第五章 鍵與花鍵

1、 第五章第五章 鍵與花鍵聯(lián)接鍵與花鍵聯(lián)接 5 51 1 鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接 鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)件，通常用于聯(lián)接軸與軸上旋轉(zhuǎn)零件與鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)件，通常用于聯(lián)接軸與軸上旋轉(zhuǎn)零件與擺動零件，起周向固定零件的作用以傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動成扭矩，擺動零件，起周向固定零件的作用以傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動成扭矩，而導(dǎo)鍵、滑鍵、花鍵還可用作軸上移動的導(dǎo)向裝置。而導(dǎo)鍵、滑鍵、花鍵還可用作軸上移動的導(dǎo)向裝置。 一、鍵聯(lián)接的類型與構(gòu)造一、鍵聯(lián)接的類型與構(gòu)造 主要類型：平鍵、半圓鍵、主要類型：平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵楔鍵、切向鍵1、平鍵、平鍵 1）普通平鍵）普通平鍵 用于靜聯(lián)接，即軸與輪轂間無相對軸向移動用于靜聯(lián)接，即軸與輪轂間無相對軸向移動 構(gòu)造

2、：兩側(cè)面為工作面，靠鍵與槽的擠壓和鍵的剪切傳構(gòu)造：兩側(cè)面為工作面，靠鍵與槽的擠壓和鍵的剪切傳遞扭矩；遞扭矩； 軸上的槽用盤銑刀或指狀銑刀加工；軸上的槽用盤銑刀或指狀銑刀加工； 輪轂槽用拉刀或插刀加工。輪轂槽用拉刀或插刀加工。 普通平鍵：普通平鍵： 圓圓 頭頭 A型（常用）型（常用）鍵頂上面與轂不接觸有間隙鍵頂上面與轂不接觸有間隙 方方 頭頭 B型型常用螺釘固定常用螺釘固定半圓頭半圓頭C型（端銑刀加工）型（端銑刀加工）用于軸端與輪轂聯(lián)接用于軸端與輪轂聯(lián)接 工 作 面( b )( a )( c )( d )工作面( b )( a )( c )( d )工作面( b )( a )( c )( d )

3、2）薄型平鍵）薄型平鍵鍵高約為普通平鍵的鍵高約為普通平鍵的60%70%：圓頭、：圓頭、方頭、單圓頭方頭、單圓頭 用于薄臂結(jié)構(gòu)、空心軸等徑向尺寸受限制的聯(lián)接用于薄臂結(jié)構(gòu)、空心軸等徑向尺寸受限制的聯(lián)接 3）導(dǎo)向平鍵與滑鍵）導(dǎo)向平鍵與滑鍵用于動聯(lián)接，即軸與輪轂之間有相用于動聯(lián)接，即軸與輪轂之間有相對軸向移動的聯(lián)接對軸向移動的聯(lián)接 滑鍵滑鍵鍵隨輪轂移動鍵隨輪轂移動導(dǎo)向鍵導(dǎo)向鍵鍵不動，輪轂軸向移動鍵不動，輪轂軸向移動特點(diǎn)：裝拆方便，對零件對中性無影響，容易制造，作用可靠，特點(diǎn)：裝拆方便，對零件對中性無影響，容易制造，作用可靠，多用于高精度聯(lián)接。但只能圓周固定，不能承受軸向力多用于高精度聯(lián)接。但只能圓周固

4、定，不能承受軸向力 2、半圓鍵、半圓鍵 軸槽用與半圓鍵形狀相同的銑刀加工，鍵能在槽中繞幾何軸槽用與半圓鍵形狀相同的銑刀加工，鍵能在槽中繞幾何中心擺動，鍵的側(cè)面為工作面，工作時(shí)靠其側(cè)面的擠壓來傳遞中心擺動，鍵的側(cè)面為工作面，工作時(shí)靠其側(cè)面的擠壓來傳遞扭矩。扭矩。 特點(diǎn)：工藝性好，裝配方便，適用于錐形軸與輪轂的聯(lián)接特點(diǎn)：工藝性好，裝配方便，適用于錐形軸與輪轂的聯(lián)接缺點(diǎn)：軸槽對軸的強(qiáng)度削弱較大。只適宜輕載聯(lián)接。缺點(diǎn)：軸槽對軸的強(qiáng)度削弱較大。只適宜輕載聯(lián)接。 普通楔鍵：上、下面為工作表面，有普通楔鍵：上、下面為工作表面，有1：100斜度（側(cè)面有斜度（側(cè)面有間隙），工作時(shí)打緊，靠上下面摩擦傳遞扭矩，并間

5、隙），工作時(shí)打緊，靠上下面摩擦傳遞扭矩，并可傳遞小部分單向軸向力可傳遞小部分單向軸向力 特特 點(diǎn)點(diǎn) ：適用于低速輕載、精度要求不高。對中性較差，：適用于低速輕載、精度要求不高。對中性較差，力有偏心。力有偏心。3、楔鍵聯(lián)接、楔鍵聯(lián)接 兩個斜度為兩個斜度為1：100的楔鍵聯(lián)接，上、下兩面為工作面（打的楔鍵聯(lián)接，上、下兩面為工作面（打入）布置在圓周的切向入）布置在圓周的切向工作原理：靠工作面與軸及輪轂相擠壓來傳遞扭矩工作原理：靠工作面與軸及輪轂相擠壓來傳遞扭矩 4、切向鍵、切向鍵工 作 面二、鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核二、鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 失效形式：壓潰（靜聯(lián)接）失效形式：壓潰（靜聯(lián)接） 磨損（動聯(lián)接）磨損（

6、動聯(lián)接） 鍵的剪斷（較少）鍵的剪斷（較少） 1、平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核、平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 a) 擠壓強(qiáng)度條件為：擠壓強(qiáng)度條件為： PdPkldTlkTlkN2000/10002允許傳遞的扭矩：允許傳遞的扭矩： PkldT21T扭矩（扭矩（Nm） k工作高度工作高度 k=h/2 d軸徑（軸徑（mm） l工作長度工作長度 A型鍵：型鍵：l=L-b B型：型：l=L C型：型：l=L-b/2 L公稱長度公稱長度 b）剪切強(qiáng)度條件）剪切強(qiáng)度條件 2000/10002bldTblTblNd2、半圓鍵聯(lián)接強(qiáng)度校核、半圓鍵聯(lián)接強(qiáng)度校核 2000/10002bldTblTblNd強(qiáng)度不夠時(shí)，措施：強(qiáng)度不夠時(shí)，措

7、施： 1）雙鍵，）雙鍵，180布置（按布置（按1.5個鍵計(jì)算）個鍵計(jì)算） 2）增大軸徑）增大軸徑d 3）增長）增長L，但輪轂過長，但輪轂過長受力不均勻受力不均勻, L(1.61.8)d 4）改用花鍵）改用花鍵 bNyd/2dkL5 52 2 花鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接 花鍵聯(lián)接是由多個鍵齒與鍵槽在軸和輪轂孔的周向均布而成花鍵聯(lián)接是由多個鍵齒與鍵槽在軸和輪轂孔的周向均布而成花鍵齒側(cè)面為工作面花鍵齒側(cè)面為工作面適用于動、靜聯(lián)接適用于動、靜聯(lián)接 一、類型、特點(diǎn)和應(yīng)用一、類型、特點(diǎn)和應(yīng)用 1、特點(diǎn)：、特點(diǎn)：1）齒較多、工作面積大、承載能力較高）齒較多、工作面積大、承載能力較高2）鍵均勻分布，各鍵齒受力較均勻）鍵

8、均勻分布，各鍵齒受力較均勻3）齒槽線、齒根應(yīng)力集中小，對軸的強(qiáng)度削弱減少）齒槽線、齒根應(yīng)力集中小，對軸的強(qiáng)度削弱減少4）軸上零件對中性好）軸上零件對中性好5）導(dǎo)向性較好）導(dǎo)向性較好6）加工需專用設(shè)備、制造成本高）加工需專用設(shè)備、制造成本高2、花鍵類型、花鍵類型 按齒形分：按齒形分： 矩形花鍵矩形花鍵 矩形花鍵聯(lián)接按新標(biāo)矩形花鍵聯(lián)接按新標(biāo)準(zhǔn)為內(nèi)徑定心，定心精準(zhǔn)為內(nèi)徑定心，定心精度高，定心穩(wěn)定性好，度高，定心穩(wěn)定性好，配合面均要研磨，磨削配合面均要研磨，磨削消除熱處理后變形，應(yīng)消除熱處理后變形，應(yīng)用廣泛用廣泛 漸開線花鍵漸開線花鍵定心方式為定心方式為齒形定心，當(dāng)齒齒形定心，當(dāng)齒受載時(shí)，齒上的徑向力

9、能自受載時(shí)，齒上的徑向力能自動定心，有利于各齒均載，動定心，有利于各齒均載，應(yīng)用廣泛，優(yōu)先采用應(yīng)用廣泛，優(yōu)先采用 三角形花鍵三角形花鍵齒數(shù)較多，齒較小，對軸強(qiáng)度削弱小。適齒數(shù)較多，齒較小，對軸強(qiáng)度削弱小。適于輕載、直徑較小時(shí)及軸與薄壁零件的聯(lián)于輕載、直徑較小時(shí)及軸與薄壁零件的聯(lián)接應(yīng)用較少接應(yīng)用較少 二、花鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算二、花鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)：選花鍵類型設(shè)計(jì)：選花鍵類型按軸徑定花鍵尺寸按軸徑定花鍵尺寸驗(yàn)算聯(lián)接強(qiáng)度驗(yàn)算聯(lián)接強(qiáng)度 失效形式：失效形式：鍵齒的壓潰（靜聯(lián)接）鍵齒的壓潰（靜聯(lián)接） 磨損（動聯(lián)接）磨損（動聯(lián)接） 齒根剪斷齒根剪斷 設(shè)：工作載荷沿鍵的工作長度設(shè)：工作載荷沿鍵的工作長度l

10、均勻均勻分布。且各齒面上壓力的合力分布。且各齒面上壓力的合力N作用在平均半徑作用在平均半徑dm處，如圖處，如圖 擠壓強(qiáng)度條件：擠壓強(qiáng)度條件： PmPdlhzT2000動聯(lián)接（耐磨性條件）：動聯(lián)接（耐磨性條件）： 2000PdlhzTPmT傳遞扭矩傳遞扭矩 Z花鍵齒數(shù)花鍵齒數(shù)l鍵齒工作長度鍵齒工作長度 dm花鍵的平均直徑花鍵的平均直徑載荷分布不均系數(shù)載荷分布不均系數(shù) 0.70.8 h鍵齒側(cè)面工作高度鍵齒側(cè)面工作高度5 53 3 無花鍵聯(lián)接無花鍵聯(lián)接 用軸與轂的聯(lián)接不用鍵或花鍵時(shí)，統(tǒng)稱無鍵聯(lián)接用軸與轂的聯(lián)接不用鍵或花鍵時(shí)，統(tǒng)稱無鍵聯(lián)接 一、型面聯(lián)接一、型面聯(lián)接 軸和轂孔有柱形和錐形等。軸和轂孔有柱

11、形和錐形等。 特點(diǎn)：沒有應(yīng)力集中源，對中性好，承載能力強(qiáng)，裝拆方便，特點(diǎn)：沒有應(yīng)力集中源，對中性好，承載能力強(qiáng)，裝拆方便，但加工不方便，需用專用設(shè)備，應(yīng)用較少。另外成形面但加工不方便，需用專用設(shè)備，應(yīng)用較少。另外成形面還有方形、六邊形及切邊圓形等，但對中性較差。還有方形、六邊形及切邊圓形等，但對中性較差。 二、脹緊聯(lián)接二、脹緊聯(lián)接 如圖為彈性環(huán)聯(lián)接如圖為彈性環(huán)聯(lián)接利用錐面貼合并擠緊在軸轂之間用摩利用錐面貼合并擠緊在軸轂之間用摩擦力傳遞扭矩，有過載保護(hù)作用。擦力傳遞扭矩，有過載保護(hù)作用。特點(diǎn)：可傳遞較大扭矩和軸向力，無應(yīng)力集中，對中性好，特點(diǎn)：可傳遞較大扭矩和軸向力，無應(yīng)力集中，對中性好，但加工

12、要求較高，應(yīng)用受限制。但加工要求較高，應(yīng)用受限制。dLDl5 54 4 銷聯(lián)接銷聯(lián)接 定位銷定位銷主要用于零件間位置定位，左圖，常用作組合加主要用于零件間位置定位，左圖，常用作組合加工和裝配時(shí)的主要輔助零件。工和裝配時(shí)的主要輔助零件。聯(lián)接銷聯(lián)接銷主要用于零件間的聯(lián)接或鎖定，中圖，可傳遞不主要用于零件間的聯(lián)接或鎖定，中圖，可傳遞不大的載荷大的載荷安全銷安全銷主要用于安全保護(hù)裝置中的過載剪斷元件主要用于安全保護(hù)裝置中的過載剪斷元件 ，右圖右圖圓柱銷圓柱銷不能多于裝拆（否則定位精度下降）不能多于裝拆（否則定位精度下降）圓錐銷圓錐銷1：50錐度，可自鎖，定位精度較高，允許多于錐度，可自鎖，定位精度較高

13、，允許多于裝拆，且便于拆卸裝拆，且便于拆卸特殊型式銷特殊型式銷帶螺紋錐銷，開尾錐銷（右圖）彈性銷，開帶螺紋錐銷，開尾錐銷（右圖）彈性銷，開口銷，口銷，槽銷和開口銷等多種形式槽銷和開口銷等多種形式 5 55 5 過盈聯(lián)接過盈聯(lián)接 一、過盈聯(lián)接的類型與應(yīng)用一、過盈聯(lián)接的類型與應(yīng)用 利用兩個被聯(lián)接件本身的過盈配合來實(shí)現(xiàn)，一為包容利用兩個被聯(lián)接件本身的過盈配合來實(shí)現(xiàn)，一為包容件，另一為被包容件件，另一為被包容件 無輔助件（左圖）無輔助件（左圖）用于軸與輪轂聯(lián)接，輪圈與輪芯的聯(lián)接用于軸與輪轂聯(lián)接，輪圈與輪芯的聯(lián)接及滾動軸承與軸及座孔的聯(lián)接及滾動軸承與軸及座孔的聯(lián)接有輔助件（右圖）有輔助件（右圖）借助于扣緊板或環(huán)將重型剖分借助于扣緊板或環(huán)將重型剖分零件零件2、4沿接縫面沿接縫面3聯(lián)接成一體，現(xiàn)大多由螺栓代替聯(lián)接成一體，現(xiàn)大多由螺栓代替1234二、過盈聯(lián)接的工作原理與裝配方法二、過盈聯(lián)接的工作原理與裝配方法 工作原理：利用包容件與被包容件的徑向變形使配合面工作原理：利用包容件與被包容件的徑向變形使配合面間產(chǎn)生很大壓力，從而靠摩擦力來傳遞載荷間產(chǎn)生很大壓力，從而靠摩擦力來傳遞載荷裝配方法：裝配方法：1）壓入法）壓入法利用壓力機(jī)將被包容件壓入包容件中，由于利用壓力機(jī)將被包容件壓入包容件中，由于壓入過程中表面微觀不平度的峰尖被擦傷或壓平，因而降壓入過程中表面微觀不平度