键花键无键连接和销连接课件

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1、第六章第六章 键、花键、无键连接和销连接键、花键、无键连接和销连接6-1 键 连 接 6-2 6-3 无键连接 6-4 销 连 接 功能: 主要实现轴与轴上零件的轴向固定并传递转矩，有些还能实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。6-1 键 连 接 一、键连接的类型及特点 二、键的选择及强度计算 键是标准件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，有时也作导向零件用。 一、键连接的类型及特点: （1）、平键连接 （2）、半圆键连接 （3）、楔键连接 （4）、切向键连接 键连接的主要类型有： 按用途,平键分为：、普通平键 、薄型平键 、导向平键 、滑 键 （1）、平键连接： 横截面是正方形或矩形

2、，两侧面是工作面，顶面与轮毂上键槽底面有间隙。靠键与键槽侧面挤压传递转矩。 应用最广的键、普通平键:特点：对中性好，安装方便。 分类：按端部形状，圆头(A)、平头(B)、单圆头(C)。 A型平键 B型平键 C型平键用于静连接指状铣刀铣键槽：用于加工圆头或单圆头平键的键槽。圆盘铣刀铣键槽用于加工平头键的键槽。、薄型平键： A型 B型 C型 传递转矩能力较低，适用空心轴、薄壁轮毂或只传递运动的轴毂连接。 特点：标准薄型平键的高度约为普通平键的60%70%。分类：按端部形状，圆头(A)、平头(B)、单圆头(C)。 、导向平键： 用于轮毂移动距离不大的场合。 特点：一般用螺钉固定于轴，键与轮毂键槽采用

3、间隙配合， 轮毂可作轴向移动。分类：按端部形状，圆头(A)、平头(B)。 A型 B型 A型 B型、滑键： 应用于轮毂轴向移动距离较大的场合。特点：滑键固定在轮毂上，可随轮毂一起沿轴向移动。轴上 应铣出较长的键槽。 结构：固定方式而定。（2）、半圆键连接： 半圆键特点：键在槽中能绕键几何中心摆动，以适应轮毂键槽底面 的斜度。 两侧面为工作面，工作时，靠键与键槽侧面的挤压传递转矩。适用轻载连接或锥形轴端与轮毂连接。 （3）、楔键连接： 楔键分类： 、普通楔键：圆头(A)、平头(B)、单圆头(C)。 、钩头楔键： (圆头)A型 (平头)B型 (单圆头)C型 楔键连接特征： 楔键的上表面及轮毂键槽底面

4、各有 1：100的斜度。 键的上、下两面为工作面，键与键 槽的两侧面不接触； 靠键与键槽之间及轴与轮毂之间的 摩擦力来传递转矩。斜度1：100普通楔键钩头楔键 钩头楔键连接 仅适用于对中要求不严格，不受冲击振动或变载荷的低速轴的连接中。 楔键最好用于轴端，尤其是钩头楔键，用于不能从轮毂的另一端将键打 出的场合。 普通楔键中的平头、单圆头及钩头楔键，在轮毂装好后，将键放入 键槽并打紧，所以轴上的键槽要长些。 普通楔键中的圆头楔键，先把键放入轴上键槽中，然后打紧轮毂。(圆头)A型 (平头)B型 钩头楔键（4）、切向键连接： 切向键切向键连接特征： 工作面是两楔键沿斜面拼合后相互 平行的两窄面； 靠

5、工作面上的挤压力和轴与轮毂之 间的摩擦力来传递转矩； 键槽对轴的削弱较大，常用于直径 大于100mm的轴上； 一个切向键，只传递单向转矩；传 递双向转矩时，必须用两个切向 键，其夹角为120130。二、键的选择及强度计算： 1、键的选择 （1）、类型选择 （2）、尺寸选择 2、键连接强度计算 （1）、平键连接的强度计算 （2）、半圆键的强度计算 （3）、楔键的强度计算 （4）、切向键连接简化强度计算 3、使用键连接时应注意的问题（1）、类型选择： 根据键连接的结构特点、使用要求和工作条件选择。 、传递载荷的大小： 如：如：承重载 切向键 承轻载或锥形轴端 半圆键（1）、类型选择： 根据键连接的

6、结构特点、使用要求和工作条件选择。 、传递载荷的大小：、轴上零件是否沿轴向移动及移动距离：若轮毂可沿轴向移动：移动距离不大 导向平键移动距离较大 滑键（1）、类型选择： 根据键连接的结构特点、使用要求和工作条件选择。 、传递载荷的大小：、轴上零件是否沿轴向移动和滑动距离：、对中性要求： 好 平键连接。（1）、类型选择： 根据键连接的结构特点、使用要求和工作条件选择。 、传递载荷的大小：、轴上零件是否沿轴向移动和滑动距离：、对中性要求：、按键是否有轴向固定作用：好 平键连接。有 楔键或切向键。（1）、类型选择： 根据键连接的结构特点、使用要求和工作条件选择。 、传递载荷的大小：、轴上零件是否沿轴

7、向移动和滑动距离：、对中性要求：、按键是否有轴向固定作用：、按键装在轴上的位置：若：锥形轴端 半圆键连接轴 端 还可用钩头楔键连接 好 平键连接。有 楔键或切向键。（2）、尺寸选择 ：A型平键尺寸示意图截面尺寸(键宽b键高h)与长度L。原则：截面尺寸 按轴的直径d由标准选定。键 长 L 一般按轮毂长度来选，键长略短于或等于 轮毂长度L 。一般L（1.52）d。 导向平键的长 按轮毂长及滑动距离而定。（1）、平键连接的强度计算： 、受力分析： 平键受转矩T作用 键的侧面受挤压 截面aa受剪切a a、失效形式： 静连接 工作面被压溃或键被剪断。 常见的材料组合和按标准选取尺寸的普通平键连接。 主要

8、失效形式是工作面被压溃。 导向平键、滑键组成的动连接 主要失效形式是工作面的磨损。 工作面被压溃 键被剪断、强度计算：假定挤压应力在键长上和高度上均匀分布。则：按工作面上挤压应力校核。a a平键连接传递的转矩： 普通平键连接(静连接) 导向平建连接和滑键连接(动连接)按工作面上压力校核。 a a注意：受力面积，键的工作长度，圆头平键平头平键半圆头平键 键、轴、轮毂中最弱材料许用挤压应力、许用压力。、 若一个平键不能满足轴所传递转矩要求：考虑载荷分布不均，强度计算按1.5个键计算。 可在轴与轮毂连接处180的方向上，再布置一个平键(两个键对称分布,这样布置对轴上零件的键槽没有方向要求)。（2）、

9、半圆键的强度计算： 键的剪切强度条件： 、受力分析： 、失效形式：同平键连接。键被剪断或工作面压溃。、强度计算： 按工作面的挤压应力校核：Tdyd/2Lkb（3）、楔键的强度计算: 、受力分析：、失效形式：、强度计算： 沿键的工作长度 及沿键宽度 上的压力分布情况发生变化，压力合力不再通过轴心。 主要是相互楔紧的工作面被压溃。 yxbT则，楔键连接的挤压强度条件： 设压力沿键长均匀分布，沿键宽三角形分布。 取键与轴对轴心的受力平衡条件： 强度计算：yxbT（4）、切向键连接强度计算(简化)： 、受力分析：、失效形式：、强度计算：把键与轴看成一体。主要是工作面被压溃。yTt假定压力在键的工作面上

10、均匀分布。 取 轴心受力平衡条件： 则，切向键连接的挤压强度条件： 式中： 键的倒角。 键槽深度， ；取 。 由yTt3、使用键连接时应注意的问题： 当强度不够时，可用两个键来进行连接； 键的长度不易过长，一般应(1.61.8)d； 用双键时，平键最好轴向相隔180； 两个半圆键布置在轴的同一条母线上； 两个楔键应布置在沿轴线相隔90120； 考虑两键载荷分配不均，强度校核只按1.5个键算。 6-2 花键连接 一、花键连接的特点 二、花键连接的组成及类型 三、花键连接的计算 花键连接由具有多个键齿的轴和有相应凹槽的毂孔组成。适用于载荷较大，定心精度要求较高的静连接和动连接。一、花键连接的特点：

11、 1、优点：（1）、键齿和键槽均匀分布，连接受力均匀；（2）、轮毂上各齿间凹槽较浅，齿根应力集中较小， 对轴、轮毂强度削弱较小；（3）、齿数多，总接触面积大，可承受较大载荷；（4）、对中性好；（5）、导向性好；（6）、可用研磨方法来提高加工精度。 2、 缺点：（1）、齿根处，仍有应力集中；（2）、成本高，需用专门设备加工。 3、 用途：适用于载荷较大，定心要求较高的静连接和动连接。 二、花键连接的组成及类型： (1)、组成：由内花键和外花键组成：(2)、类型：已标准化。 按其截面的齿形，可分为： 1、矩形花键 2、渐开线花键 3、三角花键 内花键外花键花键连接 1、矩形花键： 外径定心 内径定

12、心 齿侧定心 矩形花键的定心方式： 按键齿数目和齿高，规定四个尺寸系列： 内、外径定心 定心精度不高，但利于压力在各齿侧接触面均布，适于传递较大的转矩。定心精度高，适于对中性要求高的连接。 齿侧定心（1）、轻 系 列 齿数少、齿高最低、承载力最小，多用于轻载连接或静连接1、矩形花键： 外径定心 内径定心 齿侧定心 矩形花键的定心方式： 按键齿数目和齿高，规定四个尺寸系列： 内、外径定心 定心精度不高，但利于压力在各齿侧接触面均布，适于传递较大的转矩。定心精度高，适于对中性要求高的连接。 齿侧定心（1）、轻 系 列（2）、中 系 列 齿数多些，齿高也高一些，多用于中载连接或空载下移动的动连接1、

13、矩形花键： 外径定心 内径定心 齿侧定心 矩形花键的定心方式： 按键齿数目和齿高，规定四个尺寸系列： 内、外径定心 定心精度不高，但利于压力在各齿侧接触面均布，适于传递较大的转矩。定心精度高，适于对中性要求高的连接。 齿侧定心（1）、轻 系 列（2）、中 系 列（3）、重 系 列齿数最多、齿高也最高，多用于重载连接1、矩形花键： 外径定心 内径定心 齿侧定心 矩形花键的定心方式： 按键齿数目和齿高，规定四个尺寸系列： 内、外径定心 定心精度不高，但利于压力在各齿侧接触面均布，适于传递较大的转矩。定心精度高，适于对中性要求高的连接。 齿侧定心（1）、轻 系 列（2）、中 系 列（3）、重 系 列

14、（4）、补充系列主要用于机床、汽车和拖拉机制造上2、渐开线花键： 根据齿廓分度圆压力角分类： 特点：、与矩形花键比，齿根较厚，应力集中较小，连接强度较高；、有一定自动定心作用；、花键轴用加工齿轮方法，加工花键孔的拉刀制造成本较高；、用于载荷较大、定心要求较高及尺寸较大的连接。 定心：主要以渐开线齿形定心。 3、三角花键： （1）、特点： 齿数较多，而齿较细，键强度较高； 花键孔齿形为三角形，而花键轴的齿 形为分度圆压力角等45的渐开线。 （2）、定心方式： 花键轴的内径与外径处都存在径向间隙。 用于轻载、直径小的静连接，尤其是轴与薄壁零件的连接。 SCC齿侧面定心（3）、用途：三、花键连接的计

15、算： 通常先选类型和定心方式，再按轴的直径从标准中查出尺寸，必要时，作强度校核。 1、失效形式： 通常按工作面的挤压应力进行强度计算。齿面压溃或磨损，齿根剪断或弯断。主要2、设计准则： 静连接动连接静连接动连接通常按工作面的压力进行条件性强度设计。3、强度计算： 静连接： 动连接： 假设： 载荷沿齿侧接触面上均匀分布，各齿所受压力的合力作用在平均直径 处。齿间载荷分布不均匀系数则，花键连接的强度条件： 传递转矩： 0.7 0.8花键连接许用挤压应力、许用压力可查表6-3 无键连接 一、定义： 凡轮毂与轴的连接，如不用键或花键，统称无键连接。 二、分类： 1、型面连接 2、过盈连接 3、弹性环连

16、接 1、型面连接:（1）、定义：柱形型面连接锥形型面连接（2）、分类：利用非圆截面的轴与相应轮毂孔配合构成的连接。 根据轴与毂孔的形状，常用：三维图柱形型面连接锥形型面连接此外，型面连接也采用方形、六方形等截面形状。 各类型面连接优点： 装拆方便；传递转矩时对中良好；可传递较大的转矩。缺点： 加工比较复杂，最后工序多要在专用机床磨削加工。(3)、型面连接特点：2、过盈连接： （1）、定义： （2）、特点：优点： 结构简单，定心好，承载能力高，承载变载和冲击性能好，可避免零件因开键槽而被削弱。缺点： 配合面加工精度要求较高，装配不便。 为便于装配，通常在被连接零件上加工倒角或锥面。 利用零件间的

17、过盈配合形成的连接。 可用压入、温差或液压等方法装配，通过过盈使配合面产生一定压力，并靠产生的摩擦力来传递转矩或轴向力。轴与轮毂轴与滚动轴承内圈轮芯与轴承外圈3、胀紧连接（弹性环连接）： （1）、定义： 轴和毂孔间放置的内、外锥面贴合的弹性钢环。一个胀套连接两个胀套连接 利用轴、毂孔和锥形弹性环之间接触面上产生的摩擦力来传递转矩和轴向力。（2）、常见结构： 胀套三维图一个胀套连接两个胀套连接（3）、特点和用途： 特点：、弹性环连接的定心性好；、装拆方便；、承载能力高；、可避免零件因键槽等原因而削弱；、有密封作用和安全保护作用；、配合表面的制造精度要求较高。 用途： 胀紧连接在船用螺旋桨中常用。

18、 6-4 销连接 一、定义： 标准件，常用材料是钢。可用作连接，定位零件或安全保险装置的零件。（1）、定位销： 用来固定零件之间的相对位置。（2）、连接销： 指用于连接的销，可传递不大的载荷；（3）、安全销： 指作为安全装置中的过载剪断元件的销。 二、类型： （1）、圆柱销（2）、圆锥销（3）、槽 销（4）、销 轴（5）、开口销（6）、定位销（7）、安全销（1）、圆柱销： 靠过盈配合固定在销孔中。多次拆装后，销的定位精度及可靠性会降低。 圆柱销连接圆柱销（2）、圆锥销： 具有1：50锥度，受横向力时，可以自锁。圆锥销安装方便，定位精度高，能经多次拆装，不影响定位精度。 圆锥销连接 、开尾圆锥销

19、 、端部带螺纹的圆锥销圆锥销、开尾圆锥销： 将开口撑开，保证销不会松脱，适用于有冲击、振动场合。 开尾圆锥销、端部带螺纹的圆锥销：螺尾圆锥销 内螺纹圆锥销这种销可用于盲孔或拆卸困难的场合。 (3)、槽销： 沿母线方向开有三条沟槽，将销压入孔后，沟槽产生收缩，借助材料的弹性变形，销被挤进销孔中。 能承受振动和变载荷。 圆柱槽销 圆锥槽销(4)、销轴： 销轴用于两零件铰接处，构成铰链连接。销轴通常用于开口销锁定，工作可靠，拆卸方便。 销轴(5)、开口销： 装配时，尾部的开口分开，以防脱出。除与销轴配用外，还常用于螺纹连接的防松装置中。(6)、定位销： 通常不受载荷或只受很小的载荷，不作强度校核计算。 直径按结构确定，数目一般不少于2个。销装入没入被连接件的长度，约为销直径的12倍。 定位销部分定位销(7)、安全销： 在机器过载时，安全销应被剪断。 安全销的直径应按过载时被剪断的条件确定。 安全销