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12024/6/281第六章第六章键连接、花键、无键连接键连接、花键、无键连接和销连接和销连接电子科技大学电子科技大学 凌丹凌丹机械设计机械设计机械电子工程学院机械电子工程学院2键连接键连接key花键连接花键连接spline无键连接无键连接销连接销连接4123主要内容主要内容机械电子工程学院机械电子工程学院3键是是一一种种标准准零零件件，通通常常用用来来实现轴与与轮毂之之间（Shaftsandhubs）的的周周向向固固定定，并并将将转矩矩从从轴传递到到毂，或或从从毂传递到到轴有有的的还能能实现轴上上零零件件的的轴向固定或向固定或轴向滑向滑动。6.1键连接键连接一、键连接的功能、分类、结构形式及应用一、键连接的功能、分类、结构形式及应用Keys are used to transmit torque from a component to the shaft.机械电子工程学院机械电子工程学院42024/6/28School of Mechatronics,UESTC46.1键连接键连接机械电子工程学院机械电子工程学院5键连接的类型键连接的类型平键连接平键连接 Flatkey半圆键连接半圆键连接 Woodruffkey 楔键连接楔键连接 Taperedkey 切向键连接切向键连接 tangentialkey 6.1键连接键连接机械电子工程学院机械电子工程学院61.平键连接平键连接平键连接按用途分类平键连接按用途分类普通平键普通平键 用于静连接用于静连接导向键导向键滑动键滑动键 用于动连接用于动连接（1）普通平键连接）普通平键连接主要失效形式是主要失效形式是键的剪键的剪断断和和工作面压溃工作面压溃。工作面是键的工作面是键的两侧面；两侧面；键的上表面和轮毂的键键的上表面和轮毂的键槽底面之间留有间隙；槽底面之间留有间隙；不能承受轴向力，对轴上不能承受轴向力，对轴上零件不起轴向固定作用。零件不起轴向固定作用。机械电子工程学院机械电子工程学院7圆头：用指状铣刀加工键槽，应力集中大圆头：用指状铣刀加工键槽，应力集中大平头：用盘状铣刀加工键槽，应力集中小，紧定螺钉固定平头：用盘状铣刀加工键槽，应力集中小，紧定螺钉固定单圆头：用指状铣刀加工键槽，用于轴端单圆头：用指状铣刀加工键槽，用于轴端普通平键的结构形式普通平键的结构形式键在键槽中固定良好；键在键槽中固定良好；键的圆头部分不参与工作。键的圆头部分不参与工作。键在键槽中固定不好，需键在键槽中固定不好，需使用紧定螺钉固定。使用紧定螺钉固定。通常用于轴端通常用于轴端的轴毂连接的轴毂连接机械电子工程学院机械电子工程学院8键槽键槽机械电子工程学院机械电子工程学院9（2）导向平键连接）导向平键连接导向平键是一种较长的平键导向平键是一种较长的平键键用螺钉固定在轴上的键槽中键用螺钉固定在轴上的键槽中轴上的传动零件可沿键作轴向滑移。轴上的传动零件可沿键作轴向滑移。机械电子工程学院机械电子工程学院10主要失效形式是键的工作面过度磨损。主要失效形式是键的工作面过度磨损。工作面是键的工作面是键的两侧面；两侧面；起键螺钉孔起键螺钉孔机械电子工程学院机械电子工程学院11（3）滑键）滑键当零件滑移的距离较大时，用滑键。当零件滑移的距离较大时，用滑键。滑键固定在轮毂上，滑键固定在轮毂上，轴上零件与键一起在轴上的轴上零件与键一起在轴上的键槽中作轴向移动。键槽中作轴向移动。轴上键槽很长轴上键槽很长键可以较短键可以较短机械电子工程学院机械电子工程学院122.半圆键连接半圆键连接（1）键的摆动适应毂键槽的斜度；）键的摆动适应毂键槽的斜度；（2）侧面为）侧面为工作面工作面，传递扭矩，不，传递扭矩，不能传轴向力；能传轴向力；（3）特别适于）特别适于锥形轴端锥形轴端；（4）对）对轴削弱大轴削弱大，用于轻载。，用于轻载。机械电子工程学院机械电子工程学院132024/6/28School of Mechatronics,UESTC133.楔键连接楔键连接键的上下两个面的上下两个面为工作面，分工作面，分别与与毂和和轴上的上的键槽的底槽的底面面贴合。合。装配后，装配后，键楔楔紧在在轴和和轮毂的的键槽里。槽里。工作工作时，靠，靠键的楔的楔紧作用来作用来传递转矩。可以承受矩。可以承受单向的向的轴向向载荷。荷。用于用于毂类零件的定心精度要求不高和零件的定心精度要求不高和转速速较低的低的场合。合。机械电子工程学院机械电子工程学院144.切向键切向键两个单面斜楔构成两个单面斜楔构成工工作作面面：上上、下下两两面面；靠靠互互压压传传载载，有有一一个个面面必必须须与轴线共面；与轴线共面；传递双向扭矩时需用双键。传递双向扭矩时需用双键。机械电子工程学院机械电子工程学院15二、键的选择和键连接强度计算二、键的选择和键连接强度计算1.键的选择键的选择设计时先选择类型、尺寸，再进行校核计算设计时先选择类型、尺寸，再进行校核计算类型选择类型选择静连接静连接 普通平键、半圆键、花键普通平键、半圆键、花键动连接动连接 导向平键、滑键导向平键、滑键尺寸选择尺寸选择根据轴径根据轴径 d d 查标准，确定查标准，确定 b b、h h根据轮毂宽度，确定键长根据轮毂宽度，确定键长 L L机械电子工程学院机械电子工程学院16普通平键的主要尺寸普通平键的主要尺寸机械电子工程学院机械电子工程学院17键的长度应等于或略短于轮毂的长度。键的长度应等于或略短于轮毂的长度。导向键的长度按轮毂的长度及其滑动距离而定。导向键的长度按轮毂的长度及其滑动距离而定。键的长度应符合标准规定的长度系列。键的长度应符合标准规定的长度系列。应考虑的具体问题应考虑的具体问题1.需要传递转矩的大小；需要传递转矩的大小；2.连接于轴上的零件是否需要沿轴滑动及滑动距连接于轴上的零件是否需要沿轴滑动及滑动距离的长短；离的长短；3.对于连接的对中性的要求；对于连接的对中性的要求；4.键是否需要具有轴向固定的作用；键是否需要具有轴向固定的作用；5.键在轴上的位置（在轴的中部还是端部）。键在轴上的位置（在轴的中部还是端部）。普通平键的主要尺寸普通平键的主要尺寸机械电子工程学院机械电子工程学院18键的尺寸代号键的尺寸代号键键A16100GB1096-79国家标准国家标准键长度键长度键宽度键宽度b圆头普通平键圆头普通平键A型型由轮毂宽度决定由轮毂宽度决定由轴径决定由轴径决定机械电子工程学院机械电子工程学院192.键连接的强度计算键连接的强度计算平平键连接的失效形式接的失效形式工作面工作面压溃静静连接接防止防止压溃校核校核挤压强度度工作面磨工作面磨损动连接接防止磨防止磨损校核校核压强（1 1）平键连接的强度计算）平键连接的强度计算机械电子工程学院机械电子工程学院20设键侧面的作用力沿键的工设键侧面的作用力沿键的工作长度和高度均匀分布，则作长度和高度均匀分布，则普通平键的强度条件为普通平键的强度条件为:普通平键的挤压强度条件：普通平键的挤压强度条件：2.键连接的强度计算键连接的强度计算机械电子工程学院机械电子工程学院21键的工作长度键的工作长度(圆头平键)(方头平键)(单圆头平键)2.键连接的强度计算键连接的强度计算机械电子工程学院机械电子工程学院22（圆头平键）（圆头平键）（平头平键）（平头平键）（单圆头平键）（单圆头平键）导向平键和滑键联接的强度条件为：导向平键和滑键联接的强度条件为：式中：式中：ssp、p 为许用应力与许用压力为许用应力与许用压力2.键连接的强度计算键连接的强度计算机械电子工程学院机械电子工程学院23讨 论如果强度不满足要求，怎么办？如果强度不满足要求，怎么办？增加键的长度；增加键的长度；增大轴径；增大轴径；采用双键；采用双键；采用花键。采用花键。机械电子工程学院机械电子工程学院24讨讨论论如果如果强度不足，可采用双度不足，可采用双键。两个平两个平键按按180布置；布置；两个半两个半圆键布置在布置在轴的同一条母的同一条母线上；上；两个楔两个楔键沿沿圆周相隔周相隔90120。考考虑到两个到两个键的的载荷分布不均匀性，在荷分布不均匀性，在强度校核度校核中可按中可按1.5个个键计算。算。机械电子工程学院机械电子工程学院25机械电子工程学院机械电子工程学院26例例题题已已知知减减速速器器中中某某直直齿齿圆圆柱柱齿齿轮轮安安装装在在轴轴的的两两个个支支承承点点间间，齿齿轮轮和和轴轴的的材材料料都都是是锻锻钢钢，用用键键构构成成静静连连接接。齿齿轮轮的的精精度度等等级级为为7级级，装装齿齿轮轮处处的的轴轴径径d=70mm，齿齿轮轮轮轮毂毂宽宽度度为为100mm，需需传传递递的的转转距距T2200Nm，载荷有轻微冲击。设计此键连接。，载荷有轻微冲击。设计此键连接。机械电子工程学院机械电子工程学院27键连接键连接key花键连接花键连接spline无键连接无键连接销连接销连接4123主要内容主要内容机械电子工程学院机械电子工程学院286.2花键联接花键联接花花键联接是由多个接是由多个键齿与与键槽在槽在轴和和轮毂孔的周向孔的周向均布而成。均布而成。花花键齿侧面面为工作面工作面可用于可用于动和静和静联接接花花键是是标准件。准件。机械电子工程学院机械电子工程学院29机械电子工程学院机械电子工程学院30变速箱输入轴的外花键变速箱输入轴的外花键机械电子工程学院机械电子工程学院31花键的工程应用花键的工程应用汽车变速箱汽车变速箱机械电子工程学院机械电子工程学院32花键的工程应用花键的工程应用汽车变速箱汽车变速箱机械电子工程学院机械电子工程学院33花键的工程应用花键的工程应用汽车变速箱汽车变速箱机械电子工程学院机械电子工程学院34花键联接的特点花键联接的特点齿较多、工作面多、工作面积大、承大、承载能力能力较高高键均匀分布，各均匀分布，各键齿受力受力较均匀均匀齿槽槽线、齿根根应力集中小，力集中小，对轴的的强度削弱减少度削弱减少轴上零件上零件对中性好中性好导向性向性较好好加工需加工需专用用设备、制造成本高、制造成本高花键适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移花键适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的连接。的连接。机械电子工程学院机械电子工程学院35花键的尺寸参数花键的尺寸参数国国家家标标准准规规定定花花键键的的主主要要尺尺寸寸有有小小径径d、大大径径D、键键宽宽B（或或S），键键数数规规定定为为偶偶数数，有有6、8、10三三种种，以以便便加加工工和和检检测测。按按承承载载能能力力，对对基基本本尺尺寸寸规规定定了了轻轻、中中两两个个系系列列，同同一一小小径径的的轻轻系系列列和和中中系系列列的的键键数数相相同同，键键宽宽（键键槽槽宽宽）也也相相同同，仅仅大大径径不相同。不相同。机械电子工程学院机械电子工程学院36花键联接的分类花键联接的分类花花键联接按其接按其齿形不同，分形不同，分为矩形花矩形花键和和渐开开线花花键。矩形花键矩形花键渐开线花键渐开线花键机械电子工程学院机械电子工程学院37矩形花键矩形花键大径大径D小径小径d键宽键宽B小小径径定定心心，即即外外花花键和和内内花花键的小径的小径为配合面。配合面。定定心心精精度度高高，定定心心的的稳定定性好。性好。矩矩形形花花键用用于于轻载或或中中等等大小大小载荷的荷的场合。合。机械电子工程学院机械电子工程学院38渐开线花键渐开线花键InvolutedSpline齿形定心。形定心。各各齿受受力力均均匀匀，强度度高高，寿命寿命长。渐开开线花花键可可以以用用制制造造齿轮的的方方法法来来加加工工，工工艺性性较好好，易易获得得较高高的制造精度和互的制造精度和互换性。性。机械电子工程学院机械电子工程学院39花键连接的强度计算（1 1）静联接）静联接工工作面压溃，校核挤压强度作面压溃，校核挤压强度（2 2）动联接）动联接工工作面磨损，按工作面压强进行条件计算作面磨损，按工作面压强进行条件计算机械电子工程学院机械电子工程学院40键连接键连接key花键连接花键连接spline无键连接无键连接销连接销连接4123主要内容主要内容机械电子工程学院机械电子工程学院41 轴和毂孔可做成柱体或锥体，前者只能传递转矩，轴和毂孔可做成柱体或锥体，前者只能传递转矩，可用于不受载荷时移动的动联接；后者在传递转矩的可用于不受载荷时移动的动联接；后者在传递转矩的同时，还可传递轴向力。同时，还可传递轴向力。一、型面联接：一、型面联接：联接面是非圆形截面的柱体或非圆形截面的锥体。联接面是非圆形截面的柱体或非圆形截面的锥体。机械电子工程学院机械电子工程学院421.装拆方便，装拆方便，对中性中性较好；好；2.联接面上没有接面上没有应力集中源，减少了力集中源，减少了应力集中；力集中；3.锥体型面体型面联接中作用有很大的推力，且接中作用有很大的推力，且挤压应力比力比键联接中的接中的挤压应力高，承力高，承载能力能力较低；低；4.切削加工切削加工较复复杂，不易保，不易保证配合精度，配合精度，应用尚用尚不广泛。但由于成型工不广泛。但由于成型工艺的的发展，促展，促进了型面了型面联接在接在轻载联接中的接中的应用。用。型面连接的特点型面连接的特点机械电子工程学院机械电子工程学院43二、二、胀紧联接胀紧联接在在轴与彀之与彀之间装配一个或几个装配一个或几个胀紧联接套，在接套，在轴向力的作用下，同向力的作用下，同时胀紧轴与与毂。静。静联接。接。机械电子工程学院机械电子工程学院44胀套是标准键，胀套是标准键，Z1Z5五种型号。五种型号。Z1型胀套：（由一对分别带有内、外锥面的套筒组成）型胀套：（由一对分别带有内、外锥面的套筒组成），在轴向力作用下，内、外套筒互相楔紧。，在轴向力作用下，内、外套筒互相楔紧。内套缩小内套缩小而箍紧轴，外套筒胀大而撑紧彀，使接触面间产生压而箍紧轴，外套筒胀大而撑紧彀，使接触面间产生压紧力紧力。由压紧力产生摩擦力来传递扭矩。由压紧力产生摩擦力来传递扭矩。机械电子工程学院机械电子工程学院45Z2型胀套型胀套机械电子工程学院机械电子工程学院46机械电子工程学院机械电子工程学院47机械电子工程学院机械电子工程学院48键连接键连接key花键连接花键连接spline无键连接无键连接销连接销连接4123主要内容主要内容机械电子工程学院机械电子工程学院49定位销定位销销是标准件。销是标准件。定位销：起定位销：起定位定位作用，固定作用，固定零件之间的相对位置。零件之间的相对位置。定位销通常不受载荷或只受定位销通常不受载荷或只受很小的载荷，故不作强度校很小的载荷，故不作强度校核计算，其直径可按结构确核计算，其直径可按结构确定，数目一般不少与两个。定，数目一般不少与两个。销装入每一被联接件内的长销装入每一被联接件内的长度，约为销直径的度，约为销直径的12倍。倍。机械电子工程学院机械电子工程学院50联接销联接销是一种静联接，可传递不是一种静联接，可传递不大的载荷。大的载荷。联接销的类型可根据工作联接销的类型可根据工作要求选定，其尺寸可根据要求选定，其尺寸可根据联接的结构特点按经验或联接的结构特点按经验或规范确定，必要时再按剪规范确定，必要时再按剪切和挤压强度条件进行校切和挤压强度条件进行校核计算。核计算。机械电子工程学院机械电子工程学院51安全销安全销安全装置中的过载元件。安全装置中的过载元件。安全销在机器过载时应被剪断。安全销在机器过载时应被剪断。因此因此,销的直径应按过载时被销的直径应按过载时被剪断的条件确定。剪断的条件确定。为了确保安全销被剪断而不提为了确保安全销被剪断而不提前发生挤压破坏，通常可在安前发生挤压破坏，通常可在安全销上加一个销套。全销上加一个销套。机械电子工程学院机械电子工程学院52按销的形状分类按销的形状分类圆柱柱销圆锥销槽槽销开口开口销销轴圆柱销圆柱销机械电子工程学院机械电子工程学院53内螺纹圆锥销带孔销圆锥销机械电子工程学院机械电子工程学院54销轴销轴槽销槽销机械电子工程学院机械电子工程学院55销轴与开口销销轴与开口销销轴与开口与开口销配合配合使用，是构成使用，是构成铰链联接的元件。接的元件。开口开口销与开槽螺母与开槽螺母配合，用于螺配合，用于螺纹联接的防松。接的防松。开口销开口销机械电子工程学院机械电子工程学院56开尾圆锥销开尾圆锥销开尾开尾圆柱柱销，适用于有冲，适用于有冲击、振、振动载荷的荷的场合。合。机械电子工程学院机械电子工程学院57本章学习要求本章学习要求掌握各掌握各类键联接的工作原理、接的工作原理、结构形式和适用构形式和适用场合。合。掌握平掌握平键联接的剖面尺寸和接的剖面尺寸和长度确定的方法；度确定的方法；掌握平掌握平键联接的失效形式及接的失效形式及强度校核的方法；度校核的方法；了解型面了解型面联接、接、胀紧联接和接和销连接工作原理和特点。接工作原理和特点。机械电子工程学院机械电子工程学院581.键联接的主要作用是使轴与轮毂之间键联接的主要作用是使轴与轮毂之间_。(1)沿轴向固定并传递轴向力沿轴向固定并传递轴向力(2)沿轴向可做相对滑动并具有导向作用沿轴向可做相对滑动并具有导向作用(3)沿周向固定并传递扭矩沿周向固定并传递扭矩(4)安装与拆卸方便安装与拆卸方便思考题思考题机械电子工程学院机械电子工程学院592.键的剖面尺寸通常是根据键的剖面尺寸通常是根据_，按标准选择。，按标准选择。(1)传递扭矩的大小传递扭矩的大小(2)传递功率的大小传递功率的大小(3)轮毂的长度轮毂的长度(4)轴的直径轴的直径3.能构成紧键联接的两种键是能构成紧键联接的两种键是_。(1)楔键和半圆键楔键和半圆键(2)平键和切向键平键和切向键(3)半圆键和切向键半圆键和切向键(4)楔键和切向键楔键和切向键机械电子工程学院机械电子工程学院604.设计键联接的几项主要内容是：设计键联接的几项主要内容是：a.按轮毂长度选择键的长度按轮毂长度选择键的长度b.按使用要求选择键的适当类型按使用要求选择键的适当类型c.按轴的直径选择键的剖面尺寸按轴的直径选择键的剖面尺寸d.对键进行必要的强度校核。对键进行必要的强度校核。在具体设计时，一般顺序是在具体设计时，一般顺序是_。(1)bacd(2)bcad(3)acbd(4)cdba机械电子工程学院机械电子工程学院615.楔键联接的缺点是楔键联接的缺点是_。(1)键的斜面加工困难键的斜面加工困难(2)键安装时易损坏键安装时易损坏(3)键装入键槽后，在轮毂中产生初应力键装入键槽后，在轮毂中产生初应力(4)轴和轴上零件的对中性差轴和轴上零件的对中性差机械电子工程学院机械电子工程学院62分别用箭头指出工作面，并在图下方标出键的名称。分别用箭头指出工作面，并在图下方标出键的名称。机械电子工程学院机械电子工程学院63画出轴的转动方向（轴主动）画出轴的转动方向（轴主动）机械电子工程学院机械电子工程学院64
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