单击此处编辑母版标题样式,特别申明：本电子教案中所有素材的版权归原创作者国防科技大学潘存云教授所有。购买方有权复制多份光盘用于本单位的教学。但不得提供给第三方。未经作者同意，也不得在公开出版物中引用其中的素材，违者应承担相应的法律责任。作者：潘存云 教授 2004年2月,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2024/11/18,6,1,键联接,第,6,章 键、花键、无键联接和销联接,6,2,花键联接,6,3,无键联接,6,4,销联接,1,2023/10/761 键联接 第6章 键、花键、无,2024/11/18,2,2023/10/72,2024/11/18,潘存云教授研制,6,1,键联接和花键联接,作用：,用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递扭矩，,或实现零件的轴向固定或移动。,一、键联接的类型,类型：,平键、半圆键、楔键、切向键等。,1.,平键,联接,工作面,特点：,定心好、装拆方便。,种类,普通平键,薄型平键,间隙,轴,滑键,导向平键,3,2023/10/7潘存云教授研制61 键联接和花键联接,2024/11/18,潘存云教授研制,普通平键结构,单圆头,(C,型,),圆头,(A,型,),平头,(B,型,),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。,用于轴端,普通平键应用最广。,A,型,B,型,C,型,盘铣刀,薄型平键,的高度为普通平键的,6070%,，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、空心轴等径向尺寸受限制的场合。,4,2023/10/7潘存云教授研制普通平键结构单圆头(C型)圆,2024/11/18,起键螺孔,导向平键,固定螺钉,零件可以在轴上移动，构成动联接。,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：,长度较长，需用螺钉固定。,为便于装拆，制有起键螺孔。,潘存云教授研制,起键螺孔,固定螺钉,5,2023/10/7起键螺孔导向平键固定螺钉零件可以在轴上移动,2024/11/18,潘存云教授研制,双勾头滑键,结构特点：,两端有勾头，键固定在轮毂上，键短，槽长。,潘存云教授研制,6,2023/10/7潘存云教授研制双勾头滑键结构特点：两端有勾,2024/11/18,潘存云教授研制,单圆勾头滑键,结构特点：,单圆勾头，嵌入轮毂中。,潘存云教授研制,7,2023/10/7潘存云教授研制单圆勾头滑键结构特点：单圆勾,2024/11/18,潘存云教授研制,表,6-1,普通平键和键槽尺寸（,GB1095-79,、,GB1096-79,）,A,型,B,型,C,型,b,h,R=b/2,C,45,或,r,1,L,L,L,b,h,b,t,d,-,t,b,t,1,d+t,1,标记实例：,圆头普通平键,(A,型,):,键,16,100 GB1096-79,方头普通平键,(B,型,):,键,B16,100 GB1096-79,单圆头普通平键,(C,型,):,键,C16,100 GB1096-79,d,8,2023/10/7潘存云教授研制表6-1 普通平键和键槽尺,2024/11/18,潘存云教授研制,d b h C,或,r L t t,1,半径,r,续表,6-1,键的尺寸,键 槽,轴的直径,自,68 2 2 620 1.2 1,810 3 3 0.160.25 636 1.8 1.4 0.080.16,1012 4 4 845 2.5 1.8,1217 5 5 1056 3.0 2.3,1722 6 6 0.250.4 1470 3.5 2.8 0.160.25,2230 8 7 1890 4.0 3.3,3038 10 8 22110 5.0 3.3,3844 12 8 28140 5.0 3.3,4450 14 9 0.40.6 36160 5.5 3.8 0.250.4,5058 16 10 45180 6.5 4.3,5865 18 11 50200 7.0 4.4,6575 20 12 56220 7.5 4.9,7585 22 14 63250 9.0 5.4,0.60.8 0.40.6,9,2023/10/7潘存云教授研制d,2024/11/18,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,联接,优点：,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：,对轴的削弱较大，只适,用于轻载联接。,特别适用于锥形轴端的联接。,工作面,10,2023/10/7潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制,2024/11/18,潘存云教授研制,3.,楔键,联接和切向键联接,结构特点：,键的上表面有,1:100,的斜度，,轮毂槽的底面也有,1:100,的斜度。,缺点：,定心精度不高。,应用：,只能应用于定心精度不高，载荷,平稳和低速的联接。,安装时用力打入,工作面,11,2023/10/7潘存云教授研制3.楔键联接和切向键联接结,2024/11/18,潘存云教授研制,潘存云教授研制,潘存云教授研制,潘存云教授研制,d,类型,：,普通楔键、钩头楔键。,钩头是用来拆卸用的,拆卸空间,斜度,1,：,100,在重型机械中常采用,切向键,-,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,工作面,12,2023/10/7潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制,2024/11/18,d,二、平键联接的强度校核,键的材料：,B,370,Mpa,的碳素钢，常用,45,钢。,键的截面尺寸,b,、,h,查表选取，长度,L,参照轮毂长度从标准中选取。,键的主要失效形式：,压溃、磨损,(,动联接,),、,剪断。,L,b,h/2,1),平键联接的强度,p,=,S,F,t,(,d/2,)(,k,),l,T,=,p,MPa,d k l,2T,=,l=L-b,l=L,一般不会出现,d,挤压应力：,b,A,型,b,B,型,l,13,2023/10/7d二、平键联接的强度校核键的材料：B,2024/11/18,p,d k l,2T,p=,对于导向平键联接，计算依据是磨损，应限制压强：,钢,125150 100120 6090,表,6-1,键联接的许用挤压应力、许用压力,许用值 轮毂材料,静载荷 轻微冲击 冲 击,载 荷 性 质,铸铁,7080 5060 3045,钢,50 40 30,p,p,2),半圆键联接强度计算,b,d,T,p,MPa,kl d,2T,p,=,l,k,N,yd/2,l,近似为公称长度,用于静联接，失效形式为表面压溃,14,2023/10/7p d k l2Tp=对于导向平键联,2024/11/18,潘存云教授研制,d,若强度不时，可采用双键联接。考虑到载荷分布的不均匀性，校核强度时按,1.5,个键计算。,双键布置规则：,平键：按,180,布置；,半圆键：同一条母线上；,楔键：夹角成,120 130,120 130,15,2023/10/7潘存云教授研制d若强度不时，可采用双键联接,2024/11/18,16,2023/10/716,2024/11/18,17,2023/10/717,2024/11/18,18,2023/10/718,2024/11/18,19,2023/10/719,2024/11/18,一、花键联接的类型、特点和应用,1),均匀受力；,6,2,花键联接,结构特点：,沿周向均布多个键齿。齿侧为工作面。,组成：,外花键、内花键。,优点：,2),对轴的削弱程度小,;,3),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；,对高速及精密机器很重要,5),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联接质量。,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：,齿根仍有应力集中、需专,用设备制造，成本高。,20,2023/10/7一、花键联接的类型、特点和应用1)均匀受力,2024/11/18,潘存云教授研制,潘存云教授研制,应用：,定心精度要求高、载荷大、或经常滑移的联接。,类型,-,制造容易，应用最广。,-,用于高强度联接。,-,用于薄壁零件联接。,矩形花键,渐开线花键,三角形花键,1,）矩形花键,轻系列：,轻系列的承载能力较小，多用于静联接和,轻载联接；,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：,中系列用于中等载荷的联接。,定心方式：,小径定心,-,精度高，稳定性好。,21,2023/10/7潘存云教授研制潘存云教授研制应用：定心精度,2024/11/18,潘存云教授研制,潘存云教授研制,2,）渐开线花键,分为,=30,，,=45,两种，对应的齿顶高分别为：,定心方式：,齿形定心,-,具有自动定心作用，受力均匀。,=45,=30,h*=0.5m,h*=0.4m,d,f,d,f,特点：,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。,=45,的花键工作面高度较小，承载能力较低，多用于载荷较轻，直径较小的静联接。特别适用于薄壁零件的联接。,22,2023/10/7潘存云教授研制潘存云教授研制2）渐开线花键,2024/11/18,潘存云教授研制,设各齿压力的合力作用在平均半径,r,m,处，取不均匀系数,=0.70.8,，,则花键联接所能传递的扭矩为：,静联接：,T=,zhlr,m,p,动联接：,T=,zhl r,m,p,l,为接触长度；,h,为齿面工作高度；,h,=(D d)/2 2C,r,m,=(D+d)/4,C,为齿顶倒圆半径；,D/2,d/2,h,r,m,C,C,F,t,二、花键联接强度计算,失效形式：,工作面被压溃（静联接）；,工作面过渡磨损（动联接）,一般只验算挤压强度和耐磨性。,23,2023/10/7潘存云教授研制设各齿压力的合力作用在平均半,2024/11/18,潘存云教授研制,静联接：,动联接：,花键联接强度条件：,p,MPa,zh ld,m,2T,p=,p,=,2T,p,MPa,zh ld,m,不良,3550 4070,表,6-2,花键联接的许用挤压应力,p,和许用压强,p,联接工作方式,齿面未经热处理 齿面经热处理,p,或,p,中等,60100 100140,良好,80120 120200,动联接,p,(,空载下移动,),静联接,p,工作条件,动联接,p,(,在载荷下移动,),不良,1520 2535,中等,2030 3060,良好,2540 4070,不良,-310,中等,-315,良好,-1020,24,2023/10/7潘存云教授研制静联接：动联接：花键联接强度,2024/11/18,潘存云教授研制,6,3,无键联接,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。,一、型面联接,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。,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。,25,2023/10/7潘存云教授研制63 无键联接,2024/11/18,潘存云教授研制,潘存云教授研制,配合部分形状,柱体,锥体,-,只能传递扭矩,-,能同时传递扭矩和轴向力，,用于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；,型面联接的特点：,2),联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；,4),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。,26,2023/10/7潘存云教授研制潘存云教授研制配合部分形状柱,2024/11/18,潘存云教授研制,潘存云教授研制,D,D,常用联接型面有：,带切口的圆形,电风扇,方形,六边形,等距曲线,胀紧联接是在轴与毂孔之间装配一个或几个胀紧联接套，在轴向力的