機械設計第6章鍵花鍵無鍵聯(lián)接銷連接

1、61鍵連接鍵連接 第第6章鍵、花鍵、無鍵連接和銷連接章鍵、花鍵、無鍵連接和銷連接62花鍵連接花鍵連接 63無鍵連接無鍵連接 64銷連接銷連接 6 61鍵連接和花鍵連接鍵連接和花鍵連接作用：作用：用來實現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞扭矩，用來實現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞扭矩， 或實現(xiàn)零件的軸向固定或移動?；驅崿F(xiàn)零件的軸向固定或移動。一、鍵連接的類型一、鍵連接的類型類型：類型：平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵等。平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵等。1. 平鍵平鍵連接連接工作面工作面特點：特點：定心好、裝拆方便。定心好、裝拆方便。種類種類普通平鍵普通平鍵導向平鍵導向平鍵間隙間隙潘存云教授研制潘存云教授研制軸

2、軸潘存云教授研制普通普通平鍵平鍵結構結構單圓頭單圓頭(C型型)圓頭圓頭(A型型)平頭平頭(B型型)用指狀銑刀加工，固定良好，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。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。用于軸端用于軸端普通平鍵應用最廣。普通平鍵應用最廣。A型型B型型C型型盤銑刀盤銑刀 薄型平鍵薄型平鍵的高度為普通平鍵的的高度為普通平鍵的6070%，也分圓頭、，也分圓頭、平頭、單圓頭三種。傳遞扭矩能力低，常用于薄壁結構、平頭、單圓頭三種。傳遞扭矩能力低，常用于薄壁結構、空心軸等徑向尺寸受限制的場合?？招妮S等徑向尺寸受限制的場合。起鍵螺孔起鍵螺孔導向平鍵導向

3、平鍵零件可以在軸上移動，構成動連接。零件可以在軸上移動，構成動連接?；凭嚯x較大時，平鍵過長，制造困難，故可采用滑鍵。結構特點：結構特點：長度較長，需用螺釘固定。長度較長，需用螺釘固定。為便于裝拆，制有起鍵螺孔。為便于裝拆，制有起鍵螺孔。潘存云教授研制固定螺釘固定螺釘潘存云教授研制潘存云教授研制起鍵螺孔起鍵螺孔固定螺釘固定螺釘雙鉤頭滑鍵雙鉤頭滑鍵結構特點：結構特點：兩端有鉤頭，鍵固定在輪轂上，鍵短，槽長。兩端有鉤頭，鍵固定在輪轂上，鍵短，槽長。潘存云教授研制潘存云教授研制單圓鉤頭滑鍵單圓鉤頭滑鍵結構特點：結構特點：單圓鉤頭，嵌入輪轂中。單圓鉤頭，嵌入輪轂中。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教

4、授研制表表6-1普通平鍵和鍵槽尺寸（普通平鍵和鍵槽尺寸（GB1095 79、GB1096 79） A型型B型型C型型bhR=b/2C 45或或rLLLbhbtd- -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 GB1096 79 方頭普通平鍵方頭普通平鍵(B型型): 鍵鍵B16100 GB1096 79單圓頭普通平鍵單圓頭普通平鍵(C型型) : 鍵鍵C16100 GB1096 79潘存云教授研制d潘存云教授研制d b h C或或r L t t1 半徑半徑r 續(xù)表續(xù)表6-1鍵的尺寸鍵的尺寸鍵鍵 槽槽軸的直徑軸的直徑自自 68 2 2 620 1.2

5、 1 810 3 3 0.160.25 636 1.8 1.4 0.080.16 1012 4 4 845 2.5 1.8 1217 5 5 1056 3.0 2.3 1722 6 6 0.250.4 1470 3.5 2.8 0.160.25 2230 8 7 1890 4.0 3.3 3038 10 8 22110 5.0 3.3 3844 12 8 28140 5.0 3.3 4450 14 9 0.40.6 36160 5.5 3.8 0.250.4 5058 16 10 45180 6.5 4.3 5865 18 11 50200 7.0 4.4 6575 20 12 56220 7

6、.5 4.9 7585 22 14 63250 9.0 5.40.60.8 0.40.6潘存云教授研制2. 半圓鍵半圓鍵連接連接優(yōu)點：優(yōu)點：定心好，裝配方便。定心好，裝配方便。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，只適對軸的削弱較大，只適 用于輕載連接。用于輕載連接。特別適用于錐形軸端的連接。特別適用于錐形軸端的連接。潘存云教授研制工作面工作面潘存云教授研制3. 楔鍵楔鍵連接和切向鍵連接連接和切向鍵連接結構特點：結構特點：鍵的上表面有鍵的上表面有1:100的斜度，的斜度， 輪轂槽的底面也有輪轂槽的底面也有1:100的斜度。的斜度。缺點：缺點：定心精度不高。定心精度

7、不高。應用：應用：只能應用于定心精度不高，載荷只能應用于定心精度不高，載荷 平穩(wěn)和低速的連接。平穩(wěn)和低速的連接。安裝時用安裝時用力打入力打入工作面工作面潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制d類型類型：普通楔鍵、鉤頭楔鍵。普通楔鍵、鉤頭楔鍵。鉤頭是用來拆卸用的拆卸空間拆卸空間斜度斜度1:100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，當雙向傳遞扭矩時，需要兩對切向鍵分布成120130 。窄面窄面工作面工作面潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制d二、平鍵連接的強度校核二、平鍵連接的強度校

8、核鍵的材料：鍵的材料：B 370 MPa的碳素鋼，常用的碳素鋼，常用45鋼。鋼。 鍵的截面尺寸鍵的截面尺寸b、h查表選取，長度查表選取，長度L參照輪轂長參照輪轂長度從標準中選取。度從標準中選取。鍵的主要失效形式：鍵的主要失效形式：壓潰、磨損壓潰、磨損(動連接動連接)、剪斷。剪斷。Lbh/2(1)平鍵連接的強度平鍵連接的強度p =SFt(d/2)(h/2)lT=p d h l4T=l=L-bl=L一般不會出現(xiàn)潘存云教授研制d擠壓應力：擠壓應力：bA型型bB型型lFFbdT潘存云教授研制p d h l4Tp=對于導向平鍵連接，計算依據是磨損，應限制壓強：對于導向平鍵連接，計算依據是磨損，應限制壓強

9、：鋼鋼 125150 100120 6090表表6-2鍵連接的許用擠壓應力、許用壓力鍵連接的許用擠壓應力、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 2)半圓鍵連接強度計算半圓鍵連接強度計算p kl d 2Tp =lkFyd/2l近似為公稱長度用于靜連接，失效形式為表面壓潰潘存云教授研制潘存云教授研制d潘存云教授研制若強度不足時，可采用雙鍵連接?？紤]到載荷分布若強度不足時，可采用雙鍵連接。考慮到載荷分布的不均勻性，校核強度時按的不均勻性，校核強度時按1.5個鍵計算。

10、個鍵計算。雙鍵布置規(guī)則：雙鍵布置規(guī)則：平鍵：平鍵： 按按180布置；布置；半圓鍵：同一條母線上；半圓鍵：同一條母線上；楔鍵：楔鍵： 夾角成夾角成120 130 120 130 例題：課本108頁鍵連接設計步驟：1.選擇鍵連接類型和尺寸2.校核鍵連接的強度北京林業(yè)大學專用 作者： 潘存云教授 一、花鍵連接的類型、特點和應用一、花鍵連接的類型、特點和應用(1)均勻受力；均勻受力；6 62花鍵連接花鍵連接結構特點：結構特點：沿周向均布多個鍵齒。齒側為工作面。沿周向均布多個鍵齒。齒側為工作面。組成：組成： 外花鍵、內花鍵。外花鍵、內花鍵。優(yōu)點：優(yōu)點：(2)對軸的削弱程度小對軸的削弱程度小;(3)負載能

11、力高負載能力高; 齒數(shù)多，總接觸面積大(4)軸上零件與軸的對中性好；軸上零件與軸的對中性好；對高速及精密機器很重要(5)導向性好導向性好; 對動連接很重要(6)可用磨削方法提高加工精度可用磨削方法提高加工精度及連接質量。及連接質量。潘存云教授研制潘存云教授研制因齒槽淺，齒根應力集中小軸和輪轂直接而均勻制出齒與槽缺點：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。潘存云教授研制應用：應用：定心精度要求高、載荷大，或經?；频倪B接。定心精度要求高、載荷大，或經?；频倪B接。潘存云教授研制類型類型潘存云教授研制制造容易，應用最廣。制造容易，應用最廣。用于

12、高強度連接。用于高強度連接。用于薄壁零件連接。用于薄壁零件連接。 矩形花鍵矩形花鍵 漸開線花鍵漸開線花鍵 三角形花鍵三角形花鍵 (1)矩形花鍵矩形花鍵輕系列：輕系列：輕系列的承載能力較小，多用于靜連接和輕系列的承載能力較小，多用于靜連接和 輕載連接；輕載連接；按齒高的不同，矩形花鍵的齒型尺寸在標準中規(guī)定了兩個系列，中系列：中系列：中系列用于中等載荷的連接。中系列用于中等載荷的連接。定心方式：定心方式：小徑定心小徑定心精度高，穩(wěn)定性好。精度高，穩(wěn)定性好。(2)漸開線花鍵漸開線花鍵 分為分為=30 ，=45 兩種，對應的齒頂高分別為：兩種，對應的齒頂高分別為：與漸開線齒輪相比，花鍵齒短，齒根寬，不

13、產與漸開線齒輪相比，花鍵齒短，齒根寬，不產生根切的最小齒數(shù)較少。生根切的最小齒數(shù)較少。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。=45 =30 h*=0.5m, h*= 0.4m潘存云教授研制df潘存云教授研制df特點：特點：制造工藝性好，精度高，齒根強度高，易于定心。制造工藝性好，精度高，齒根強度高，易于定心。常用于傳遞大扭矩和大軸徑的場合。常用于傳遞大扭矩和大軸徑的場合。=45 的花鍵工作的花鍵工作面高度較小，承載能力較低，多用于載荷較輕，直徑較面高度較小，承載能力較低，多用于載荷較輕，直徑較小的靜連接。特別適用于薄壁零件的連接。小的靜連接

14、。特別適用于薄壁零件的連接。潘存云教授研制設各齒壓力的合力作用在平均半徑設各齒壓力的合力作用在平均半徑rm處，取不均勻系處，取不均勻系數(shù)數(shù) =0.70.8，則花鍵連接所能傳遞的扭矩為則花鍵連接所能傳遞的扭矩為靜連接靜連接 T =zhlrm p 動連接動連接 T =zhl rm p p l為接觸長度；為接觸長度；h為齒面工作高度；為齒面工作高度；h =(D d)/2 2Crm=(D+d)/4C為齒頂?shù)箞A半徑。為齒頂?shù)箞A半徑。D/2d/2hrmCCFt二、花鍵連接強度計算二、花鍵連接強度計算失效形式：失效形式：工作面被壓潰（靜連接）；工作面被壓潰（靜連接）； 工作面過度磨損（動連接）工作面過度磨損

15、（動連接）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。潘存云教授研制靜連接靜連接動連接動連接花鍵連接強度條件：花鍵連接強度條件：p zh ldm2Tp =p =2Tp zh ldm不良不良 3550 4070 表表6-3花鍵連接的許用擠壓應力花鍵連接的許用擠壓應力 p 和許用壓強和許用壓強 p 連接工作方式連接工作方式齒面未經熱處理齒面未經熱處理 齒面經熱處理齒面經熱處理 p 或或 p 中等中等 60100 100140良好良好 80120 120200動連接動連接 p ( (空載下移動空載下移動) )靜連接靜連接 p 工作條件工作條件動連接動連接 p ( (在載荷下移動在載荷下移

16、動) )不良不良 1520 2535中等中等 2030 3060良好良好 2540 4070不良不良 - 310中等中等 - 315良好良好 - 10206 63無鍵連接無鍵連接 型面連接是用非圓截面的柱面體或錐面體的軸與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，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。它是無鍵連接的一種型式。一、型面連接一、型面連接 在家用機械、辦公機械等中，采用了大量的壓鑄、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形孔是毫無困難注塑零件。要注塑出各種各樣的非圓形孔

17、是毫無困難的，故型面連接的應用獲得了發(fā)展。應用較多的是帶的，故型面連接的應用獲得了發(fā)展。應用較多的是帶切口圓形和正六邊形型面。切口圓形和正六邊形型面。 由于型面連接要用到由于型面連接要用到非圓形孔，以前因其加工非圓形孔，以前因其加工困難，限制了型面連接的困難，限制了型面連接的應用。應用。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制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，能同時傳遞扭矩和軸向力，用于不用于不允許有間隙和要求高可靠性的場合。允許有間隙和要求高可靠性的場合。(1)裝拆方便，對中性好；裝拆方便，對中性好；型面連接的特點：型面連接的特點：(2

18、)連接面上沒有應力鍵槽和尖角，減少了應力集中；連接面上沒有應力鍵槽和尖角，減少了應力集中；(3)可傳遞較大的扭矩；可傳遞較大的扭矩；(4)切削加工有難度，不易保證配合精度。切削加工有難度，不易保證配合精度。但隨著成型工藝的發(fā)展，促進了型面連接的應用。DD常用連接型面有：常用連接型面有：帶切口的圓形帶切口的圓形電風扇方形方形六邊形六邊形等距曲線等距曲線脹緊連接是在軸與轂孔之脹緊連接是在軸與轂孔之間裝配一個或幾個脹緊連接套，間裝配一個或幾個脹緊連接套，在軸向力的作用下，同時脹緊在軸向力的作用下，同時脹緊軸與轂產生壓緊力，靠摩擦力軸與轂產生壓緊力，靠摩擦力傳遞轉矩和軸向力的一種靜連傳遞轉矩和軸向力的

19、一種靜連接。接。二、脹緊連接二、脹緊連接 結構類型：結構類型：Z1型脹套、型脹套、Z2型脹套型脹套潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制兩個脹緊套兩個脹緊套1) Z1型脹套型脹套2) Z2型脹套型脹套 Z1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。擰緊連接螺釘，便可以將軸和轂漲緊。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制一個脹緊套一個脹緊套潘存云教授研制潘存云教授研制各種脹套已各種脹套已標準化標準化，可根據軸與轂，可根據軸與轂孔尺寸以及傳遞載荷的大小，從標準中孔尺寸以及傳遞載荷的大小，從標準中選用合適的型號與尺寸。選用合適的型號與尺寸。脹套尺寸的選擇脹套

20、尺寸的選擇Dd選擇時應滿足：選擇時應滿足： TT傳遞轉矩時傳遞轉矩時 aaFF傳遞軸向力時傳遞軸向力時 22Raa2TFFFd同時傳遞轉矩和軸向力時同時傳遞轉矩和軸向力時 TmTm當一個脹套不滿足要求時，可用兩個以上的脹套串聯(lián)當一個脹套不滿足要求時，可用兩個以上的脹套串聯(lián)使用，此時總的額定載荷為使用，此時總的額定載荷為m為額定載荷系數(shù)。為額定載荷系數(shù)。脹套連接的優(yōu)點：脹套連接的優(yōu)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，有時應用受結由于軸與轂孔之間

21、要安裝脹套，有時應用受結構尺寸的限制。構尺寸的限制。6 64銷連接銷連接作用：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潘存云教授研制按形狀分按形狀分定位銷：定位銷：用來固定零件之間的相用來固定零件之間的相對位置，它是組合加工和裝配時對位置，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，校核計算，其直徑按結構確定，數(shù)目一般不少于數(shù)目一般不少于2 2個。個。6 64銷連接銷連接作用：作用：固定零件

22、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連接銷連接銷潘存云教授研制按形狀分按形狀分連接銷：連接銷：用來實現(xiàn)兩零件之間的用來實現(xiàn)兩零件之間的連接，可用來傳遞不大的載荷。連接，可用來傳遞不大的載荷。其類型可根據工作要求選定，其其類型可根據工作要求選定，其尺寸可根據連接的結構特點按經尺寸可根據連接的結構特點按經驗或規(guī)范確定。必要時再按剪切驗或規(guī)范確定。必要時再按剪切和擠壓強度條件進行校核計算。和擠壓強度條件進行校核計算。6 64銷連接銷連接作用：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

23、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連接銷連接銷潘存云教授研制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作為安全裝置中的過載剪切元件。安全銷在過載時被剪斷，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。因此，銷的直徑應按剪切條件確定。為了確保安全銷被剪斷而不提前發(fā)為了確保安全銷被剪斷而不提前發(fā)生擠壓破壞，通?？稍诎踩N上加生擠壓破壞，通常可在安全銷上加一個銷套。一個銷套。6 64銷連接銷連接作用：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安全銷安全銷連接銷連接銷按形狀分按形狀分圓柱銷圓柱銷潘存云教授研制特點：特點：為過盈配合，經多次拆為過盈配合，經多次拆裝后，定位精度會降低；有裝后，定位精度會降低；有u8u8、m6m6、h8h8、h11h11四種直徑偏差可供四種直徑偏差可供選擇，以滿足不同要求。選擇，以滿足不同要求。潘存云教授研制潘存云教授研制6 64銷連接銷連接作用：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