第04章-鍵連接及其他連接

第4章鍵連接和其他連接作用：用來實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞扭矩，或?qū)崿F(xiàn)零件的軸向固定或移動(dòng)。一、鍵連接的類型、結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)類型：平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵等。鍵連接松連接緊連接平鍵連接半圓鍵連接楔鍵連接切向鍵連接鍵都是標(biāo)準(zhǔn)件，其尺寸和鍵槽尺寸都有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。1.平鍵連接間隙軸平鍵的兩側(cè)面是工作面。靠鍵與鍵槽側(cè)面的相互擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩。

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，對(duì)中性好。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，對(duì)中性好。工作面平鍵的上表面與輪轂上的鍵槽底面之間留有間隙。平鍵普通平鍵：導(dǎo)向平鍵滑鍵分為A型、B型、C型。用于靜連接，應(yīng)用極為廣泛。用于動(dòng)連接薄型平鍵：結(jié)構(gòu)形式與普通平鍵基本相同。其高度約為普通平鍵高度的2/3。普通平鍵結(jié)構(gòu)單圓頭(C型)圓頭(A型)方頭(B型)用指狀銑刀加工，固定良好，軸槽應(yīng)力集中大。用盤銑刀加工，軸的應(yīng)力集中小。用于軸端普通平鍵應(yīng)用最廣。A型B型C型盤銑刀標(biāo)記示例：圓頭普通平鍵（A型），b=10mm,h=8mm,l=25mm

鍵10×25GB/T1096-2003對(duì)于同一尺寸的平頭普通平鍵（B型）或單圓頭普通平鍵（C型）,標(biāo)記為：鍵B10×25GB/T1096-2003

鍵C10×25GB/T1096-2003單位是mm。普通平鍵標(biāo)記規(guī)范：薄型平鍵結(jié)構(gòu)：?jiǎn)螆A頭圓頭方頭薄型平鍵鍵槽較淺，對(duì)零件削弱小。傳遞的扭矩較小，主要用于薄壁結(jié)構(gòu)。標(biāo)記示例：圓頭普通平鍵（A型），

b=18mm,h=7mm,L=110mm

鍵18×7×110GB/T1567-1979對(duì)于同一尺寸的平頭普通平鍵（B型）或單圓頭普通平鍵（C型）,標(biāo)記為：

鍵B18×7×110GB/T1567-1979

鍵C18×7×110GB/T1567-1979單位是mm導(dǎo)向平鍵固定在軸上的鍵槽中，用于移動(dòng)量不大的場(chǎng)合?；I固定在輪轂上，與輪轂一起在軸上的鍵槽中移動(dòng)，用于移動(dòng)量較大的場(chǎng)合。平鍵普通平鍵導(dǎo)向平鍵滑鍵用于動(dòng)連接用于靜連接薄型平鍵起鍵螺孔導(dǎo)向平鍵固定螺釘鍵與軸固定在一起，零件沿著鍵在軸上移動(dòng)，構(gòu)成動(dòng)連接。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：長(zhǎng)度較長(zhǎng)，需用螺釘固定在軸上。為便于裝拆，制有起鍵螺孔。起鍵螺孔固定螺釘滑鍵滑移距離較遠(yuǎn)，所需導(dǎo)向鍵太長(zhǎng)，采用滑鍵。零件帶動(dòng)滑鍵在軸上鍵槽內(nèi)移動(dòng)，因而要銑出較長(zhǎng)的鍵槽。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：固定在輪轂上。加工等級(jí)的提高，導(dǎo)向平鍵越來越多的被花鍵取代普通平鍵和鍵槽尺寸（GB1095-79、GB1096-79）A型B型C型bhC×45?或r1LLLbhbtd-tbt1d+t1標(biāo)記實(shí)例：圓頭普通平鍵(A型):

鍵16×100GB1096-79

方頭普通平鍵(B型):

鍵B16×100GB1096-79單圓頭普通平鍵(C型):

鍵C16×100GB1096-79R=b/2dbhC或rLtt1

半徑r續(xù)表鍵的尺寸鍵槽軸的直徑自6~8226~201.21〉8~10330.16~0.256~361.81.40.08~0.16〉10~12448~452.51.8〉12~175510~563.02.3〉17~22660.25~0.414~703.52.80.16~0.25〉22~308718~904.03.3〉30~3810822~1105.03.3〉38~4412828~1405.03.3〉44~501490.4~0.636~1605.53.80.25~0.4〉50~58161045~1806.54.3〉58~65181150~2007.04.4〉65~75201256~2207.54.9〉75~85221463~2509.05.40.6~0.80.4~0.62.半圓鍵連接優(yōu)點(diǎn)：定心好，裝配方便。因半圓鍵能在軸槽中擺動(dòng)以適應(yīng)輪轂槽底面。缺點(diǎn)：對(duì)軸的削弱較大，只適用于輕載連接。特別適用于錐形軸端的連接。工作面3.楔鍵連接和切向鍵連接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鍵的上表面有1:100的斜度，輪轂槽的底面也有1:100的斜度。安裝時(shí)用力打入工作面特點(diǎn)：只能承受單向的軸向載荷，對(duì)輪轂起到單向軸向定位的作用。FA楔鍵連接工作時(shí)依靠楔緊作用傳遞轉(zhuǎn)矩；缺點(diǎn)：楔緊時(shí)破壞了軸與輪轂的對(duì)中性，定心精度不高。應(yīng)用：只能應(yīng)用于定心精度不高，載荷平穩(wěn)和低速的連接。優(yōu)點(diǎn)：連接簡(jiǎn)單，扭(轉(zhuǎn))矩過載時(shí)，鍵的側(cè)面能向平鍵那樣參加工作。在傳遞較大扭矩時(shí)，仍能保證連接的可靠性。當(dāng)需要兩個(gè)楔鍵時(shí)，其安裝位置最好相隔90°～120°類型：普通楔鍵、鉤頭楔鍵。鉤頭是用來拆卸用的拆卸空間關(guān)于楔鍵的安裝：對(duì)于普通楔鍵：圓頭楔鍵先放入鍵槽，然后打緊輪轂；方頭楔鍵在輪轂裝到適當(dāng)位置時(shí)，再將鍵打緊；單圓頭楔鍵多用于軸端與輪轂的連接。楔鍵用于軸的中部又不能先裝鍵時(shí)，軸上鍵槽的長(zhǎng)度至少為鍵長(zhǎng)的兩倍；鉤頭楔鍵，拆卸方便，安裝在軸端應(yīng)加安全罩，防止鉤上其他物體發(fā)生危險(xiǎn)。dd斜度1：100120?~130?在重型機(jī)械中常采用切向鍵----一對(duì)楔鍵組成。當(dāng)雙向傳遞扭矩時(shí)，需要兩對(duì)切向鍵分布成120~130?。窄面工作面工作時(shí)靠工作面上的擠壓力和軸、轂間的摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩。用一個(gè)切向鍵時(shí)，只能單向傳動(dòng)；裝配時(shí)將兩楔鍵分別從輪轂兩端打入，鍵的窄面是工作面，鍵沿軸的切線向方向分布。d對(duì)軸削弱大，d>100mm的軸上。如大型帶輪、飛輪上二、平鍵連接的強(qiáng)度校核鍵的截面尺寸b、h查表選取，長(zhǎng)度L參照輪轂長(zhǎng)度從標(biāo)準(zhǔn)中選取。除非嚴(yán)重過載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵連接的主要失效形式靜連接（連接中較弱零件的）工作面壓潰、剪斷動(dòng)連接（連接中較弱零件的）工作面磨損bA型dLbh/2擠壓強(qiáng)度條件：σp=SFt(d/2)(h/2)lT=≤[σp

]MPa

dhl4T=l=L-bl=LbB型ld對(duì)于導(dǎo)向平鍵連接，因相對(duì)滑動(dòng)表面淬火，[σp

]應(yīng)提高2～3倍。鋼（鍵）

125~150100~12060~90表4-1

鍵連接的許用應(yīng)力許用值輪轂材料靜載荷輕微沖擊沖擊載荷性質(zhì)鑄鐵（轂）

70~8050~6030~45鋼（鍵）

504030[σp

]考慮到載荷分布的不均勻性，校核強(qiáng)度時(shí)按1.5個(gè)鍵計(jì)算。若強(qiáng)度不夠（傳遞的轉(zhuǎn)矩很大），又不能增加鍵的長(zhǎng)度時(shí)，可用兩個(gè)普通平鍵，通常兩個(gè)鍵沿軸的周向方向相隔180°，目的是使軸與輪轂對(duì)中良好，同時(shí)有利于達(dá)到平衡。如果傳遞的轉(zhuǎn)矩再增大，就要考慮使用花鍵連接或其他連接了。4.2

花鍵連接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：沿周向均布多個(gè)鍵齒和鍵槽。齒側(cè)為工作面。一、花鍵連接內(nèi)花鍵外花鍵花鍵連接花鍵連接在結(jié)構(gòu)上可以近似看成多個(gè)均布的平鍵連接，只不過鍵與軸轂是做成一體的。此外，與平鍵連接相比，花鍵連接的齒槽較淺，對(duì)軸和輪轂的強(qiáng)度削弱較小，應(yīng)力集中小?；ㄦI連接具有對(duì)中性好和導(dǎo)向性好的特點(diǎn)?？捎糜陟o連接或動(dòng)連接?；ㄦI連接由內(nèi)花鍵和外花鍵組成。外花鍵可以用銑床或齒輪加工機(jī)床進(jìn)行加工，需要專用的加工設(shè)備、刀具和量具，所以花鍵連接成本較高。它適用于承受重載荷或變載荷及定心精度高的靜、動(dòng)連接。優(yōu)點(diǎn)：受力均勻、應(yīng)力集中小、承載能力高、對(duì)軸的削弱程度小、定心好、導(dǎo)向性好，可以磨削。內(nèi)花鍵外花鍵花鍵連接類型：矩形花鍵、漸開線花鍵等。矩形花鍵制造容易，最常用,小徑定心（內(nèi)外鍵小徑配合）。內(nèi)外鍵小徑

磨削，易獲得較高精度。國(guó)準(zhǔn)GB/T1144—1987矩形花鍵規(guī)格中規(guī)定，矩形花鍵的表示方法為

N×d×D×B，代表鍵齒數(shù)×小徑×大徑×鍵齒寬。根據(jù)花鍵齒高的不同，矩形花鍵的齒形尺寸分為輕、中兩個(gè)系列。輕系列一般用于輕載或靜連接；中系列一般用于重載或動(dòng)連接?；ㄦI通常要進(jìn)行熱處理,表面硬度一般應(yīng)高于40HRC。漸開線花鍵齒形定心齒根厚，齒根圓角大，連接強(qiáng)度高，壽命長(zhǎng)；加工齒輪方法加工，容易獲得較高精度和互換性。用于高強(qiáng)度連接齒數(shù)多、模數(shù)小、齒形短，對(duì)連接件強(qiáng)度的削弱小，但承載能力也較低，多用于輕載和直徑小的靜連接，特別適用于軸與薄壁零件的連接。壓力角＝30°壓力角＝45°（三角形花鍵）漸開線花鍵：齒數(shù)多，模數(shù)小。多用于軸與薄壁零件之間的連接。漸開線花鍵與漸開線齒輪相比，其齒廓均為漸開線，區(qū)別是壓力角不同和齒高不同。漸開線花鍵的齒高較短，也因齒高較短，漸開線花鍵不產(chǎn)生根切的齒數(shù)也較少。I35~5040~70花鍵連接的許用擠壓應(yīng)力[σp

]和許用壓強(qiáng)[p

]連接工作方式齒面未經(jīng)熱處理齒面經(jīng)熱處理[σp

]或[p

]II60~100100~140III80~120120~200動(dòng)連接[σp

](不在載荷下移動(dòng))靜連接[σp

]工作條件動(dòng)連接[σp

](在載荷下移動(dòng))I15~2025~35II20~3030~60III25~4040~70I----3~10II----3~15III----10~20注：I----很差；II----中等；III----良好。4.3銷連接按其功能可分為：定位銷、連接銷、安全銷等。

銷連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連接。按結(jié)構(gòu)形式分為：圓柱銷、圓錐銷、槽銷、

開口銷和銷軸

等。銷都已標(biāo)準(zhǔn)化。定位銷主要用來固定零件之間的相對(duì)位置連接銷

可用于軸與輪轂的連接或其它零件的連接，并可傳遞不大的載荷；安全銷

則常作為安全裝置中的過載剪斷元件4.3

銷連接圓柱銷銷的結(jié)構(gòu)形式有：圓柱銷-----多用于定位，靠過盈配合固定在銷孔中，配合精度較高，經(jīng)多次裝拆后定位精度和可靠性會(huì)降低。4.3

銷連接銷的結(jié)構(gòu)形式有：圓錐銷有1:50的錐度，可反復(fù)多次拆裝。圓錐銷安裝方便，受橫向載荷時(shí)可自鎖，定位精度比圓柱銷高，多次裝拆對(duì)定位精度的影響也較小，應(yīng)用廣泛。拆裝方便用于盲孔螺母鎖緊抗沖擊內(nèi)螺紋圓錐銷在端部帶有螺紋的圓錐銷，常用于盲孔或拆卸困難的場(chǎng)合。外螺紋圓錐銷槽銷銷上有碾壓或模鍛出的三條縱向溝槽。打入銷孔后，材料彈性使銷擠緊在孔中。不易松動(dòng)，能承受振動(dòng)和變載荷,不鉸孔，可多次裝拆。帶槽圓柱銷裝配前、后在很多情況下可代替鍵連接和螺栓連接。開尾圓錐銷：在圓錐銷的尾部開有一個(gè)槽，安裝時(shí)槽會(huì)產(chǎn)生彈性變形，常用于有沖擊、振動(dòng)和高速運(yùn)行的場(chǎng)合。開尾圓錐銷銷軸和開口銷銷軸用于兩零件的鉸接處，構(gòu)成鉸鏈連接。銷軸通常用開口銷鎖定，工作可靠，拆卸方便。銷的材料為35、45鋼（開口銷為低碳鋼）。開口銷4.4無鍵連接無鍵連接通常有過盈配合連接、膨脹連接和型面連接三種。4.4.1過盈配合連接

利用兩個(gè)被連接零件間的過盈配合來實(shí)現(xiàn)的連接稱為過盈配合連接。1—被包容件；

2—包容件；δ—過盈量在配合處由于過盈量δ的存在而使材料產(chǎn)生彈性變形，從而在配合表面間產(chǎn)生很大的正壓力，工作時(shí)依靠正壓力產(chǎn)生的摩擦力來傳遞載荷。載荷可以是力、扭矩或彎矩。過盈配合連接分為圓柱面過盈配合連接，配合表面為圓柱面圓錐面過盈配合連接，配合表面為圓錐面優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定心性好，承載能力高，承受變載荷和沖擊的性能好。缺點(diǎn):配合面的加工精度要求較高，且裝配困難。場(chǎng)合：機(jī)車車輪的輪箍與輪心的連接，齒輪、蝸輪的齒圈與輪心的連接等。裝配方法：壓入法和溫差法等。4.4.1過盈配合連接

在選擇配合時(shí)，