第五章 轴 毂 连 接 §5-1 键联接 §5-2 花键联接 §5-3 其它连接

键、花键联接的用途——用于轴与轮毂之间的 周向固定，并传递运动和转矩。 键和花键的类型、结构形式选择； 本章主要内容 键的尺寸选择——重点； 键联接工作能力计算。

§5—1 键联接 一、键联接的主要类型及特点 平键联接 松键联接：靠侧面受挤压传递运 动和转矩，键两侧面 是工作面。 类 型 及 半圆键联接 §5—1 键联接 一、键联接的主要类型及特点 平键联接 松键联接：靠侧面受挤压传递运 动和转矩，键两侧面 是工作面。 类 型 及 特 点 半圆键联接 楔键联接 紧键联接：靠键的楔紧作用传递运 动和转矩，键上下两面 是工作面。 切向键联接

平键联接 工作原理 —— 键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙，两侧 面为工作，依靠侧面受挤压传递运动和转矩。 工作面 工作原理 —— 键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙，两侧 面为工作，依靠侧面受挤压传递运动和转矩。 优点: 结构简单，装拆方便，易加工，对中性好 特点 缺点：不能实现轴上零件的轴向固定。 应用：广泛

半圆键联接 工作原理 ——键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙，两侧 面为工作，依靠侧面受挤压传递运动和转矩。 工作面 R 工作原理 ——键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙，两侧 面为工作，依靠侧面受挤压传递运动和转矩。 优点:轴上键槽用半径与键相同的盘铣刀铣出，键能在轴槽中绕几何中心摆动，以适应轮毂槽底面。其优点是工艺性较好，装拆方便， 特点 缺点：键槽较深，对轴的强度削弱较大。 主要用于载荷较轻的静联接，尤其适用于锥形轴与轮毂的联接。

楔键联接 T 优点:能承受单方向的轴向力，对轮毂起到单向轴向固定作用。 特点 缺点：楔紧后会使轴与轮毂产生偏心，且在受到冲击、变载荷 工作面 f N N 普通楔键 1∶100 T 钩头楔键 N f N 工作原理——键的上下两面为工作面，其上表面和轮毂槽底均有1：100的斜 度。装配时，将键沿轴向打入轴和轮槽内，工作表面上产生很大的正压力，工作时，依靠工作面上正压力产生摩擦力传递转矩T. 优点:能承受单方向的轴向力，对轮毂起到单向轴向固定作用。 特点 缺点：楔紧后会使轴与轮毂产生偏心，且在受到冲击、变载荷 时易松脱， 应用——由于故楔键联接仅适用于定心要求不高、载荷平稳的低速场合。

切向键联接 120° 切向键安装 a）单向传动 b）双向传动 工作原理——切向键由两个具有1：100斜度的楔键组成，装配时，两键 工作面 120° 切向键安装 1∶100 a）单向传动 b）双向传动 工作原理——切向键由两个具有1：100斜度的楔键组成，装配时，两键 以其斜面相互贴合，键分别从轮毂两端打入，使之楔紧。两键合并后， 上下两面平行为工作面，故轴和轮毂键槽并无斜度。依靠工作面上的挤压力和轴与轮毂间的摩擦力传递转矩T。 注意：一个切向键只能单向传动，若需双向传动时，必须用两个互成 120°分布的切向键。 应用——切向键联接能传递很大的转矩，但对轴的强度削弱较大，故 常用于直径大于100 mm，对中要求不高而载荷较大的重型机械。

二. 平键联接 普通平键——用于静联接 一）平键分类 按用途可分为两类 导向平键和滑键——用于动联接 普通平键联接 导向平键联接

1. 普通平键——用于静联接，即轴与轮毂之间无轴向相对运动 L 按其端部形状，有三种结构形式 l 1）圆头平键（A型） l <L-b 轴上键槽用指状铣刀加工，轴槽与键的尺寸相符键在轴槽中固定可靠。 b h 工作面 指状铣刀加工键槽 但轴上键槽端部应力集 中较大，有效接触长度l 比 键的公称长度L短

其优点是轴上键槽用盘铣刀加工，轴的应力集中较小，键的有效接触长度等于键的公称长度 2) 方头平键（B型） L b 其优点是轴上键槽用盘铣刀加工，轴的应力集中较小，键的有效接触长度等于键的公称长度 h l l =L 盘铣刀加工键槽 但对于尺寸较大的键需用紧定螺钉将键固定在轴上键槽中。

3) 单圆头平键（C型） l =L-b/2 单圆头平键具有A、B键的特点 常用于轴端与轮毂类零件的联接，。 b h b 3) 单圆头平键（C型） l =L-b/2 单圆头平键具有A、B键的特点 轴上键槽用指状铣刀加工，轴槽与 键的尺寸相符键在轴槽中固定可靠 常用于轴端与轮毂类零件的联接，。

2.导向平键——用于动联接（即轴与轮毂之间有轴向相对运动）。 导向平键是一种较长的平键，键用螺钉固定在轴的键槽中，轴上零件可沿 键作轴向滑移。常用于轴上零件轴向位移量不大的场合。

滑键——用于动联接，轴上铣出较长的键槽，滑键固定在轮毂上， 轴上零件带动键在轴上键槽中作轴向滑移。用于轴上零件轴向位移量较 大的场合。

二）键的选择 d 1. 键的类型选择——键的类型应根据联接的结构特点，使用要求和工 作条件来选择。 2. 键的尺寸选择 b h 键宽b 1. 键的类型选择——键的类型应根据联接的结构特点，使用要求和工 作条件来选择。 2. 键的尺寸选择 b h 键宽b 根据被联接处的轴径d按标准选择。 L 键高h 普通平键——根据被联接处轮毂 长度确定，键长L≤轮毂长度B，一 般可取L=B-（5～10）mm，并按标 准长度系列确定。 键公称 长度L L d 导向平键——根据被联接处轮毂长 度及其滑动距离来确定。 键的标准表 B

三) 键联接的强度计算 F F ≈d/2 1．平键联接受力分析 d T 平键联接受力情况 k h 联接工作面（侧面） ——受挤压力F 三) 键联接的强度计算 F 1．平键联接受力分析 k h ≈d/2 F 联接工作面（侧面） ——受挤压力F d T 键的截面——受剪力： 式中：T——转矩，N·mm d——轴的直径，mm 平键联接受力情况

2．失效形式及计算准则 主要失效形式 失效形式 对于静联接(普通平键联接）：进行较弱零件工作面挤压强度计算； 计算 准则 即： 静联接——较弱零件（通常是轮毂）被压溃。 联接工作面（侧面） 主要失效形式 失效形式 动联接——较弱零件（通常是轮毂）过度磨损。 键——被剪断 对于静联接(普通平键联接）：进行较弱零件工作面挤压强度计算； 计算 准则 即： 对于动联接(导向平键联接） ：进行较弱零件工作面耐磨性计算。 即：

3．平键联接的强度校核计算 普通平键联接工作面挤压强度条件： 导向平键联接工作面耐磨性条件： 式中：σp、[σp]——联接工作表面挤压应力，许用挤压应力，MPa p、[p] —— 联接工作表面的压强，许用压强，MPa A型键： l = L－b l l —键的接触 长度，mm B型键： l = L l C型键： l = L－b/2 l k —— 键与轮毂接触高度，mm，k ≈ h/2 。

例题 表5-1 键联接的许用挤压应力和许用压强 MPa 许用值 载荷性质 许用值 联接方式 轮毂材料 静载荷 轻度冲击 冲 击 静联接 （普通平键 半圆键） 钢 120～ 150 100～ 120 60～ 90 铸铁 70～ 80 50～ 60 30～ 45 动联接 （导向平键） 钢 50 40 30 例题 单键联接能传递的转矩很有限，当传递的转矩较大、而又不能增加键的长度时，可用多键来提高联接的承载能力。如图示双键、三键，但这样会严重削弱轴的强度 两个平键组成的联接 三个平键组合的联接

§5—2 花键联接 花键联接是由周向均布多个键齿的轴与带有相应键齿槽轮毂孔配合而成的可拆联接。 花键轴(外花键) 轮毂(内花键)

一．花键联接的特点及应用 优点 特点 缺点——需要专门加工设备和工具，制造成本高。 应用——用于定心精度要求高，载荷大的动、静联接。 1）齿槽浅，齿根应力集中小，对轴和轮毂的强度削弱小； 优点 特点 2）键齿对称布置，齿多接触面积大，承载能力高； 3）定心精度高，对中性和导向性好。 缺点——需要专门加工设备和工具，制造成本高。 应用——用于定心精度要求高，载荷大的动、静联接。

二．花键联接的类型及其选择 矩形花键 渐开线花键 按键齿形状可分为：矩形花键和渐开线花键 矩形花键——键齿两侧面为平面，形状简单，加工方便，可用磨削方法获得较高精度，常用于机床、汽车、拖拉机等机械中。 渐开线花键——渐开线花键的齿廓为渐开线，可用切制齿轮的加工方法来加工，工艺性较好。花键齿根较厚，强度高，寿命长。但加工内花键孔的制造成本较高，常用于载荷较大，定心精度要求高，尺寸较大的联接。 矩形花键 渐开线花键

一）矩形花键的参数及尺寸系列 二）矩形花键的规格及标记 B 主要参数及尺寸——键齿数N、小径d、大径D、 键齿宽B 尺寸 轻系列——用于轻载或静联接 系列 中系列——用于重载或动联接 二）矩形花键的规格及标记 花键的规格——用Z（齿数）×d（小径）×D（大径）×B（齿宽）表示。 标记——包括花键的参数、尺寸及其公差带符号、国标号。 例如： N = 6、d = 28 mm、D = 32 mm、B = 7 mm 花键的表示方法为： 内花键: 6×28H7×32H10×7H11 GB1144-87 外花键: 6×28f7×32d10×7d11 GB1144-87 花键副标记：

三）矩形花键的定心方式 矩形花键的定心方式有三种 1、小径定心 国家标准规定首先采用 定心精度高。如图示。 2、大径定心 定心精度不高 3、齿侧定心 用于定心精度要求不高，载荷大的情况，要求齿侧受力均匀处

三）渐开线花键的类型及应用 压力角为30度 齿形定心，承载能力大 齿数多，模数小，用于轻载。特别适用于轴和薄壁零件的连接 压力角为45度

§5-3 其它连接 一、销连接 销联接主要用于确定零件之间的相互位置，并可传递不大的载荷。也可用于轴和轮毂或其他零件的联接。 　　销联接主要用于确定零件之间的相互位置，并可传递不大的载荷。也可用于轴和轮毂或其他零件的联接。 　按用途不同，一般分为：定位销、联接销、安全销。 详细说明 　 按结构形式不同分为：圆柱销、圆锥销、槽销、销轴和开口销等。 槽 销 销轴和开口销 开尾圆锥销 圆柱销 圆锥销 内螺纹圆锥销 详细说明 　　销的材料为35、45钢（开口销为低碳钢）。

无键联接 二、型面联接 型面联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联接，它是无键联接的一种型式。 由于型面联接要用到非圆形孔，以前因其加工困难，限制了型面联接的应用。 　　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的，故型面联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。 更多介绍

无键联接 三、胀紧联接 胀紧联接是在毂孔与轴之间装入胀紧联接 套（简称胀套），在轴向力作用下，同时胀紧 轴与毂而构成的一种静联接。 更多介绍 胀套的尺寸选择： 各型胀套已标准化，选用时可根据轴、毂 尺寸及传递载荷大小，从标准中选择合适的型 号和尺寸。 选择时应满足： 传递转矩时 传递轴向力时 传递联合作用的转矩和轴向力时 当一个胀套不满足要求时，可用两个以上的胀套串联使用，此时总的额 定载荷为： m为额定载荷系数。

掌握键与花键联接的类型、结构、特点和应用。掌握键联接的类型和尺寸选择方法以及平键的强度计算方法。 本章要点 掌握键与花键联接的类型、结构、特点和应用。掌握键联接的类型和尺寸选择方法以及平键的强度计算方法。 掌握销的基本类型、结构、特点、用途和选择方法。 习题:一齿轮装在轴上，采用A型普通平键连接。齿轮、轴、键均用45钢，轴径d=80mm，轮毂长度L=150mm，传递传矩T=2 000 N·m，工作中有轻微冲击。试确定平键尺寸和标记，并验算连接的强度。 1. 确定平键尺寸 由轴径d=80mm查得A型平键剖面尺寸b=22mm，h=14mm。 参照毂长=150mm及键长度系列选取键长L=140mm。 2. 挤压强度校核计算 ——键与毂接触长度 查得～120pa，故，安全。