1、機械設計機械設計（5 5）思考與練習思考與練習銷連接銷連接 花鍵連接花鍵連接 第五章第五章 軸轂連接軸轂連接其他軸轂連接其他軸轂連接鍵連接鍵連接 鍵連接11 1平鍵連接平鍵連接5.1 5.1 鍵鍵 連連 接接一、鍵連接及其應用一、鍵連接及其應用鍵是一種標準件，主要是實現軸與軸上零件的周向固定并傳遞轉矩，有鍵是一種標準件，主要是實現軸與軸上零件的周向固定并傳遞轉矩，有些還能實現軸上零件的軸向固定或軸向移動。些還能實現軸上零件的軸向固定或軸向移動。 鍵的類型：鍵的類型：平鍵、半圓鍵、平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵楔鍵、切向鍵原理：原理：靠鍵與鍵槽側面的擠壓傳遞轉矩。靠鍵與鍵槽側面的擠壓傳遞轉矩。工作面

2、：工作面：兩側面。兩側面。軸向承載情況：軸向承載情況：不能承受軸向力。不能承受軸向力。特點：特點：結構簡單，拆裝方便，對中性好，應用廣泛。結構簡單，拆裝方便，對中性好，應用廣泛。 普通平鍵普通平鍵 薄平鍵薄平鍵 導向平鍵導向平鍵 滑鍵滑鍵平鍵的類型平鍵的類型：5.1 5.1 鍵鍵 連連 接接（1 1）普通平鍵）普通平鍵 用于軸轂間無相對軸向運動的用于軸轂間無相對軸向運動的靜聯接靜聯接。按端部形狀分。按端部形狀分圓頭（圓頭（A A型）、平頭（型）、平頭（B B型）、單圓頭（型）、單圓頭（C C型）型） 輪轂上的鍵槽加工方法：輪轂上的鍵槽加工方法：可用可用插刀插刀或或拉刀拉刀加工。加工。軸上鍵槽的

3、加工方法軸上鍵槽的加工方法指狀銑刀加工指狀銑刀加工盤狀銑刀加工盤狀銑刀加工（2 2）薄型平鍵：）薄型平鍵：結構特點：結構特點：鍵高約為普通平鍵的鍵高約為普通平鍵的60%70%60%70%。傳遞轉矩較小。傳遞轉矩較小。 分類：分類：分為圓頭、方頭、單圓頭。分為圓頭、方頭、單圓頭。 用途：用途：適用于薄臂結構、空心軸等徑向尺寸受限制的聯接。適用于薄臂結構、空心軸等徑向尺寸受限制的聯接。（3 3）導向平鍵）導向平鍵動聯接動聯接 （4 4）滑鍵）滑鍵5.1 5.1 鍵鍵 連連 接接導向鍵導向鍵鍵不動，輪轂軸向移動鍵不動，輪轂軸向移動滑鍵滑鍵鍵隨輪轂移動鍵隨輪轂移動5.1 5.1 鍵鍵 連連 接接2 2

4、、半圓鍵、半圓鍵 半圓鍵聯接半圓鍵聯接缺點：缺點：軸上鍵槽較深，對軸的強度削弱較大。只適用于輕載連接。軸上鍵槽較深，對軸的強度削弱較大。只適用于輕載連接。原理：原理：靠鍵與鍵槽靠鍵與鍵槽側面的擠壓傳遞轉側面的擠壓傳遞轉矩。矩。工作面：工作面：兩側面。兩側面。軸向承載情況：軸向承載情況：不能承受軸向力。不能承受軸向力。特點：特點：制造簡單，工藝性好，拆裝方便，對中性好，可自動適應輪制造簡單，工藝性好，拆裝方便，對中性好，可自動適應輪 轂鍵槽的斜度。適用于錐形軸與輪轂的聯接。轂鍵槽的斜度。適用于錐形軸與輪轂的聯接。5.1 5.1 鍵鍵 連連 接接3 3、楔鍵連接、楔鍵連接原理：原理：靠鍵與鍵槽面間

5、及軸與輪轂之間的摩擦力來傳遞轉矩。靠鍵與鍵槽面間及軸與輪轂之間的摩擦力來傳遞轉矩。工作面：工作面：上下兩底面，有上下兩底面，有1 1：100100斜度（側面有間隙）斜度（側面有間隙） 。軸向承載情況：軸向承載情況：能軸向固定零件，承受單方向的軸向力。能軸向固定零件，承受單方向的軸向力。特點：特點：結構簡單，但對中性差。結構簡單，但對中性差。應用：應用：適用于低速、輕載和對傳動精度要求不高的連接。鉤頭只用于適用于低速、輕載和對傳動精度要求不高的連接。鉤頭只用于軸端聯接，如在中間用鍵槽應比鍵長軸端聯接，如在中間用鍵槽應比鍵長2 2倍才能裝入，且要裝安全罩倍才能裝入，且要裝安全罩 。普通楔鍵普通楔鍵

6、鉤頭楔鍵鉤頭楔鍵5.1 5.1 鍵鍵 連連 接接4 4、切向鍵、切向鍵原原 理：理：靠工作面上的擠壓力來傳遞轉矩。靠工作面上的擠壓力來傳遞轉矩。工作面：工作面：兩鍵沿斜面拼接后相互平行的兩個窄面兩鍵沿斜面拼接后相互平行的兩個窄面。軸向承載情況：軸向承載情況：能軸向固定零件，承受能軸向固定零件，承受單方向單方向的的軸向力。軸向力。 特點：特點：適用于大載荷，對中要求不嚴的場合。適用于大載荷，對中要求不嚴的場合。一組切向鍵一組切向鍵只能只能 傳遞傳遞單向轉矩單向轉矩，傳遞雙向轉矩傳遞雙向轉矩必須采用必須采用兩組切向鍵。兩組切向鍵。二、鍵的選擇和強度校核二、鍵的選擇和強度校核1鍵的選擇鍵的選擇bh根

7、據軸徑根據軸徑d由標準中查得，鍵的長度參考輪轂的長度確由標準中查得，鍵的長度參考輪轂的長度確定，一般應略短于輪轂長，并符合標準中規定的尺寸系列。定，一般應略短于輪轂長，并符合標準中規定的尺寸系列。 鍵的截面尺寸鍵的截面尺寸bh及鍵長及鍵長L。2 2平鍵連接的失效和強度校核平鍵連接的失效和強度校核對于普通平鍵連接（靜連接），其主要失效形式是工作面的壓潰，有時對于普通平鍵連接（靜連接），其主要失效形式是工作面的壓潰，有時也會出現鍵的剪斷，但一般只作連接的擠壓強度校核。也會出現鍵的剪斷，但一般只作連接的擠壓強度校核。對于導向平鍵連接和滑鍵連接，其主要失效形式是工作面的過度磨損，對于導向平鍵連接和滑鍵

8、連接，其主要失效形式是工作面的過度磨損，通常按工作面上的壓力進行條件性的強度校核計算。通常按工作面上的壓力進行條件性的強度校核計算。 5.1 5.1 鍵鍵 連連 接接(1)(1)類型類型(2)(2)尺寸尺寸根據鍵連接的結構特點、使用要求、工作條件根據鍵連接的結構特點、使用要求、工作條件 設鍵側面的作用力沿鍵的工作長度設鍵側面的作用力沿鍵的工作長度和高度均勻分布，則和高度均勻分布，則普通平鍵的強度條普通平鍵的強度條件件為為: : 2ppkldTklF當強度不足時，可適當增加鍵長或采用兩個鍵按當強度不足時，可適當增加鍵長或采用兩個鍵按180布置。考慮到兩布置。考慮到兩個鍵的載荷分布不均勻性，在強度

9、校核中可按個鍵的載荷分布不均勻性，在強度校核中可按1.5個鍵計算。個鍵計算。2bLlbLlLl ( (雙圓頭平鍵雙圓頭平鍵) )( (平頭平鍵平頭平鍵) )( (單圓頭平鍵單圓頭平鍵) ) pkldTp2導向平鍵和滑鍵連接的強度條件導向平鍵和滑鍵連接的強度條件為：為：例題2hk 式中：式中： p、p為許用應力與許用壓力為許用應力與許用壓力 5.1 5.1 鍵鍵 連連 接接5.1 5.1 鍵鍵 連連 接接例題：試設計減速器中直齒圓柱齒輪與軸的鍵連接。已知，裝齒輪處的軸直徑例題：試設計減速器中直齒圓柱齒輪與軸的鍵連接。已知，裝齒輪處的軸直徑d d=70mm=70mm，齒輪的輪轂寬度為，齒輪的輪轂寬

10、度為100mm100mm，齒輪傳遞的轉矩，齒輪傳遞的轉矩T T=2200N=2200Nmmmm，載，載荷有輕微的沖擊，設計此鍵連接。荷有輕微的沖擊，設計此鍵連接。解：解：(1)(1)確定鍵連接的類型確定鍵連接的類型(2)(2)確定鍵的尺寸確定鍵的尺寸(3)(3)校核鍵的強度校核鍵的強度(4) (4) 鍵的標準標記鍵的標準標記選擇選擇A A型雙圓頭普通平鍵連接型雙圓頭普通平鍵連接根據軸的直徑根據軸的直徑d d=70mm=70mm，查，查表表5-15-1得得bh=20=2012mm12mm；根據齒輪輪轂寬度根據齒輪輪轂寬度100mm100mm，查表查表5-15-1，取，取L L=90mm=90mm

11、。軸和鍵都選用鋼材，其許用擠壓應力軸和鍵都選用鋼材，其許用擠壓應力 p p=100120MPa=100120MPa，在此取，在此取 p p=110MPa=110MPa。pp222 2200149.7(MPa)110(MPa)1290207022TThkldLb d此鍵強度不夠，現采用雙鍵連接，相隔此鍵強度不夠，現采用雙鍵連接，相隔180180布置，考慮到兩個鍵的載布置，考慮到兩個鍵的載荷分布不均勻性，鍵的工作長度為荷分布不均勻性，鍵的工作長度為1.51.570=105mm70=105mm，重新校核強度：，重新校核強度：pp22 220099.8(MPa)110(MPa)6 105 70Tkld

12、鍵鍵202090GB/T1096-197790GB/T1096-1977 花鍵連接是將具有均布的多個凸齒的軸置于輪轂相應的凹槽中所構成的連接。花鍵連接是將具有均布的多個凸齒的軸置于輪轂相應的凹槽中所構成的連接。花鍵連接是多齒傳遞載荷，故比平鍵連接的承載能力高，定心性和花鍵連接是多齒傳遞載荷，故比平鍵連接的承載能力高，定心性和 導向性好，對軸的削弱小導向性好，對軸的削弱小( (齒淺、應力集中小齒淺、應力集中小) )；花鍵連接一般用于定心精度要求高和載荷較大的地方。花鍵連接一般用于定心精度要求高和載荷較大的地方。花鍵加工需用專門的設備和工具，成本較高。花鍵加工需用專門的設備和工具，成本較高。5.2

13、 5.2 花花 鍵鍵 連連 接接一、花鍵的類型與應用一、花鍵的類型與應用工作面工作面：鍵齒兩側面：鍵齒兩側面特點：特點：分類：分類：p矩形花鍵矩形花鍵p漸開線花鍵漸開線花鍵小徑定心，定心精度較高；性質簡單，加工方便。小徑定心，定心精度較高；性質簡單，加工方便。齒形定心，自動定心；與漸開線齒輪相比，齒高齒形定心，自動定心；與漸開線齒輪相比，齒高較小，壓力角較大。較小，壓力角較大。內花鍵內花鍵外花鍵外花鍵二、花鍵連接的強度計算二、花鍵連接的強度計算失效形式失效形式： 假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，且壓力的假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，且壓力的合力合力F作用在平均直徑作用在平均直徑dm處，并引入

14、載荷分配不均處，并引入載荷分配不均勻系數勻系數y y，則花鍵連接的強度校核式為：，則花鍵連接的強度校核式為：pm3p102yzhldT靜連接靜連接： pzhldTpm3102y動連接動連接：8 . 07 . 0y上兩式中上兩式中: :p p 、 p p 為花鍵連接的許用擠壓應力為花鍵連接的許用擠壓應力和許用壓力和許用壓力5.2 5.2 花花 鍵鍵 連連 接接工作面過度磨損（工作面過度磨損（動連接動連接）。）。工作面被壓潰（工作面被壓潰（靜連接靜連接）鍵的工作高度為：鍵的工作高度為：矩形花鍵：矩形花鍵：CdDh22漸開線花鍵：漸開線花鍵：=30=30，h= =m=45=45，h=0.8=0.8m

15、鍵的平均直徑為：鍵的平均直徑為：矩形花鍵矩形花鍵: :2mDdd漸開線花鍵漸開線花鍵: :mrdd 定位銷定位銷聯接銷聯接銷安全銷安全銷 用于固定零件之間的相對位置（定位銷）用于固定零件之間的相對位置（定位銷） 用于軸轂聯接（連接銷）用于軸轂聯接（連接銷） 用于安全裝置中的過載剪斷元件（安全銷）用于安全裝置中的過載剪斷元件（安全銷）一、銷的作用一、銷的作用 5.3 5.3 銷銷 連連 接接 2. 2. 圓錐銷圓錐銷1.1. 圓柱銷圓柱銷靠過盈配合固定在銷孔中，經多次拆卸會降低其靠過盈配合固定在銷孔中，經多次拆卸會降低其定位精度和可靠性。定位精度和可靠性。具有具有1:501:50的錐度，在受橫向

16、力時可以自鎖。它安的錐度，在受橫向力時可以自鎖。它安裝方便，定位精度高，可多次裝拆而不影響定位裝方便，定位精度高，可多次裝拆而不影響定位精度。精度。端部帶螺紋的圓錐銷可用于盲端部帶螺紋的圓錐銷可用于盲孔或拆卸困難的場合孔或拆卸困難的場合二、銷的種類及應用二、銷的種類及應用5.3 5.3 銷銷 連連 接接 3. 3. 帶螺紋圓柱槽的圓錐銷帶螺紋圓柱槽的圓錐銷適用于有沖擊、振動和高速運行的場合適用于有沖擊、振動和高速運行的場合5.3 5.3 銷銷 連連 接接4. 4. 開尾圓錐銷開尾圓錐銷5.5.槽銷槽銷上有輾壓或模鍛出的三條縱向溝槽，將槽銷上有輾壓或模鍛出的三條縱向溝槽，將槽銷打入銷孔后，由于材

17、料的彈性使銷擠壓在銷打入銷孔后，由于材料的彈性使銷擠壓在銷孔中，不易松脫。因而適用于有振動、變載孔中，不易松脫。因而適用于有振動、變載荷和經常拆裝的場合。荷和經常拆裝的場合。6.6.彈性圓柱銷彈性圓柱銷7.7.開口銷開口銷用彈簧鋼帶卷制而成，具有很好的彈性，可以用彈簧鋼帶卷制而成，具有很好的彈性，可以均勻地擠緊在孔中，對配合精度要求不高，可均勻地擠緊在孔中，對配合精度要求不高，可多次裝拆。但剛性差，不適于高精度定位用。多次裝拆。但剛性差，不適于高精度定位用。結構簡單，工作可靠，裝拆方便。主要用于結構簡單，工作可靠，裝拆方便。主要用于螺紋聯接的防松，還用于軸銷端部鎖定零件。螺紋聯接的防松，還用于

18、軸銷端部鎖定零件。5.3 5.3 銷銷 連連 接接銷的材料為銷的材料為35、45鋼（開口銷為低碳鋼），許用應力鋼（開口銷為低碳鋼），許用應力t t=80MPa，許用，許用擠壓應力擠壓應力 p與鍵連接的擠壓應力相同。與鍵連接的擠壓應力相同。 型面連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型面連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連接，它是無鍵連接的一種型式。以傳遞運動和轉矩的可拆連接，它是無鍵連接的一種型式。在家用機械、辦公機械等中，采用了大量的壓鑄、注塑零件。要注塑在家用機械、辦公機械等中，采用了大量的壓鑄、注塑零件。要注塑出各種各樣的非圓

19、形孔是毫無困難的，故型面連接的應用獲得了發展。應出各種各樣的非圓形孔是毫無困難的，故型面連接的應用獲得了發展。應用較多的是帶切口圓形和正六邊形型面。用較多的是帶切口圓形和正六邊形型面。一、型面連接一、型面連接5.4 5.4 其他軸轂連接簡介其他軸轂連接簡介特點：特點：對中好對中好, ,沒有鍵槽引起的應力集中，可傳遞大的轉矩，裝拆方便，但沒有鍵槽引起的應力集中，可傳遞大的轉矩，裝拆方便，但加工復雜，應用不普遍。加工復雜，應用不普遍。 脹緊連接是在轂孔與軸之間裝入脹緊連接套（簡稱脹套），在軸向力脹緊連接是在轂孔與軸之間裝入脹緊連接套（簡稱脹套），在軸向力作用下，同時脹緊軸與轂而構成的一種靜連接。作用下，同時脹緊軸與轂而構成的一種靜連接。二、脹緊連接二、脹緊連接 當擰緊螺母或螺釘時，在軸向力作用下，內、外脹套互相楔緊，內脹當擰緊螺母或螺釘時，在軸向力作用下，內、外脹套互相楔緊，內脹套縮小箍緊軸，外脹套脹大而撐緊輪轂，使接觸面間產生壓緊力。工作