵的類型、選擇鍵的類型鍵的類型應根據鍵連接的結構、使用要求及工作條件來選擇。選擇時應鍵的類型應根據鍵連接的結構、使用要求及工作條件來選擇。選擇時應考慮以下各方面的情況：需要傳遞轉矩的大小；連接于軸上的零件是否考慮以下各方面的情況：需要傳遞轉矩的大?。贿B接于軸上的零件是否需要沿軸滑動及滑動距離的長短；對于連接的對中性要求；鍵是否需要需要沿軸滑動及滑動距離的長短；對于連接的對中性要求；鍵是否需要具有軸向固定的作用；以及鍵在軸上的位置（在軸的中部還是端部）等。具有軸向固定的作用；以

12、及鍵在軸上的位置（在軸的中部還是端部）等。2、 查鍵的尺寸查鍵的尺寸 鍵的剖面尺寸鍵的剖面尺寸bh按軸的直徑按軸的直徑d由標準（普通平鍵由標準（普通平鍵參見參見P107表表5-2）中）中選定。鍵的長度選定。鍵的長度L一般按輪轂寬度定，要求鍵長比輪轂略短一般按輪轂寬度定，要求鍵長比輪轂略短510 mm，且符合長度系列值。且符合長度系列值。3 、強度計算、強度計算鍵的剪斷主要失效磨損（動聯接）壓潰（靜聯接）故靜聯接應進行故靜聯接應進行擠壓強度擠壓強度計算，動聯接應進行計算，動聯接應進行耐磨性耐磨性計算。計算。104)2/()2/(3ptpdhlTlhdTSFd軸徑；軸徑；1043pdhlTph鍵的

13、高度；鍵的高度；l鍵的接觸長度；鍵的接觸長度；靜聯接靜聯接動聯接動聯接p許用擠壓應力許用擠壓應力；（參見；（參見P107表表5-1）p許用壓強許用壓強；（參見；（參見P107表表5-1）1 1）平鍵的強度校核）平鍵的強度校核 kdlT22 2）半圓鍵聯接強度校核）半圓鍵聯接強度校核半圓鍵聯接應滿足鍵的剪半圓鍵聯接應滿足鍵的剪切強度條件：切強度條件：考慮到載荷分布的不均勻性，?？紤]到載荷分布的不均勻性，校核強度時按核強度時按1.5個鍵計算。個鍵計算。3）采用雙鍵；）采用雙鍵；如果設計時單鍵強度不夠時，可采用如下措施：如果設計時單鍵強度不夠時，可采用如下措施：1）增大軸徑）增大軸徑d ；2）增長）

14、增長l，但輪轂長的增加對零件受力不利，長度不應超，但輪轂長的增加對零件受力不利，長度不應超過過2.5d ；平鍵按平鍵按180布置；半圓鍵布置在同布置；半圓鍵布置在同一條母線上；楔鍵的夾角成一條母線上；楔鍵的夾角成120 130 4）采用花鍵。）采用花鍵。第二節(jié)第二節(jié) 花鍵聯接花鍵聯接(spine Joint)當傳遞當傳遞載荷較大載荷較大且且對心精度要求高對心精度要求高時，可用花鍵聯接。時，可用花鍵聯接?；ㄦI可以做成靜聯接，也可花鍵可以做成靜聯接，也可以做成動聯接（能滑移，如以做成動聯接（能滑移，如在各種機械的變速箱中被廣在各種機械的變速箱中被廣泛應用）。泛應用）?；ㄦI聯接是平鍵聯接在數目上的發(fā)

15、展?；ㄦI聯接是平鍵聯接在數目上的發(fā)展。外花鍵和內花鍵外花鍵和內花鍵沿軸和輪轂的周向均布多個鍵齒，齒側為工作面。沿軸和輪轂的周向均布多個鍵齒，齒側為工作面。組成：組成：結構特點：結構特點：1、花鍵類型（按齒形分）、花鍵類型（按齒形分）（1）矩形花鍵）矩形花鍵 矩形花鍵分為輕系列和中系列，輕系矩形花鍵分為輕系列和中系列，輕系列適于靜連接或輕載連接，中系列適于中列適于靜連接或輕載連接，中系列適于中載連接。新標準規(guī)定連接為小徑定心，即載連接。新標準規(guī)定連接為小徑定心，即外花鍵和內花鍵的小徑為配合面。特點是：外花鍵和內花鍵的小徑為配合面。特點是：定心精度高，定心穩(wěn)定性好，配合面均要定心精度高，定心穩(wěn)定性

16、好，配合面均要研磨，磨削消除熱處理后變形，應用廣泛。研磨，磨削消除熱處理后變形，應用廣泛。（2）漸開線花鍵）漸開線花鍵分度圓壓力角有分度圓壓力角有30 和和4545兩種，兩種，定心方式為定心方式為齒形齒形定心，當齒受載時，齒上定心，當齒受載時，齒上的徑向力能起到自動定心的徑向力能起到自動定心作用，有利于各齒均載作用，有利于各齒均載。2、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；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。5）導向性較好；）導向性較好；4）軸上零件對中性好；）軸上零件對中性好；3）齒槽淺、齒根應力集中小，對軸的強度削

17、弱減少；）齒槽淺、齒根應力集中小，對軸的強度削弱減少；2）鍵均勻分布，各鍵齒受力較均勻；）鍵均勻分布，各鍵齒受力較均勻；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接強度驗算聯接強度 鍵齒的壓潰（靜聯接）鍵齒的壓潰（靜聯接）磨損（動聯接）磨損（動聯接）齒根剪斷齒根剪斷 2、花鍵聯接的設計計算、花鍵聯接的設計計算設計過程：設計過程：失效形式失效形式：設：工作載荷沿鍵的工作長度設：工作載荷沿鍵的工作長度l均勻分布。且各齒面上壓均勻分布。且各齒面上壓力的合力力的合力Ft作用在平均半徑作用在平均半徑rm處處擠壓強度條件：擠壓強度條件： PmPdlhzT 2耐磨性條件：耐磨性條件： pdl

18、hzTpm 2z 花鍵齒數花鍵齒數l 鍵齒工作長度（鍵齒工作長度（mm）dm花鍵的平均半徑，花鍵的平均半徑，dm =(D+d)/2 載荷分布不均系數，一般取載荷分布不均系數，一般取 =0.70.8p、p許用擠壓應力和許用壓強，許用擠壓應力和許用壓強，參見參見P110表表5-4.D/2d/2hdm/2CCFt第三節(jié)第三節(jié) 銷連接銷連接(Pin Joint) 銷的主要形式由圓柱銷和圓錐銷（銷的主要形式由圓柱銷和圓錐銷（1：50錐度）。連接錐度）。連接銷孔一般需要經過鉸制。同時還有許多特殊的形式，例如開銷孔一般需要經過鉸制。同時還有許多特殊的形式，例如開口銷、槽銷等?？阡N、槽銷等。定位銷定位銷主要用

19、于零件間位置定位，常用作組合加工和裝配時主要用于零件間位置定位，常用作組合加工和裝配時的主要輔助零件。的主要輔助零件。連接銷連接銷主要用于零件間的連接或鎖定，可傳遞不大的載荷。主要用于零件間的連接或鎖定，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件主要用于安全保護裝置中的過載剪斷元件 。特殊型式銷特殊型式銷便于裝拆，便于裝拆，可用于盲孔可用于盲孔適用于有沖適用于有沖擊的場合擊的場合適用于承受振動適用于承受振動和變載荷的聯接和變載荷的聯接銷尾可分開，能防止松脫，銷尾可分開，能防止松脫，多用于振動沖擊場合多用于振動沖擊場合彈性圓柱銷：用彈彈性圓柱銷：用彈簧鋼帶卷制而成，簧鋼帶

20、卷制而成，具有彈性，用于沖具有彈性，用于沖擊振動場合擊振動場合開口銷：是一開口銷：是一種防松零件，種防松零件，用于鎖緊其它用于鎖緊其它緊固件。緊固件。帶螺紋錐銷帶螺紋錐銷槽銷槽銷開尾錐銷開尾錐銷 銷的主要材料為銷的主要材料為35、45鋼，許用剪切應力為鋼，許用剪切應力為80MPa，許，許用擠壓應力可以查閱相關標準或教材表格數據。用擠壓應力可以查閱相關標準或教材表格數據。 定位銷通常不承受載荷，其結構尺寸可以按結構確定位銷通常不承受載荷，其結構尺寸可以按結構確定，數目不得少于兩個。定，數目不得少于兩個。 連接銷在工作中通常受到擠壓和剪切。設計時，可連接銷在工作中通常受到擠壓和剪切。設計時，可以根

21、據連接結構的特點和工作要求來選擇銷的類型、材以根據連接結構的特點和工作要求來選擇銷的類型、材料和尺寸，必要時進行強度校核計算。料和尺寸，必要時進行強度校核計算。第四節(jié)第四節(jié) 無鍵連接無鍵連接（一）（一）過盈連接過盈連接 過盈連接是利用兩個被連接件本身的過盈配合來實現過盈連接是利用兩個被連接件本身的過盈配合來實現的連接，配合面通常為圓柱面，有時也為圓錐面。的連接，配合面通常為圓柱面，有時也為圓錐面。1 1、過盈連接的工作原理、過盈連接的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，從而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，從而靠摩擦力來傳遞載荷靠摩擦力來傳遞載荷2 2、過盈連接的裝配方法、過盈連接的裝配方法1 1）壓入法）壓入法2 2）溫差法）溫差法( (脹縮法脹縮法) )常溫下常溫下利用壓力機將被包容件壓入包容件中，由于壓入過程中表面微利用壓力機將被包容件壓入包容件中，由于壓入過程中表面微觀不平度的峰尖被擦傷或壓平，因而降低了連接的緊固性。觀不平度的峰尖被擦傷或壓平，因而降低了連接的緊固性。所以，壓所以，壓入法一般用于過盈量不大或對連接質量要求不