1、5.1 5.1 鍵聯接鍵聯接 第第5 5章章 軸轂聯接軸轂聯接5.5.2 花鍵聯接花鍵聯接 5.5.3 無鍵聯接無鍵聯接 5.5.4 銷聯接銷聯接 （一）鍵聯接的功能、分類、結構型式及應用（一）鍵聯接的功能、分類、結構型式及應用類型：類型：平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵等。平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵等。5.1 鍵聯接鍵聯接作用：作用：實現軸和軸上零件的周向固定以傳遞扭矩，有實現軸和軸上零件的周向固定以傳遞扭矩，有 些類型的鍵還可實現軸上零件的軸向固定或軸些類型的鍵還可實現軸上零件的軸向固定或軸 向移動。向移動。 1. 1. 平鍵聯接平鍵聯接特點：特點： 鍵的兩個側面是工作面，鍵的兩個側面是工作面，

2、間隙間隙 結構簡單、裝拆方便、對中性較好。結構簡單、裝拆方便、對中性較好。側壁的擠壓傳遞扭矩。側壁的擠壓傳遞扭矩。工作時依靠鍵與鍵槽工作時依靠鍵與鍵槽 不能軸向固定零件。不能軸向固定零件。 5.1 鍵聯接鍵聯接平鍵平鍵薄型平鍵薄型平鍵普通平鍵普通平鍵導向平鍵導向平鍵滑鍵滑鍵軸軸工作面工作面T平鍵平鍵薄型平鍵薄型平鍵普通平鍵普通平鍵導向平鍵導向平鍵滑鍵滑鍵-用于靜聯接用于靜聯接-用于動聯接用于動聯接5.1 鍵聯接鍵聯接 普通平鍵普通平鍵單圓頭單圓頭 ( C 型型 )圓圓 頭頭 ( A 型型 )平平 頭頭 ( B 型型 )A型型B型型C型型5.1 鍵聯接鍵聯接盤銑刀盤銑刀 -用指狀銑刀加工，固定良

3、好，軸槽應力集中大。用指狀銑刀加工，固定良好，軸槽應力集中大。圓頭普通平鍵圓頭普通平鍵-用盤銑刀加工，軸的應力集中小。用盤銑刀加工，軸的應力集中小。平頭普通平鍵平頭普通平鍵-常用于軸端。常用于軸端。單圓頭普通平鍵單圓頭普通平鍵5.1 鍵聯接鍵聯接普通平鍵應用最廣。普通平鍵應用最廣。薄型平鍵與普通平鍵的主要區別：薄型平鍵與普通平鍵的主要區別： 鍵的高度約為普通平鍵的鍵的高度約為普通平鍵的70% 60%，因而傳遞，因而傳遞扭矩的能力較低，常用于薄壁結構、空心軸及一些徑扭矩的能力較低，常用于薄壁結構、空心軸及一些徑向尺寸受到限制的場合。向尺寸受到限制的場合。起鍵螺孔起鍵螺孔固定螺釘固定螺釘潘存云教授

4、研制起鍵螺孔起鍵螺孔固定螺釘固定螺釘導向平鍵導向平鍵滑鍵滑鍵 長度較長，需用螺釘固定。長度較長，需用螺釘固定。特點：特點： 可實現軸上零件的軸向移動，可實現軸上零件的軸向移動，構成動聯接。構成動聯接。如變速箱內的滑移齒輪如變速箱內的滑移齒輪導向平鍵導向平鍵-用于動聯接用于動聯接雙勾頭滑鍵雙勾頭滑鍵結構特點：結構特點：兩端有勾頭，鍵固定在輪轂上，鍵短，槽長。兩端有勾頭，鍵固定在輪轂上，鍵短，槽長。潘存云教授研制單圓勾頭滑鍵單圓勾頭滑鍵結構特點：結構特點：單圓勾頭，嵌入輪轂中。單圓勾頭，嵌入輪轂中。潘存云教授研制導向平鍵和滑鍵的區別：導向平鍵和滑鍵的區別：導向平鍵導向平鍵-固定在軸槽中，用于軸向移

5、動量較小的場合。固定在軸槽中，用于軸向移動量較小的場合。滑鍵滑鍵-固定在輪轂上，用于軸向移動量較大的場合。固定在輪轂上，用于軸向移動量較大的場合。5.1 鍵聯接鍵聯接2. 半圓鍵聯接半圓鍵聯接優點：優點：工藝性好，裝配方便。工藝性好，裝配方便。特別適用于錐形軸端的聯接。特別適用于錐形軸端的聯接。工作面工作面因半圓鍵能在軸槽中擺動以適應輪轂槽底面。缺點：缺點：對軸的削弱較大，只適用對軸的削弱較大，只適用于輕載聯接。于輕載聯接。5.1 鍵聯接鍵聯接安裝時用安裝時用力打入力打入工作面工作面3. 楔鍵聯接楔鍵聯接特點：特點： 鍵的上下兩面為工作面。工作時，依靠鍵的鍵的上下兩面為工作面。工作時，依靠鍵的

6、楔緊作用來傳遞扭矩。楔緊作用來傳遞扭矩。 能承受單方向的軸向力。能承受單方向的軸向力。 對中性較差。對中性較差。鍵楔緊后，軸和輪轂的配合產生偏心和偏斜。應用：應用：僅適用于定心精度不高和低轉速僅適用于定心精度不高和低轉速 的場合的場合工作面工作面斜度斜度 1 1：100100拆卸空間拆卸空間楔鍵楔鍵普通楔鍵普通楔鍵鉤頭楔鍵鉤頭楔鍵5.1 鍵聯接鍵聯接d斜度斜度1 1：100100在重型機械中常采用在重型機械中常采用切向鍵切向鍵 - - 一對楔鍵組成。一對楔鍵組成。裝配時將兩楔鍵楔緊，鍵的窄面是工作面，所產生的壓力沿切向方向分布，窄面窄面工作面工作面工作面工作面特點：特點： 鍵的窄面為工作面。工

7、作時，靠工作面上的鍵的窄面為工作面。工作時，靠工作面上的擠壓力和軸與輪轂間的摩擦力傳遞轉矩。擠壓力和軸與輪轂間的摩擦力傳遞轉矩。 承載能力很大。承載能力很大。應用：應用： 由于鍵槽對軸的削弱較大，故常用于直徑大于由于鍵槽對軸的削弱較大，故常用于直徑大于 100 mm的軸上。如大型帶輪、大型飛輪等。的軸上。如大型帶輪、大型飛輪等。T4. 切向鍵聯接切向鍵聯接120 130 當傳遞雙向扭矩時，需兩對切向鍵分布當傳遞雙向扭矩時，需兩對切向鍵分布成成120 130 5.1 鍵聯接鍵聯接T( (二二) ) 鍵的選擇和鍵聯接的強度計算鍵的選擇和鍵聯接的強度計算1. 鍵的選擇鍵的選擇類型選擇類型選擇尺寸選擇

8、尺寸選擇-根據聯接的特點、使用要求和工作條件選定根據聯接的特點、使用要求和工作條件選定剖面尺寸剖面尺寸（bh）鍵長鍵長 L L-按軸徑按軸徑d 從標準中查取從標準中查取-L輪轂長度輪轂長度 （表（表6-1）選定的鍵長應符合標選定的鍵長應符合標準規定的長度系列準規定的長度系列5.1 鍵聯接鍵聯接導向平鍵的鍵長導向平鍵的鍵長L-L-按輪轂的長度及其滑動距離而定。按輪轂的長度及其滑動距離而定。5.1 鍵聯接鍵聯接6 8 8 10 1012 1217 1722 2230 3038 38442 2 3 3 4 4 5 5 6 6 8 7 10 8 12 8普通平鍵和普通楔鍵的主要尺寸普通平鍵和普通楔鍵的

9、主要尺寸軸的直徑軸的直徑d d 6，8，10，12，14，16，18，20，22，25，28，32，36，40，45，50，56，63，70，80，90，100，110，125，140，180，200，220，250鍵的長度鍵的長度 系列系列L鍵寬鍵寬b b鍵高鍵高h h軸的直徑軸的直徑d d 鍵寬鍵寬b b鍵高鍵高h h4450 5058 5865 6575 7585 8595 95110 110130149 1610 1811 2012 2214 2514 1816 32 18普通平鍵和鍵槽尺寸普通平鍵和鍵槽尺寸（GB/T1095-2003、GB1096-2003） A型型B型型C型型bh

10、R=b/2C 45或或r1LLLbhbtd- -tbt1d+t1標記實例標記實例： 圓頭普通平鍵圓頭普通平鍵( (A型型):): 鍵鍵16100 GB/T 1096-2003 方頭普通平鍵方頭普通平鍵( (B型型):): 鍵鍵B16100 GB/T 1096-2003單圓頭普通平鍵單圓頭普通平鍵( (C型型) :) : 鍵鍵C16100 GB/T 1096-2003db*L2. 鍵聯接的強度計算鍵聯接的強度計算 主要失效形式：主要失效形式：導向平鍵聯接導向平鍵聯接（動聯接）（動聯接）平鍵聯接平鍵聯接普通平鍵聯接普通平鍵聯接（靜聯接）（靜聯接）-工作面的壓潰工作面的壓潰-工作面的磨損工作面的磨損

11、平鍵聯接受力情況平鍵聯接受力情況dTFF（1） 平鍵聯接的強度計算平鍵聯接的強度計算 （1） 平鍵聯接的強度校核平鍵聯接的強度校核 p d h l2T=普通平鍵聯接的擠壓強度條件：普通平鍵聯接的擠壓強度條件：p =Fk ldbdTFFT=Fd2d2k =h2h5.1 鍵聯接鍵聯接p d k l2Tp =滑鍵、導向平鍵聯接的強度條件：滑鍵、導向平鍵聯接的強度條件：式中式中： h-鍵的高度，鍵的高度， l -鍵的工作長度，鍵的工作長度，Ll=L-bl=LbA型型bB型型l p 、 p -許用擠壓應力、許用壓力，見表許用擠壓應力、許用壓力，見表普通平鍵聯接的擠壓強度條件：普通平鍵聯接的擠壓強度條件：

12、p d k l2T=p =Fk l5.1 鍵聯接鍵聯接計算依據是磨損，應限制壓強： 鋼鋼 125150 100120 6090鍵聯接的許用擠壓應力、許用壓力鍵聯接的許用擠壓應力、許用壓力 許用值許用值 輪轂材料輪轂材料靜載荷靜載荷 輕微沖擊輕微沖擊 沖沖 擊擊載載 荷荷 性性 質質 鑄鐵鑄鐵 7080 5060 3045 鋼鋼 50 40 30 p p 5.1 鍵聯接鍵聯接（2） 半圓鍵聯接強度計算半圓鍵聯接強度計算bdTlkFyd/2-只用于靜聯接，失效形式為工作面被壓潰只用于靜聯接，失效形式為工作面被壓潰5.1 鍵聯接鍵聯接（1） 平鍵聯接強度計算平鍵聯接強度計算 按工作面的擠壓應力進行強

13、度校核計算注意：注意： 接觸高度接觸高度 k 應根據鍵的尺寸從標準中查取。應根據鍵的尺寸從標準中查取。 工作長度近似地取其等于鍵的公稱長度：工作長度近似地取其等于鍵的公稱長度：l = L。p MPa kl d 2Tp =d 若強度不時，可采用雙鍵聯接。考慮到載荷分布的若強度不時，可采用雙鍵聯接。考慮到載荷分布的不均勻性，不均勻性，校核強度時按校核強度時按1.5個鍵計算個鍵計算。雙鍵布置規則：雙鍵布置規則：平鍵：平鍵： 按按180180布置；布置；半圓鍵：半圓鍵： 同一條母線上；同一條母線上；楔鍵：楔鍵： 夾角成夾角成120 130 120 130 5.1 鍵聯接鍵聯接花鍵聯接花鍵聯接-多鍵聯接

14、多鍵聯接組成：組成：外花鍵、內花鍵外花鍵、內花鍵優點：優點：2) 2) 齒槽淺，對軸的削弱、應力集中小齒槽淺，對軸的削弱、應力集中小; ;1) 1) 多齒傳遞載荷，承載能力高多齒傳遞載荷，承載能力高; ;4) 4) 軸上零件與軸的對中性好；導向性好軸上零件與軸的對中性好；導向性好; ; 對動聯接很重要3) 3) 可用磨削方法提高加工精度及聯接質量。可用磨削方法提高加工精度及聯接質量。缺點：缺點：齒根仍有應力集中、需專齒根仍有應力集中、需專 用設備制造，成本高。用設備制造，成本高。（一）（一） 類型、特點和應用類型、特點和應用5.2 花花鍵聯接鍵聯接應用：應用：定心精度要求高、載荷大、或經常滑移

15、的聯接。定心精度要求高、載荷大、或經常滑移的聯接。-制造容易，應用最廣。制造容易，應用最廣。-用于高強度聯接。用于高強度聯接。類型類型矩形花鍵矩形花鍵 漸開線花鍵漸開線花鍵 5.2 花鍵聯接花鍵聯接1. 矩形花鍵矩形花鍵輕系列：輕系列：-承載能力較小，多用于靜聯接和輕載聯接；承載能力較小，多用于靜聯接和輕載聯接；按齒高的不同，矩形花鍵的齒型尺寸在標準中規定了兩個系列，中系列：中系列：-用于中等載荷的聯接。用于中等載荷的聯接。定心方式：定心方式：小徑定心小徑定心-精度高，穩定性好。精度高，穩定性好。2. 漸開線花鍵漸開線花鍵 有有=30 ，=45 兩種，對應的齒頂高分別為：兩種，對應的齒頂高分別

16、為：定心方式：定心方式：齒形定心齒形定心-具有自動定心作用，受力均勻。具有自動定心作用，受力均勻。 h* = 0.5m h* = 0.4m=30 df=45 df特點：特點：制造工藝性好，制造精度較高，齒根強度高，制造工藝性好，制造精度較高，齒根強度高， 易于定心。常用于傳遞大扭矩和大軸徑的場合。易于定心。常用于傳遞大扭矩和大軸徑的場合。2. 漸開線花鍵漸開線花鍵 有有=30 ，=45 兩種，對應的齒頂高分別為：兩種，對應的齒頂高分別為： h*=0.5m h*= 0.4m=30 df=45 df =45=45的花鍵工作面高度較小，承載能力較低，多的花鍵工作面高度較小，承載能力較低，多用于載荷較

17、輕，直徑較小的靜聯接。特別適用于薄壁用于載荷較輕，直徑較小的靜聯接。特別適用于薄壁零件的聯接。零件的聯接。二、花鍵聯接強度計算二、花鍵聯接強度計算失效形式：失效形式：工作面被壓潰（靜聯接）工作面被壓潰（靜聯接） 工作面過度磨損（動聯接）工作面過度磨損（動聯接）花鍵聯接既可做成靜聯接，也可做成動聯接。花鍵聯接既可做成靜聯接，也可做成動聯接。一般只驗算擠壓強度和耐磨性。一般只驗算擠壓強度和耐磨性。5.2 花鍵聯接花鍵聯接5.3 無鍵聯接無鍵聯接 型面聯接是用非圓截面的柱面體或錐面體的軸與型面聯接是用非圓截面的柱面體或錐面體的軸與相同輪廓的轂孔配合以傳遞運動和轉矩的可拆聯接，相同輪廓的轂孔配合以傳遞

18、運動和轉矩的可拆聯接，它是無鍵聯接的一種型式。它是無鍵聯接的一種型式。（一）型面聯接（一）型面聯接凡是軸與轂的聯接不用鍵或花鍵時凡是軸與轂的聯接不用鍵或花鍵時-無鍵聯接無鍵聯接配合部配合部分形狀分形狀柱體柱體錐體錐體-只能傳遞扭矩只能傳遞扭矩-能同時傳遞扭矩和軸向力，用于能同時傳遞扭矩和軸向力，用于不允許有間隙和要求高可靠性的場合不允許有間隙和要求高可靠性的場合但隨著成型工藝的發展，促進了型面聯接的應用。 由于型面聯接要用到非圓形孔，以前因其加工困難，限制了型面聯接的應用。1) 1) 裝拆方便，對中性好；裝拆方便，對中性好；特點：特點：2) 2) 聯接面上沒有鍵槽和尖角，減少了應力集中；聯接面

19、上沒有鍵槽和尖角，減少了應力集中；3) 3) 可傳遞較大的扭矩；可傳遞較大的扭矩；4) 4) 切削加工有難度，不易保證配合精度。目前應用還不廣泛。切削加工有難度，不易保證配合精度。目前應用還不廣泛。 脹緊聯接是在軸與轂孔之間裝配一個或幾個脹緊脹緊聯接是在軸與轂孔之間裝配一個或幾個脹緊聯接套，在軸向力的作用下，同時脹緊軸與轂產生壓聯接套，在軸向力的作用下，同時脹緊軸與轂產生壓緊力，靠摩擦力傳遞轉矩和軸向力的一種靜聯接。緊力，靠摩擦力傳遞轉矩和軸向力的一種靜聯接。（二）脹緊聯接（二）脹緊聯接 結構類型：結構類型：Z1型脹套、型脹套、Z2型脹套型脹套5.3 無鍵聯接無鍵聯接兩個脹緊套兩個脹緊套一個脹

20、緊套一個脹緊套1) Z1型脹套型脹套2) Z2型脹套型脹套 Z2型脹套中，與軸或轂孔貼合的套筒均有縱向間隙，以利于變形和脹緊。擰緊聯接螺釘，便可以將軸和轂脹緊。優點：優點： 定心好、裝拆方便，引起的應力集中較小，承載定心好、裝拆方便，引起的應力集中較小，承載能力較高，并且有安全保護作用。能力較高，并且有安全保護作用。缺點：缺點： 由于軸與轂孔之間要安裝脹套，有時應用受結構由于軸與轂孔之間要安裝脹套，有時應用受結構尺寸的限制。尺寸的限制。5.3 無鍵聯接無鍵聯接5.4 5.4 銷聯接銷聯接作用：作用：固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。按用途分

21、按用途分類類型型定位銷定位銷按形狀分按形狀分定位銷：定位銷：用來固定零件之間的相對位置，它是組合加用來固定零件之間的相對位置，它是組合加工和裝配時的重要輔助零件。通常不受載荷或只受很工和裝配時的重要輔助零件。通常不受載荷或只受很小的載荷，故不作強度校核計算，其直徑按結構確定，小的載荷，故不作強度校核計算，其直徑按結構確定，數目一般不少于數目一般不少于2 2個。個。5.5.4 銷聯接銷聯接作用：作用：固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。按用途分按用途分類類型型定位銷定位銷聯接銷聯接銷按形狀分按形狀分聯接銷：聯接銷：用來實現兩零件之間的聯接，可用

22、來傳遞不大用來實現兩零件之間的聯接，可用來傳遞不大的載荷。其類型可根據工作要求選定，其尺寸可根據聯的載荷。其類型可根據工作要求選定，其尺寸可根據聯接的結構特點按經驗或規范確定。必要時再按剪切和擠接的結構特點按經驗或規范確定。必要時再按剪切和擠壓強度條件進行校核計算。壓強度條件進行校核計算。作用：作用：固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。按用途分按用途分類類型型定位銷定位銷安全銷安全銷聯接銷聯接銷按形狀分按形狀分安全銷：安全銷：作為安全裝置中的過載剪切元件。安全銷在作為安全裝置中的過載剪切元件。安全銷在過載時被剪斷，因此，銷的直徑應按剪切條件確定。過載時被剪斷，因此，銷的直徑應按剪切條件確定。為了確保