第第6章章 键、花键、无键连接和销连接键、花键、无键连接和销连接主要内容：主要内容： 1. 1.键及花键连接的类型、结构、特点键及花键连接的类型、结构、特点键的主要失效形式及强度计算键的主要失效形式及强度计算重点内容：重点内容： 1. 1.键及花键连接的类型、结构、特点键及花键连接的类型、结构、特点键的类型尺寸、选择及强度校核方法键的类型尺寸、选择及强度校核方法武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件61 键连接键连接 第第6章章 键、花键、无键连接和销连接键、花键、无键连接和销连接62 花键连接花键连接 63 无键连接无键连接 64 销连接销连接 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件潘存云教授研制661 键连接和花键连接键连接和花键连接作用：作用：用来实现轴和轴上零件的用来实现轴和轴上零件的周向固定周向固定以传递扭矩，以传递扭矩， 或实现零件的轴向固定或移动。或实现零件的轴向固定或移动。一、键连接的类型一、键连接的类型类型：类型：平键、半圆键、楔键、切向键等。平键、半圆键、楔键、切向键等。1. 平键平键连接连接工作面工作面特点：特点：定心好、装拆方便。定心好、装拆方便。种类种类普通平键普通平键薄型平键薄型平键间隙间隙轴轴导向平键导向平键滑键滑键静连接动连接武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件潘存云教授研制普通普通平键平键结构结构单圆头单圆头(C型型)圆头圆头(A型型)平头平头(B型型)用指状铣刀加工，固定良好，轴槽应力集中大。用指状铣刀加工，固定良好，轴槽应力集中大。用盘铣刀加工，轴的应力集中小。用盘铣刀加工，轴的应力集中小。用于轴端用于轴端普通平键应用最广。普通平键应用最广。A型型B型型C型型盘铣刀盘铣刀 薄型平键薄型平键的高度为普通平键的的高度为普通平键的6070%，也分圆头、平，也分圆头、平头、单圆头三种。传递扭矩能力低，常用于薄壁结构、头、单圆头三种。传递扭矩能力低，常用于薄壁结构、空心轴等径向尺寸受限制的场合。空心轴等径向尺寸受限制的场合。武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件起键螺孔起键螺孔导向平键导向平键固定螺钉固定螺钉零件可以在轴上移动，构成动连接。零件可以在轴上移动，构成动连接。滑移距离较大时，平键过长，制造困难，故可采用滑键。结构特点：结构特点：长度较长，需用螺钉固定。长度较长，需用螺钉固定。为便于装拆，制有起键螺孔。为便于装拆，制有起键螺孔。潘存云教授研制起键螺孔起键螺孔固定螺钉固定螺钉武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件潘存云教授研制双勾头滑键双勾头滑键结构特点：结构特点：两端有勾头，键固定在轮毂上，键短，槽长。两端有勾头，键固定在轮毂上，键短，槽长。潘存云教授研制武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件潘存云教授研制单圆勾头滑键单圆勾头滑键结构特点：结构特点：单圆勾头，嵌入轮毂中。单圆勾头，嵌入轮毂中。潘存云教授研制武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件潘存云教授研制表表6-1 普通平键和键槽尺寸（普通平键和键槽尺寸（GB1095-2003、GB1096-2003） A型型B型型C型型bhR=b/2C 45或或r1LLLbhbtd- -tbt1d+t1标记实例：标记实例： 圆头普通平键圆头普通平键(A型型): 键键16100 GB1096-2003 方头普通平键方头普通平键(B型型): 键键B16100 GB1096-2003单圆头普通平键单圆头普通平键(C型型) : 键键C16100 GB1096-2003d武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件潘存云教授研制d b h C或或r L t t1 半径半径r 续表续表6-1键的尺寸键的尺寸键键 槽槽轴的直径轴的直径自自 68 2 2 620 1.2 1810 3 3 0.160.25 636 1.8 1.4 0.080.16 1012 4 4 845 2.5 1.81217 5 5 1056 3.0 2.31722 6 6 0.250.4 1470 3.5 2.8 0.160.252230 8 7 1890 4.0 3.33038 10 8 22110 5.0 3.33844 12 8 28140 5.0 3.34450 14 9 0.40.6 36160 5.5 3.8 0.250.45058 16 10 45180 6.5 4.35865 18 11 50200 7.0 4.46575 20 12 56220 7.5 4.97585 22 14 63250 9.0 5.40.60.8 0.40.6武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制2. 半圆键半圆键连接连接优点：优点：定心好，装配方便。定心好，装配方便。因半圆键能在轴槽中摆动以适应轮毂槽底面。缺点：缺点：对轴的削弱较大，只适对轴的削弱较大，只适 用于轻载连接。用于轻载连接。特别适用于锥形轴端的连接。特别适用于锥形轴端的连接。工作面工作面武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件3. 楔键楔键联接和切向键联接联接和切向键联接结构特点：结构特点：键的上表面有键的上表面有1:100的斜度，的斜度， 轮毂槽的底面也有轮毂槽的底面也有1:100的斜度。的斜度。缺点：缺点：定心精度不高。定心精度不高。应用：应用：只能应用于定心精度不高，载荷只能应用于定心精度不高，载荷 平稳和低速的联接。平稳和低速的联接。潘存云教授研制安装时用安装时用力打入力打入工作面工作面摩擦面摩擦面武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件潘存云教授研制潘存云教授研制d类型类型：普通楔键、钩头楔键。普通楔键、钩头楔键。钩头是用来拆卸用的斜度斜度1：100在重型机械中常采用在重型机械中常采用切向键切向键-一对楔键组成。一对楔键组成。装配时将两楔键楔紧，键的窄面是工作面，所产生的压力沿切向方向分布，当双向传递扭矩时，需要两对切向键分布成120130 。窄面窄面工作面工作面潘存云教授研制拆卸空间拆卸空间挤压面挤压面挤压面挤压面武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件d二、平键连接的强度校核二、平键连接的强度校核键的材料：键的材料：B 370 Mpa的碳素钢，常用的碳素钢，常用45钢。钢。 键的截面尺寸键的截面尺寸b、h查表选取，长度查表选取，长度L参照轮毂长参照轮毂长度从标准中选取。度从标准中选取。键的主要失效形式键的主要失效形式：压溃、磨损压溃、磨损(动连接动连接)、剪断。剪断。Lbh/21)平键连接的强度平键连接的强度p =SFt(d/2)(h/2)lT=p MPa MPa d h l4T=l=L-bl=L一般不会出现d挤压应力：挤压应力：bA型型bB型型l武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件p d h l4Tp=对于导向平键连接，计算依据是磨损，应限制压强：对于导向平键连接，计算依据是磨损，应限制压强：钢钢 125150 100120 6090表表6-1 键连接的许用挤压应力、许用压力键连接的许用挤压应力、许用压力 许用值许用值 轮毂材料轮毂材料静载荷静载荷 轻微冲击轻微冲击 冲冲 击击载载 荷荷 性性 质质铸铁铸铁 7080 5060 3045钢钢 50 40 30 p p 2)半圆键连接强度计算半圆键连接强度计算bdTp MPa MPa kl d 2Tp =lkNyd/2l近似为公称长度用于静联接，失效形式为表面压溃武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件潘存云教授研制d若强度不够时，可采用双键连接。考虑到载荷分布若强度不够时，可采用双键连接。考虑到载荷分布的不均匀性，校核强度时按的不均匀性，校核强度时按1.5个键计算。个键计算。双键布置规则：双键布置规则：平键：平键： 按按180布置；布置；半圆键：同一条母线上；半圆键：同一条母线上；楔键：楔键： 夹角成夹角成120 130 120 130 武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件三、平键的设计方法三、平键的设计方法平键为标准键，关键是如何正确选取选取步骤：选取步骤：根据工作状况确定键的类型根据工作状况确定键的类型由轴径由轴径d查设计手册选定键的横截面尺寸查设计手册选定键的横截面尺寸bh3由轮毂长度选键长由轮毂长度选键长L(一般一般L轮毂长度轮毂长度 510mm)并将并将L 取标准取标准4. 校核键的强度校核键的强度武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件例：已知齿轮与轴用圆头平键连接，轴径例：已知齿轮与轴用圆头平键连接，轴径d70mm，齿轮宽，齿轮宽为为80mm，传递的转矩，传递的转矩T=620000N.mm，有轻微冲击，试设计，有轻微冲击，试设计键的尺寸键的尺寸轴轴2)设计键尺寸设计键尺寸: 由轴径由轴径d70mm, 查教材查教材P106表表6-1得得:bh=20 12由轮毂长由轮毂长=80mm; 选键长选键长L=70mm工作长度工作长度l=70-20=50mm p p ; 则键强度合格则键强度合格所选键为所选键为: 键键2070 GB1096-20033)校核键的强度校核键的强度:由强度条件由强度条件:查表查表6-2得得: p =100120MPa解解: 1)选型号选型号:选平键选平键A型型武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件一、花键连接的类型、特点和应用一、花键连接的类型、特点和应用1)均匀受力；均匀受力；662 花键连接花键连接结构特点：结构特点：沿周向均布多个键齿。齿侧为工作面。沿周向均布多个键齿。齿侧为工作面。组成：组成： 外花键、内花键。外花键、内花键。优点：优点：2)对轴的削弱程度小对轴的削弱程度小;3)承载能力高承载能力高;齿数多，总接触面积大4)轴上零件与轴的对中性好；轴上零件与轴的对中性好；对高速及精密机器很重要5)导向性好导向性好;对动联接很重要6)可用磨削方法提高加工精度及可用磨削方法提高加工精度及连接质量。连接质量。潘存云教授研制潘存云教授研制因齿槽浅，齿根应力集中小轴和轮毂直接而均匀制出齿与槽缺点：缺点：齿根仍有应力集中、需专齿根仍有应力集中、需专 用设备制造，成本高。用设备制造，成本高。武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件潘存云教授研制潘存云教授研制应用：应用：定心精度要求高、载荷大、或经常滑移的连接。定心精度要求高、载荷大、或经常滑移的连接。类型类型-制造容易，应用最广。制造容易，应用最广。-用于高强度连接。用于高强度连接。-用于薄壁零件连接。用于薄壁零件连接。 矩形花键矩形花键 渐开线花键渐开线花键 三角形花键三角形花键 1）矩形花键）矩形花键轻系列：轻系列：轻系列的承载能力较小，多用于静连接和轻系列的承载能力较小，多用于静连接和 轻载连接；轻载连接；按齿高的不同，矩形花键的齿型尺寸在标准中规定了两个系列，中系列：中系列：中系列用于中等载荷的连接。中系列用于中等载荷的连接。定心方式：定心方式：小径定心小径定心-精度高，稳定性好。精度高，稳定性好。小径定心小径定心武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件潘存云教授研制潘存云教授研制2）渐开线花键）渐开线花键 分为分为=30 ，=45 两种，对应的齿顶高分别为：两种，对应的齿顶高分别为： 与渐开线齿轮相比，花键齿短，齿根宽，不产生根切的最与渐开线齿轮相比，花键齿短，齿根宽，不产生根切的最小齿数较少。小齿数较少。定心方式：定心方式：齿形定心齿形定心-具有自动定心作用，受力均匀。具有自动定心作用，受力均匀。=45 =30 h*=0.5m, h*= 0.4mdfdf特点：特点：制造工艺性好，精度高齿根强度高，易于定心。常用于制造工艺性好，精度高齿根强度高，易于定心。常用于传递大扭矩和大轴径的场合。传递大扭矩和大轴径的场合。=45 的花键工作面高度较小，的花键工作面高度较小，承载能力较低，多用于载荷较轻，直径较小的静连接。特别适承载能力较低，多用于载荷较轻，直径较小的静连接。特别适用于薄壁零件的连接。用于薄壁零件的连接。二、花键连接强度计算二、花键连接强度计算（P110）齿形定心齿形定心武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件潘存云教授研制663 无键连接无键连接 型面连接是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与型面连接是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与相同轮廓的毂孔配合以传递运动和转矩的可拆连接，相同轮廓的毂孔配合以传递运动和转矩的可拆连接，它是无键连接的一种型式。它是无键连接的一种型式。一、型面连接一、型面连接 在家用机械、办公机械等中，采用了大量的压铸、在家用机械、办公机械等中，采用了大量的压铸、注塑零件。要注塑出各种各样的非圆形孔是毫无困难注塑零件。要注塑出各种各样的非圆形孔是毫无困难的，故型面连接的应用获得了发展。应用较多的是带的，故型面连接的应用获得了发展。应用较多的是带切口圆形和正六边形型面。切口圆形和正六边形型面。 由于型面连接要用到由于型面连接要用到非圆形孔，以前因其加工非圆形孔，以前因其加工困难，限制了型面连接的困难，限制了型面连接的应用。应用。武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件潘存云教授研制潘存云教授研制配合部配合部分形状分形状柱体柱体锥体锥体-只能传递扭矩只能传递扭矩-能同时传递扭矩和轴向力，能同时传递扭矩和轴向力，用于用于不允许有间隙和要求高可靠性的场合。不允许有间隙和要求高可靠性的场合。1)装拆方便，对中性好；装拆方便，对中性好；型面连接的特点：型面连接的特点：2)连接面上没有应力键槽和尖角，减少了应力集中；连接面上没有应力键槽和尖角，减少了应力集中；3)可传递较大的扭矩；可传递较大的扭矩；4)切削加工有难度，不易保证配合精度。切削加工有难度，不易保证配合精度。但随着成型工艺的发展，促进了型面联接的应用。武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件潘存云教授研制潘存云教授研制DD常用连接型面有：常用连接型面有：带切口的圆形带切口的圆形电风扇方形方形六边形六边形等距曲线等距曲线 胀紧连接是在轴与毂孔之间胀紧连接是在轴与毂孔之间装配一个或几个胀紧连接套，装配一个或几个胀紧连接套，在轴向力的作用下，同时胀紧在轴向力的作用下，同时胀紧轴与毂产生压紧力，靠摩擦力轴与毂产生压紧力，靠摩擦力传递转矩和轴向力的一种静连传递转矩和轴向力的一种静连接。接。二、胀紧连接二、胀紧连接 结构类型：结构类型：Z1型胀套、型胀套、Z2型胀套型胀套武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制两个胀紧套两个胀紧套一个胀紧套一个胀紧套1) Z1型胀套型胀套2) Z2型胀套型胀套 Z2型胀套中，与轴或毂孔贴合的套筒均有纵向间隙，以利于变形和胀紧。拧紧联接螺钉，便可以将轴和毂长进。 各种胀套已各种胀套已标准化标准化，可根据轴与毂孔尺寸以及传递，可根据轴与毂孔尺寸以及传递载荷的大小，从标准中选用合适的型号与尺寸。载荷的大小，从标准中选用合适的型号与尺寸。武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件潘存云教授研制664 销连接销连接作用：作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销按形状分按形状分定位销：定位销：用来固定零件之间的相用来固定零件之间的相对位置，它是组合加工和装配时对位置，它是组合加工和装配时的重要辅助零件。通常不受载荷的重要辅助零件。通常不受载荷或只受很小的载荷，故不作强度或只受很小的载荷，故不作强度校核计算，其直径按结构确定，校核计算，其直径按结构确定，数目一般不少于数目一般不少于2 2个。个。武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件潘存云教授研制664 销连接销连接作用：作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销连接销连接销按形状分按形状分连接销：连接销：用来实现两零件之间的用来实现两零件之间的联接，可用来传递不大的载荷。联接，可用来传递不大的载荷。其类型可根据工作要求选定，其其类型可根据工作要求选定，其尺寸可根据连接的结构特点按经尺寸可根据连接的结构特点按经验或规范确定。必要时再按剪切验或规范确定。必要时再按剪切和挤压强度条件进行校核计算。和挤压强度条件进行校核计算。武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件潘存云教授研制664 销连接销连接作用：作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销安全销安全销连接销连接销按形状分按形状分安全销：安全销：作为安全装置中的过载剪作为安全装置中的过载剪切元件。安全销在过载时被剪断，切元件。安全销在过载时被剪断，因此，销的直径应按剪切条件确定。因此，销的直径应按剪切条件确定。为了确保安全销被剪断而不提前发为了确保安全销被剪断而不提前发生挤压破坏，通常可在安全销上加生挤压破坏，通常可在安全销上加一个销套。一个销套。武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件潘存云教授研制664 销连接销连接作用：作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销安全销安全销连接销连接销按形状分按形状分圆柱销圆柱销特点：特点：为过盈配合，经多次拆为过盈配合，经多次拆装后，定位精度会降低；有装后，定位精度会降低；有u8u8、m6m6、h8h8、h11h11四种直径偏差可供四种直径偏差可供选择，以满足不同要求。选择，以满足不同要求。武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件潘存云教授研制潘存云教授研制664 销连接销连接作用：作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销安全销安全销连接销连接销按形状分按形状分圆柱销圆柱销圆锥销圆锥销特点：特点：有有1:501:50的锥的锥度，可反复度，可反复多次拆装。多次拆装。螺母锁紧螺母锁紧抗冲击抗冲击拆装拆装方便方便用于用于盲孔盲孔潘存云教授研制武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件潘存云教授研制664 销连接销连接作用：作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销安全销安全销连接销连接销按形状分按形状分圆柱销圆柱销圆锥销圆锥销槽销槽销不易松动，不易松动，能承受振动能承受振动和变载荷和变载荷, ,不铰孔，可不铰孔，可多次装拆。多次装拆。武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制664 销连接销连接作用：作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。按用途分按用途分类类型型定位销定位销安全销安全销连接销连接销按形状分按形状分圆柱销圆柱销圆锥销圆锥销槽销槽销销轴销轴开口销开口销销轴用于两零件铰接处,构成铰链联接。销的材料：销的材料：3535、4545号钢。号钢。武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件思考题思考题1。题。题6-12。圆头，平头及单圆头普通平键各有何优缺点？分别用在何场。圆头，平头及单圆头普通平键各有何优缺点？分别用在何场 合？轴上的键槽是如何加工的？合？轴上的键槽是如何加工的？3。普通平键有哪些失效形式？主要失效形式是什么？如经校核。普通平键有哪些失效形式？主要失效形式是什么？如经校核 判定强度不足时，可采取哪些措施？判定强度不足时，可采取哪些措施？作业作业 题题6-3武汉科技大学专用 作者： 潘存云教授 键花键无键联接销联接优秀课件