《机械设计》-课件-第六章-键连接资料.ppt

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1、第六章第六章 键联接和花键联接键联接和花键联接 定义定义定义定义：用键作为联接件，把轴和轴上零件的轮毂联接起来。：用键作为联接件，把轴和轴上零件的轮毂联接起来。：用键作为联接件，把轴和轴上零件的轮毂联接起来。：用键作为联接件，把轴和轴上零件的轮毂联接起来。作用作用作用作用：传递转矩，实现轴上零件的周向固定，有时可实现轴上：传递转矩，实现轴上零件的周向固定，有时可实现轴上：传递转矩，实现轴上零件的周向固定，有时可实现轴上：传递转矩，实现轴上零件的周向固定，有时可实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。零件的轴向固定或轴向滑动的导向。零件的轴向固定或轴向滑动的导向。零件的轴向固定或轴向滑动的导向。

2、类型类型类型类型：键联接、花键联接、过盈配合联接、无键联接等。：键联接、花键联接、过盈配合联接、无键联接等。：键联接、花键联接、过盈配合联接、无键联接等。：键联接、花键联接、过盈配合联接、无键联接等。8.1 8.1 键联接键联接(1)(1)(1)(1)平键联接平键联接平键联接平键联接：分为：分为：分为：分为普通平键联接普通平键联接普通平键联接普通平键联接、导向平键导向平键导向平键导向平键普通平键联接普通平键联接普通平键联接普通平键联接特点：特点：特点：特点：1 1 1 1）工作原理：以键两侧作工作面，依靠工作面上的挤）工作原理：以键两侧作工作面，依靠工作面上的挤）工作原理：以键两侧作工作面，依

3、靠工作面上的挤）工作原理：以键两侧作工作面，依靠工作面上的挤压传递转矩；压传递转矩；压传递转矩；压传递转矩；2 2 2 2）键的顶部与槽的底部有间隙，因此对中性较好；）键的顶部与槽的底部有间隙，因此对中性较好；）键的顶部与槽的底部有间隙，因此对中性较好；）键的顶部与槽的底部有间隙，因此对中性较好；3 3 3 3）结构简单，装拆方便；）结构简单，装拆方便；）结构简单，装拆方便；）结构简单，装拆方便；4 4 4 4）轴上零件不能沿轴线滑移，因此为静联接。）轴上零件不能沿轴线滑移，因此为静联接。）轴上零件不能沿轴线滑移，因此为静联接。）轴上零件不能沿轴线滑移，因此为静联接。类型类型类型类型：圆头键（

4、：圆头键（：圆头键（：圆头键（A A A A型）：轴上键槽端部的应力集中大，键固型）：轴上键槽端部的应力集中大，键固型）：轴上键槽端部的应力集中大，键固型）：轴上键槽端部的应力集中大，键固定较好，能传递较大力；定较好，能传递较大力；定较好，能传递较大力；定较好，能传递较大力；平头键（平头键（平头键（平头键（B B B B型）：应力集中小，键在键槽中固定较差，常用型）：应力集中小，键在键槽中固定较差，常用型）：应力集中小，键在键槽中固定较差，常用型）：应力集中小，键在键槽中固定较差，常用在轴的中部或端部，对于尺寸大的键，宜用紧定螺钉固定在轴的中部或端部，对于尺寸大的键，宜用紧定螺钉固定在轴的中部

5、或端部，对于尺寸大的键，宜用紧定螺钉固定在轴的中部或端部，对于尺寸大的键，宜用紧定螺钉固定在轴上；在轴上；在轴上；在轴上；单圆头键（单圆头键（单圆头键（单圆头键（C C C C型）：常用在端部。型）：常用在端部。型）：常用在端部。型）：常用在端部。平键联接平键联接平键联接平键联接导向平键导向平键导向平键导向平键特点：特点：特点：特点：具有普通平键特点外，具有普通平键特点外，具有普通平键特点外，具有普通平键特点外，1 1 1 1）轴上零件可作轴向移动，键起导向作用，动联接；）轴上零件可作轴向移动，键起导向作用，动联接；）轴上零件可作轴向移动，键起导向作用，动联接；）轴上零件可作轴向移动，键起导向

6、作用，动联接；2 2 2 2）键较普通平键长，键必须用螺钉固定在键槽中；）键较普通平键长，键必须用螺钉固定在键槽中；）键较普通平键长，键必须用螺钉固定在键槽中；）键较普通平键长，键必须用螺钉固定在键槽中；3 3 3 3）有）有）有）有A A A A、B B B B两种型式。两种型式。两种型式。两种型式。(2)(2)(2)(2)半圆键联接半圆键联接半圆键联接半圆键联接特点特点特点特点：1 1 1 1）工作面为键的侧面，）工作面为键的侧面，）工作面为键的侧面，）工作面为键的侧面，依靠键与键槽侧面的挤压依靠键与键槽侧面的挤压依靠键与键槽侧面的挤压依靠键与键槽侧面的挤压传递转矩；传递转矩；传递转矩；传

7、递转矩；2 2 2 2）自动调整；）自动调整；）自动调整；）自动调整；3 3 3 3）键槽对轴的削弱较大。）键槽对轴的削弱较大。）键槽对轴的削弱较大。）键槽对轴的削弱较大。用途用途用途用途：1 1 1 1）主要用于锥形轴端联接；）主要用于锥形轴端联接；）主要用于锥形轴端联接；）主要用于锥形轴端联接；2 2 2 2）轻载联接。）轻载联接。）轻载联接。）轻载联接。(3)(3)(3)(3)楔键联接楔键联接楔键联接楔键联接 特点：特点：特点：特点：1 1 1 1）键顶部和底部作工作面，依靠楔紧产生的摩擦力传）键顶部和底部作工作面，依靠楔紧产生的摩擦力传）键顶部和底部作工作面，依靠楔紧产生的摩擦力传）键

8、顶部和底部作工作面，依靠楔紧产生的摩擦力传递转矩；递转矩；递转矩；递转矩；2 2 2 2）安装后，孔的中心与轴的中心有偏心，对中性不好。）安装后，孔的中心与轴的中心有偏心，对中性不好。）安装后，孔的中心与轴的中心有偏心，对中性不好。）安装后，孔的中心与轴的中心有偏心，对中性不好。用途：用途：用途：用途：用在轻载、对中性要求不高的联接。用在轻载、对中性要求不高的联接。用在轻载、对中性要求不高的联接。用在轻载、对中性要求不高的联接。类型：类型：类型：类型：普通楔键（圆头、平头和单圆头）、钩头楔键。普通楔键（圆头、平头和单圆头）、钩头楔键。普通楔键（圆头、平头和单圆头）、钩头楔键。普通楔键（圆头、平

9、头和单圆头）、钩头楔键。（4 4 4 4）平键的尺寸选择和强度计算）平键的尺寸选择和强度计算）平键的尺寸选择和强度计算）平键的尺寸选择和强度计算 键为键为键为键为标准件标准件标准件标准件，其设计为选择性设计，包括类型选择和尺寸选择。，其设计为选择性设计，包括类型选择和尺寸选择。，其设计为选择性设计，包括类型选择和尺寸选择。，其设计为选择性设计，包括类型选择和尺寸选择。1 1 1 1键联接的类型选择键联接的类型选择键联接的类型选择键联接的类型选择根据联接的工作和使用要求，结合各类键联接的特点选择键的根据联接的工作和使用要求，结合各类键联接的特点选择键的根据联接的工作和使用要求，结合各类键联接的特

10、点选择键的根据联接的工作和使用要求，结合各类键联接的特点选择键的类型（传递转矩要求、对中性要求、轴上零件是否要求滑移、类型（传递转矩要求、对中性要求、轴上零件是否要求滑移、类型（传递转矩要求、对中性要求、轴上零件是否要求滑移、类型（传递转矩要求、对中性要求、轴上零件是否要求滑移、轴上零件位置要求，是否要求承受轴向力），一般优先选用轴上零件位置要求，是否要求承受轴向力），一般优先选用轴上零件位置要求，是否要求承受轴向力），一般优先选用轴上零件位置要求，是否要求承受轴向力），一般优先选用普通平键的普通平键的普通平键的普通平键的A A A A型键，再考虑型键，再考虑型键，再考虑型键，再考虑C C C

11、 C型键型键型键型键 。2 2 2 2键尺寸的选择键尺寸的选择键尺寸的选择键尺寸的选择包括截面尺寸（键的宽度包括截面尺寸（键的宽度包括截面尺寸（键的宽度包括截面尺寸（键的宽度b b b b、高度、高度、高度、高度h h h h）和长度）和长度）和长度）和长度L L L L。根据轴的直径，从标准中选择确定根据轴的直径，从标准中选择确定根据轴的直径，从标准中选择确定根据轴的直径，从标准中选择确定b b b b和和和和h h h h；根据轴上零件的轮；根据轴上零件的轮；根据轴上零件的轮；根据轴上零件的轮毂宽度毂宽度毂宽度毂宽度B B B B来初定键的长度，再标准化。来初定键的长度，再标准化。来初定键

12、的长度，再标准化。来初定键的长度，再标准化。但导向平键则按轮毂的长度及其移动距离确定键长。但导向平键则按轮毂的长度及其移动距离确定键长。但导向平键则按轮毂的长度及其移动距离确定键长。但导向平键则按轮毂的长度及其移动距离确定键长。键的键的键的键的标记标记标记标记示例：键（示例：键（示例：键（示例：键（B B B B或或或或C C C C）2020202090 GB1096-7990 GB1096-7990 GB1096-7990 GB1096-793 3 3 3平键联接的强度校核平键联接的强度校核平键联接的强度校核平键联接的强度校核1 1 1 1）受力情况）受力情况）受力情况）受力情况挤压力：挤

13、压力：挤压力：挤压力：N N N Nd/2=Td/2=Td/2=Td/2=T 2 2 2 2）失效形式及计算准则）失效形式及计算准则）失效形式及计算准则）失效形式及计算准则普通平键联接（静联接）：普通平键联接（静联接）：普通平键联接（静联接）：普通平键联接（静联接）：工作面压溃，按挤压强度工作面压溃，按挤压强度工作面压溃，按挤压强度工作面压溃，按挤压强度准则计算，即准则计算，即准则计算，即准则计算，即P P P P p p p p；导向平键（动联接）：键工导向平键（动联接）：键工导向平键（动联接）：键工导向平键（动联接）：键工作面的过度磨损，按耐磨作面的过度磨损，按耐磨作面的过度磨损，按耐磨作

14、面的过度磨损，按耐磨性准则计算，即性准则计算，即性准则计算，即性准则计算，即pppppppp 3 3 3 3）建立计算公式（假定载荷）建立计算公式（假定载荷）建立计算公式（假定载荷）建立计算公式（假定载荷在键的工作面上均匀分布）在键的工作面上均匀分布）在键的工作面上均匀分布）在键的工作面上均匀分布）对对对对静联接静联接静联接静联接 对对对对动联接动联接动联接动联接 式中式中式中式中 T T T T为传递的转矩；为传递的转矩；为传递的转矩；为传递的转矩；k k k k为键与轮毂键槽的接触高度，为键与轮毂键槽的接触高度，为键与轮毂键槽的接触高度，为键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5hk=0.5hk

15、=0.5hk=0.5h，h h h h为键的高度；为键的高度；为键的高度；为键的高度；l l l l为键的工作长度，圆头平键（为键的工作长度，圆头平键（为键的工作长度，圆头平键（为键的工作长度，圆头平键（A A A A型）：型）：型）：型）：l=L-bl=L-bl=L-bl=L-b，平头平键（，平头平键（，平头平键（，平头平键（B B B B型）型）型）型）l=Ll=Ll=Ll=L，半圆头平键（，半圆头平键（，半圆头平键（，半圆头平键（C C C C型）型）型）型）l=L-b/2l=L-b/2l=L-b/2l=L-b/2；p p p p、pppp为许用挤压应力和许用比压，应按键、轴、轮为许用挤

16、压应力和许用比压，应按键、轴、轮为许用挤压应力和许用比压，应按键、轴、轮为许用挤压应力和许用比压，应按键、轴、轮毂三者中性能最弱的材料选择。毂三者中性能最弱的材料选择。毂三者中性能最弱的材料选择。毂三者中性能最弱的材料选择。说明：说明：说明：说明：若进行强度校核后，发现强度不够，可采取如下措施：若进行强度校核后，发现强度不够，可采取如下措施：若进行强度校核后，发现强度不够，可采取如下措施：若进行强度校核后，发现强度不够，可采取如下措施：增加键的个数，但是考虑到载荷分布的不均匀性，两键联接增加键的个数，但是考虑到载荷分布的不均匀性，两键联接增加键的个数，但是考虑到载荷分布的不均匀性，两键联接增加

17、键的个数，但是考虑到载荷分布的不均匀性，两键联接的强度只按的强度只按的强度只按的强度只按1.51.51.51.5个键计算，即个键计算，即个键计算，即个键计算，即 两个平键最好布置在沿周向相隔两个平键最好布置在沿周向相隔两个平键最好布置在沿周向相隔两个平键最好布置在沿周向相隔180180180180度，两个半圆键应布置在度，两个半圆键应布置在度，两个半圆键应布置在度，两个半圆键应布置在轴的同一条母线上。轴的同一条母线上。轴的同一条母线上。轴的同一条母线上。8.2 8.2 花键联接花键联接花键联接是平键联接在数目上的发花键联接是平键联接在数目上的发花键联接是平键联接在数目上的发花键联接是平键联接在

18、数目上的发展，由外花键和内花键组成的展，由外花键和内花键组成的展，由外花键和内花键组成的展，由外花键和内花键组成的联接，适用于动、静联接。联接，适用于动、静联接。联接，适用于动、静联接。联接，适用于动、静联接。一一一一 特点、应用及分类特点、应用及分类特点、应用及分类特点、应用及分类 特点特点特点特点：齿多，且每个齿受力齿多，且每个齿受力齿多，且每个齿受力齿多，且每个齿受力均匀，承载能力强；均匀，承载能力强；均匀，承载能力强；均匀，承载能力强；键槽浅，齿根处应力集中小，键槽浅，齿根处应力集中小，键槽浅，齿根处应力集中小，键槽浅，齿根处应力集中小，对轴、毂的强度削弱小；对轴、毂的强度削弱小；对轴

19、、毂的强度削弱小；对轴、毂的强度削弱小；导向性好，可适应轴上零件导向性好，可适应轴上零件导向性好，可适应轴上零件导向性好，可适应轴上零件的滑移；的滑移；的滑移；的滑移；对中性好；对中性好；对中性好；对中性好；加工复杂，成本较高。加工复杂，成本较高。加工复杂，成本较高。加工复杂，成本较高。应用应用应用应用：传递载荷大，对中性要：传递载荷大，对中性要：传递载荷大，对中性要：传递载荷大，对中性要求较高的动、静联接。求较高的动、静联接。求较高的动、静联接。求较高的动、静联接。分类分类分类分类：按齿形分：按齿形分：按齿形分：按齿形分 1.1.1.1.矩形花键联接矩形花键联接矩形花键联接矩形花键联接 轻系

20、列：用于静联接或轻载联接轻系列：用于静联接或轻载联接轻系列：用于静联接或轻载联接轻系列：用于静联接或轻载联接 中系列：用于中等载荷的联接。中系列：用于中等载荷的联接。中系列：用于中等载荷的联接。中系列：用于中等载荷的联接。定心方式：小径定心（外花键和内花键的小径为配合面，定心方式：小径定心（外花键和内花键的小径为配合面，定心方式：小径定心（外花键和内花键的小径为配合面，定心方式：小径定心（外花键和内花键的小径为配合面，大径处有间隙），定心精度高，稳定性好。大径处有间隙），定心精度高，稳定性好。大径处有间隙），定心精度高，稳定性好。大径处有间隙），定心精度高，稳定性好。2.2.2.2.渐开线花键

21、联接渐开线花键联接渐开线花键联接渐开线花键联接 特点特点特点特点：齿廓为渐开线，加工方便，齿的根部强度高，应力：齿廓为渐开线，加工方便，齿的根部强度高，应力：齿廓为渐开线，加工方便，齿的根部强度高，应力：齿廓为渐开线，加工方便，齿的根部强度高，应力集中小，承载能力高，对中性好，适用重载或轴径较大的联集中小，承载能力高，对中性好，适用重载或轴径较大的联集中小，承载能力高，对中性好，适用重载或轴径较大的联集中小，承载能力高，对中性好，适用重载或轴径较大的联接。接。接。接。定心方式定心方式定心方式定心方式：齿形定心，内、外花键的齿顶和齿根处有间隙。：齿形定心，内、外花键的齿顶和齿根处有间隙。：齿形定

22、心，内、外花键的齿顶和齿根处有间隙。：齿形定心，内、外花键的齿顶和齿根处有间隙。渐开线花键分度圆压力角有渐开线花键分度圆压力角有渐开线花键分度圆压力角有渐开线花键分度圆压力角有30303030 （应用较广）和（应用较广）和（应用较广）和（应用较广）和45454545（齿钝而短，（齿钝而短，（齿钝而短，（齿钝而短，适用于载荷较小和直径较小的静联接。适用于载荷较小和直径较小的静联接。适用于载荷较小和直径较小的静联接。适用于载荷较小和直径较小的静联接。二、二、二、二、花键联接的强度计算花键联接的强度计算花键联接的强度计算花键联接的强度计算其设计为选择性设计，包括类型选择和尺寸选择，然后进行强其设计为

23、选择性设计，包括类型选择和尺寸选择，然后进行强其设计为选择性设计，包括类型选择和尺寸选择，然后进行强其设计为选择性设计，包括类型选择和尺寸选择，然后进行强度校核。度校核。度校核。度校核。1 1 1 1类型选择类型选择类型选择类型选择 2 2 2 2尺寸选择尺寸选择尺寸选择尺寸选择 根据轴径根据轴径根据轴径根据轴径D D D D，按标准确定，按标准确定，按标准确定，按标准确定zxDxdxbzxDxdxbzxDxdxbzxDxdxb（齿宽），同时确定定心（齿宽），同时确定定心（齿宽），同时确定定心（齿宽），同时确定定心方式。方式。方式。方式。3 3 3 3强度校核计算强度校核计算强度校核计算强度校

24、核计算 受力：受力：受力：受力：与平键受力相同与平键受力相同与平键受力相同与平键受力相同 失效形式：失效形式：失效形式：失效形式：压溃（静联接），磨损（动联接）压溃（静联接），磨损（动联接）压溃（静联接），磨损（动联接）压溃（静联接），磨损（动联接）计算准则：计算准则：计算准则：计算准则：挤压强度准则挤压强度准则挤压强度准则挤压强度准则P P P P p p p p；耐磨性准则耐磨性准则耐磨性准则耐磨性准则pppppppp 。强度计算公式强度计算公式强度计算公式强度计算公式假定：假定：假定：假定：工作面上受力均匀，且各个齿受力均匀；工作面上受力均匀，且各个齿受力均匀；工作面上受力均匀，且各个齿

25、受力均匀；工作面上受力均匀，且各个齿受力均匀；挤压力挤压力挤压力挤压力N N N N作用在平均直径处作用在平均直径处作用在平均直径处作用在平均直径处d d d dm m m m。静联接：静联接：静联接：静联接：动联接：动联接：动联接：动联接：9.1 9.1 无键联接无键联接凡是不用键或花键的轴毂联接，统称为凡是不用键或花键的轴毂联接，统称为凡是不用键或花键的轴毂联接，统称为凡是不用键或花键的轴毂联接，统称为无键联接无键联接无键联接无键联接。（1 1 1 1）型面联接）型面联接）型面联接）型面联接型面联接装拆方便，能保证良好的对中性；联接面上没有键型面联接装拆方便，能保证良好的对中性；联接面上没

26、有键型面联接装拆方便，能保证良好的对中性；联接面上没有键型面联接装拆方便，能保证良好的对中性；联接面上没有键槽及尖角，减少了应力集中，故可传递较大的转矩。槽及尖角，减少了应力集中，故可传递较大的转矩。槽及尖角，减少了应力集中，故可传递较大的转矩。槽及尖角，减少了应力集中，故可传递较大的转矩。9 其它联接其它联接（2 2 2 2）弹性环联接）弹性环联接）弹性环联接）弹性环联接弹性环联接（亦称胀紧联接）是利用轴、毂孔和锥形弹性环弹性环联接（亦称胀紧联接）是利用轴、毂孔和锥形弹性环弹性环联接（亦称胀紧联接）是利用轴、毂孔和锥形弹性环弹性环联接（亦称胀紧联接）是利用轴、毂孔和锥形弹性环之间接触面上产生

27、的摩擦力来传递转矩和轴向力的。之间接触面上产生的摩擦力来传递转矩和轴向力的。之间接触面上产生的摩擦力来传递转矩和轴向力的。之间接触面上产生的摩擦力来传递转矩和轴向力的。(3)(3)(3)(3)圆锥面过盈联接圆锥面过盈联接圆锥面过盈联接圆锥面过盈联接轴端轴端轴端轴端 液压装卸法：装、卸时注入高压油（过盈量大、重载）液压装卸法：装、卸时注入高压油（过盈量大、重载）液压装卸法：装、卸时注入高压油（过盈量大、重载）液压装卸法：装、卸时注入高压油（过盈量大、重载）螺纹联接螺纹联接螺纹联接螺纹联接:毂微量移动（过盈小、轻载）毂微量移动（过盈小、轻载）毂微量移动（过盈小、轻载）毂微量移动（过盈小、轻载）9.

28、2 9.2 销销 联联 接接 开开尾尾圆圆锥锥销销在在联联接接时时的的防防松松效效果果好好，适适用用于于有有冲冲击击、振振动动的的场场合的合的联接。联接。圆圆锥锥销销具具有有1:501:50的的锥锥度度，安安装装方便，定位精度高。方便，定位精度高。圆圆柱柱销销靠靠过过盈盈配配合合固固定定在在销销孔孔中中，经经多多次次装装拆拆会会降降低低定定位位精度和可靠性。精度和可靠性。定位销定位销定位销定位销:确定相对位置确定相对位置确定相对位置确定相对位置 安全销安全销安全销安全销:安全装置中的过载剪断元件安全装置中的过载剪断元件安全装置中的过载剪断元件安全装置中的过载剪断元件 联接销联接销联接销联接销：用于联接，可传递不大的载荷：用于联接，可传递不大的载荷：用于联接，可传递不大的载荷：用于联接，可传递不大的载荷 特殊圆锥销特殊圆锥销特殊圆锥销特殊圆锥销(内螺纹圆锥销）内螺纹圆锥销）内螺纹圆锥销）内螺纹圆锥销）:端部带螺纹的圆锥销端部带螺纹的圆锥销端部带螺纹的圆锥销端部带螺纹的圆锥销可用于盲孔或拆卸困难的场合可用于盲孔或拆卸困难的场合可用于盲孔或拆卸困难的场合可用于盲孔或拆卸困难的场合