第八章 键、销及过盈配合连接
过盈连接
一、过盈连接的种类过盈连接是依靠包容件（孔）和被包容件（轴）配合后的过盈来实现紧固连接的。
这种连接的结构简单、同心度好、承载能力强，能承受变载和冲击力，还可避免零件因加工出键槽等而削弱强度，但配合加工精度要求较高，采用圆柱面接合时装拆不便。
过盈连接的配合面主要是圆柱面和圆锥面，其他形式较少。
1．圆柱面过盈连接其配合过盈量的大小，是由连接本身要求的紧固程度所决定的。
在确定配合种类时，一般应选择其最小过盈等于或稍大于连接所需的最小过盈。
因过盈量过大将导致装配困难，而过盈量过小将满足不了传递一定扭矩的要求，在确定精度等级时，若选较高精度的配合，而其实际过盈变动范围较小，装配后连接件的松紧程度不会发生大的差异，但加工要求较高；配合精度较低时，虽可降低加工精度要求，但实际配合过盈变动范围较大。
在批量生产时，各连接件的承载能力和装配性能相差较大，往往需分组选择装配。
a．配合表面应具有良好的表面粗糙度，零件经加热或冷却后要将配合面擦净。
b．压合前，配合表面处理干净并涂以润滑油，以免装配中擦伤配合面。
c．压入过程应连续，不宜过快；压入速度一般为2～4mm/s（不宜超过10mm/s），并应准确控制压入行程。
d ． 压合时，应始终保持轴和孔同轴线，不许偏斜；应经常用角尺检查校正。
e ． 对于细长的薄壁件，更要细心检查其过盈量和形状偏差，装配时尽可能垂直压入，以防变形。
2． 过盈连接的装配方法a ． 压入配合法 可用手锤加垫块敲击压入，也可采用各类压力机压入。
b ． 热胀配合法 又称红套，是利用金属材料热胀冷缩的物理特性，在套与轴有一定过盈时，将套加热，使孔胀大，然后将轴装入胀大的孔中，待冷却后，轴与套孔就获得了传递轴向力、扭矩或轴向力与扭矩同时作用的结合体。
c ． 冷缩配合法 此法是将被包容件进行低温冷却使之冷缩，对小过盈量的小型连接件和薄壁衬套等多采用于冰冷缩（可冷至-78℃）；过盈量较大的连接件，如发动机的主、副杆衬套等，多采用液氮冷缩（可冷至-196℃）d ． 液压套合法是使高压油注入锥套中，使油压增大，锥套膨胀顶出或装入。
机械常用连接结构
详细描述
钎焊是一种通过将熔点较低的金属（钎料） 熔化后填充到两个金属物体之间，然后冷却 凝固形成连接的方法。在钎焊过程中，钎料 与母材之间发生润湿和扩散作用，形成牢固 的结合。常见的钎焊方法包括火焰钎焊、感 应钎焊和真空钎焊等。
05 过盈配合连接
CHAPTER
无垫圈过盈配合连接
总结词
无垫圈过盈配合连接是一种常见的机械连接方式，通过轴和孔之间的过盈配合实现连接。
详细描述
圆锥销连接由圆锥形的销和与之配合的孔组成。通过锥度配合，当销插入孔中后 ，可以自动锁定，防止相对转动。这种连接方式适用于需要承受较大扭矩或振动 载荷的场合，如发动机、变速箱等机械部件的连接。
开口销连接
总结词
开口销连接是一种简单可靠的固定连接方式，常用于固定轮轴与轴套之间的相对位置。
详细描述
压接
总结词
通过压接钳或压接机将两个导体压接在一起，实现电 气连接。
详细描述
压接是一种常见的机械连接方式，主要用于电气连接。 在压接过程中，两个导体被压接钳或压接机压缩，使得 它们的接触表面产生塑性变形，从而实现良好的电气接 触。压接具有较高的连接强度和可靠性，能够承受较大 的电流和电压，因此广泛应用于电线、电缆等领域的连 接。
谢谢
THANKS
压力焊
总结词
通过施加压力，使两个金属物体在接触 面处连接在一起。
VS
详细描述
压力焊是一种通过施加压力，使两个金属 物体在接触面处紧密结合的焊接方式。在 压力的作用下，金属原子之间的距离减小 ，形成金属键，从而实现连接。常见的压 力焊方法包括锻焊、电阻焊和摩擦焊等。
钎焊
总结词
通过将熔点较低的金属（钎料）熔化后填充 到两个金属物体之间，冷却后形成连接。
键、花键、销、形面联接和过盈配合
第四章键、花键、销、形面联接和过盈配合思考题及习题4-1解：查平键联接标准（GB1095-1096-79）由轴径d=100mm查得键宽b=28mm，键高h=16mm，设为A型键。
根据轮彀长度为180mm，查键的长度系列，取键长为L=160mm。
由式（4-1）得σp=2000T/dlk≤[σp]即T=[σp]dlk/2000查表4-1[σp]=100~120MPa取[σp]=100MPal=L-b=160-28=132mmk≈h/2=16/2=8mm所能传递的最大扭矩：T=100*100*132*8/2000=5280N·m4-2解：1）采用平键联接，查标准可知，A型普通平键的尺寸为10mm×8mm×70mm。
其挤压强度为：σp=2000T/dlk≤[σp]则传递的转矩为T≤[σp]dlk/2000，查表4-1[σp]=(70~80)MPa（静载荷）T≤70*38*(70-10)*8/2/2000=319.2N·m2）采用半圆键联接，查标准可知：半圆键的尺寸为：b=10mm，h=13mm，k=3.67mm，L=31.4mm挤压强度为T≤[σp]dlk/2000=70*38*31.4*3.67/2000=153.27N·m剪切强度为τ=2000T/dbl≤[τ]，T≤[τ]dbl/2000查表4-1得[τ]=120MPaT≤120*38*10*31.4/2000=715.92N·m计算结果看出主要失效形式是工作面被压溃，挤压强度确定传递的转矩为153.27N·m3）校核套筒的强度，其截面的抗扭断面模量为：W T=πD3[1-(d/D1)4]/16≈0.2D13[1-(d/D1)4]=0.2*903[1-(38/90)4]=141166.4mm3切应力：τ=T/W T=319.2*1000/141166=2.27MPa<[τ]τ=T/W T=153.27/141166=1.09MPa<[τ]4）平键和半圆键联接制造简易，装拆方便，在一般情况下，不影响被联接件的定心,因而应用相对广泛。
第八章键、销及过盈配合连接知识分享
中国地质大学专用
作者： 潘存云教授
轴的直径
d
bh
自 6~8 2 2 > 8~10 3 3 > 10~12 4 4
> 12~17 5 5
> 17~22 6 6 > 22~30 8 7 > 30~38 10 8 > 38~44 12 8 > 44~50 14 9 > 50~58 16 10 > 58~65 18 11
[p ]
钢
125~150 70~80
50
100~120 50~60 40
60~90 30~45
30
2)半圆键连接强度计算
用于静连接，失效形式为表面压溃
l l近似为公称长度 k
潘存云教授研制
σp =
中国地质大学专用
2T kl d
≤[σp ]
b F y≈d/2
T
d
作者： 潘存云教授
若强度不足时，可采用双键连接。考虑到载荷分布 的不均匀性，校核强度时按1.5个键计算。 双键布置规则： 平键： 按180˚布置； 半圆键：同一条母线上； 楔键： 夹角成120˚ ~130˚
F
F
d
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b h/2
d
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A型
b l=L-b
l L
B型 b l=L
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作者： 潘存云教授
对于导向平键连接，计算依据是磨损，应限制压强：
p=
4T dhl
≤[p ]
表6-2 键连接的许用挤压应力、许用压力
许用值 轮毂材料
载荷性质 静载荷 轻微冲击 冲 击
[σp ]
钢 铸铁
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机械制图键销及其连接
1.6d
0.25d
d
0.25d
2d
0.6d
L
5. 螺柱
规定标记： (例) 螺柱GB/T899 M12×L
bm = 1.5d
bm
L
2d
d
C×45°
三、螺纹紧固件连接的画法
螺纹紧固件连接的基本形式有：
螺栓连接
双头螺柱连接
螺钉连接
用于被连接件都 不太厚，能加工 成通孔且要求连 接力较大的情况.
用于被连接件之一 较厚，不适合加工 成通孔，且要求连 接力较大的情况.
用于受力不大的 零件之间的连接.
螺纹紧固件联接装配图的画法规定
1)两零件的接触面画一条线，不接触面画 二条线。
2)相邻两零件的剖面线应不同，要方向相 反或间隔不等。但同一个零件在各个视 图中的剖面线的方向和间隔应一致。
3)在剖视图中，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ剖切平面通过螺纹紧固 件的轴线时，这些紧固件按不剖绘制。
1、螺栓连接的画法
0.15d×45°
螺栓长度L
d
2d 0.7d L（由设计决定）
3. 垫圈
规定标记： (例) 垫圈GB/T 97.1 12
规格
指用于M12的螺栓或螺钉
0.2d
简化画法：
0.15d
1.5d
1.1d 2.2d
弹簧垫圈
平垫圈
4. 螺钉
规定标记：
(例) 螺钉GB/T 65 M12×L
简化画法：
开槽圆柱头螺钉 0.1d×45°
一、螺纹紧固件的标记
常用的螺纹紧固件有：螺栓、螺钉、 螺柱、螺母和垫圈等。由于这类零件都是 标准件，通常只需用简化画法画出它们的
装配图，同时给出它们的规定标记。
机械设计基础--键销及其联接
二、半圆键连接(Woodruff keys )
三、楔键连接(Taper keys)
工作原理：键的上表面和毂槽的底面各有1:100的斜度，上 下表面为工作面，靠键与轴毂楔紧产生的摩擦力传递转矩。 特点：可传递单向轴向力，受冲击和振动时可保证连接的可 靠性，缺点是轴与轮毂的配合会产生偏心。 应用：用于毂类零件的定心精度要求不高和低转速的场合。
特点：滑键固定在轮毂上，轴上零件带键在轴上的键槽中作 轴向移动。 应用：用于轴上零件轴向移动量较大的场合。
二、半圆键连接(Woodruff keys )
工作原理：两侧面为工作面，靠键与键槽侧面的挤压来 传递转矩。 特点：轴上键槽用尺寸与半圆键相同的半圆键槽铣刀铣 出，因而键在槽中能绕其几何中心摆动以适应轮毂中键 槽的斜度，工艺性好，安装方便，但键槽较深，对轴强 度消弱大。 应用：轻载静连接，锥形轴端
应用：载荷很大,对中要求不严格的场合,常 用于直径大于100mm的轴上。
四、切向键连接
五、键的选择和键强度计算
1、键的选择
类型选择：由结构特点、使用要求、工作条件确定
尺寸选择：
键宽b×键高h
按轴径d查标准
键长L 略短于轮毂宽度
五、键的选择和键强度计算
2、平键的失效
平键联接工作时的主要失效形式为组成联接的键、轴和 轮毂中强度较弱材料表面的压溃，极个别情况下也会出现键 被剪断的现象。通常只须按工作面上的挤压强度进行计算。
P
＝
P
2T 10 kld
3
P
注意的问题
一个键强度不足时，可用相隔180°的 两个平键。考虑到载荷可能分配不均，强 度校核时算1.5个键。
花键连接（Splines Joints ）
由轴和轮毂孔沿四周方向均部的多个键齿构成的联接称 谓花键联接。
过盈配合与拔销耦合分析
教程8:过盈配合与拔销耦合分析问题阐述这是一个钢销与长方体内光滑销孔耦合的三维分析。
由于模型的对称性，可以取模型的四分之一对称模型作为分析对象。
要定义两个不同的加载步骤。
第一个加载步骤的目的是研究几何尺寸比销孔厚的销子上的过盈配合应力。
第二个加载步骤的目的是研究应力、耦合压力以及销子从销孔中拔出时的作用力。
所给条件模型的尺寸如下：PIN（销）半径=0.5单位，长=2.5单位；BLOCD （长方体）宽=4单位，长=4单位，高=1单位；PINHOLE （销孔）半径=0.49 单位，深=1单位。
两个实体都是由结构钢制成（刚度=30e6）并假设是柔韧的。
近似与假设采用四分之一对称模型来模拟耦合现象，将使用两个加载步骤来进行分析：步骤1 :过盈配合——求解这个问题无须额外的位移边界条件。
销子在销孔中由于几何关系而被约束。
由于销孔与销子耦合面之间的过盈关系而产生了应力。
步骤2:拔销一一通过在节点上应用DOF位移边界条件的方法，将销子从长方体中拔出1.7个单位。
清楚地产生自动时间分步来确保求解收敛。
在求解期间阅读每一个第10步子步骤。
交互式的求解过程1. 建立几何结构1.1 创建长方体1. Main Menu : Preprocessor ^ Modeling Create Volumes 宀Block T By Dimensions2 .分别输入 X 仁-2 , X2=2 , 丫仁-2 , Y2=2 , Z1=2.5 , Z2=3.5。
3 .按下OK 按钮。
4. Utility Menu : PlotCtrls T pan . Zoom , Rotate 。
5 .按下 Pan-Zoom-Rotate 窗口内的 ISO 按钮。
6. 关闭 Pan-Zoom-Rotate 窗口。
1.2 创建销孔耦合面（长方体上的孔） 通过定义半径和深度的方法创建圆柱体。
1. Main Menu : Preprocessor T Modeling T Create T Volumes TCylinder T By Dimensions 。
第八章键、销及过盈配合连接
类型：普通楔键、钩头楔键。
钩头是用来拆卸用的
拆卸空间
潘存云教授研制
潘存云教授研制
在重型机械中常采用切向键——一对楔键组成。
潘存云教授研制
窄面 工作面
d 潘存云教授研制
斜度1:100
中国地质大学专用
装配时将两楔键楔紧，键的窄面是工作面，所 产生的压力沿切向方向分布，当双向传递扭矩 时，需要两对切向键分布成120~130 ˚作。者： 潘存云教授
平键 平头(B型) 用盘铣刀加工，轴的应力集中小。
结构 单圆头(C型) 用于轴端
盘铣刀
A型
B型
C型
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普通平键应用最广。
薄型平键的高度为普通平键的60％~70%，也分圆头、
平头、单圆头三种。传递扭矩能力低，常用于薄壁结构、
空心轴等径向尺寸受限制的场合。
中国地质大学专用
作者： 潘存云教授
导向平键
联接
联接
可拆联接 —键联接、销联接、螺纹联接 不可拆联接 —焊接、铆接、粘接
键连接
轴和轴毂的连接，成为轴毂连接；键是最 常见的轴毂连接方式；
键是一种标准件；键主要用于轴和轴上零件
（带轮、齿轮等）轮毂之间的周向固定并传递 扭矩，有的键（导键、滑键、花键）还具有导 向的作用。
键、花键、销及过盈配合连接
中国地质大学专用
作者： 潘存云教授
轴的直径
d
bh
自 6~8 2 2 > 8~10 3 3 > 10~12 4 4
> 12~17 5 5
> 17~22 6 6 > 22~30 8 7 > 30~38 10 8 > 38~44 12 8 > 44~50 14 9 > 50~58 16 10 > 58~65 18 11
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装配图
断面图
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A型
B型
C型
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平键是标准件，只需根据用途、轴径、轮 毂长度选取键的类型和尺寸。
普通平键的规格采用b×L标记 截面尺寸b×h根据轴径d由标准选定
键长L根据轮毂长度按标准查取（比 轮毂长度短5～10mm）
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普通平键的标记： 键型 键宽×键长 标准号
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冷缩配合的加热方法:
过盈量小的连接件(如薄壁衬套等)可在干冰 (-78°C)中冷却，操作简便。对过盈量较大的连 接件(如发动机主、副连杆衬套等)可采用液态氮 冷却(-195°C)，冷却时间短，效率高。 与热胀法相比冷缩法使被包容件收缩量较小 ，因而多用于过渡配合，有时也用于轻型过盈配 合。 4．螺母压紧法： 对锥面连接件可以 通过拧紧螺母使配合面 压紧形成过盈连接。
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一、平键连接 二、半圆键连接
三、花键连接
四、楔键和切向键连接两侧面传递转矩，键的两侧面是工作面， 对中性好；键的上表面与轮毂上的键槽底面留有间隙， 以便装配。
分类：
普通平键
导向平键
滑键
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1．普通平键
分解图
一、圆柱销
1．普通圆柱销
传递横向力
传递转矩
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2．内螺纹圆柱销
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二、圆锥销
1．普通圆锥销
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2．带螺纹圆锥销
内螺纹
大端带螺尾
小端带螺尾
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§8-3 过盈连接： 单击此处编辑母版标题样式
一、过盈连接的类型、特点和应用：
单击此处编辑母版文本样式 过盈连接：是依靠包容件(孔)和被包容件(轴) 第二级 配合后的过盈值达到紧固连接的目的的。
由一对具有1:100斜度的楔键沿斜面拼合而成，上下 两工作面互相平行，轴和轮毂上的键槽底面没有斜度。
一组切向键 切向键
两组切向键
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§8－2 销连接
固定零件间的相对位置， 或作为组合加工和装配 时的辅助零件
用于轴与 毂的连接 或其他零 件的连接
用作安全 装置中的 过载剪断 零件
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工作面为键的两侧面，有较好的对中性 可在轴上键槽中摆动以适应轮毂上键槽斜度
适用于锥形轴与轮毂的连接
键槽对轴的强度削弱较大，只适用于轻载连接
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三、花键连接
花键连接——由沿轴和轮毂孔周向均布的多个键 齿相互啮合而成的连接。
多齿承载，承载能力高 齿浅，对轴的强度削弱小 对中性及导向性能好 加工需专用设备，成本高
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液压配合法装拆，对配合件的配合面没有 损伤，但对配合面的接触精度要求较高，而且 需要高压油泵等专用设备。因此，这种方法多 用于承载较大且需多次装拆的场合，尤其适用 于大型零件。
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本章小结
1．键连接的功用及类型。 2．平键连接的特点和种类。 3．半圆键连接、花键连接、楔键连接的特点。
第八章 键、销及过盈连接
§8－1 键连接 §8－2 销连接 §8－3 过盈连接
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§8－1 键连接及其应用
作用：
实现轴与轴上零件（如齿轮、带轮等）之间的周向 固定，并传递运动和扭矩。
分类：
平键连接
松键连接 半圆键连接
键连接
紧键连接
花键连接 楔键连接 切向键连接
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压紧的方式有采用液压 装拆的，其配合面锥度通常 为l:50一1:30；也有采用螺 纹连接而实现轴向压紧的， 其配合面的锥度通常为l:301:8。 圆锥面过盈连接的压合距离短，装拆 方便，装拆时配合面不容易损伤，可用于 多次装拆的场合，但其配合面加工困难。 二、过盈连接的装配要求：
三、过盈连接的装配方法： 1．压入法：
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当过盈量和配合件尺寸较小时，可以在常 温下使用压入法进行装配。 (1) 用锤子加垫块敲击： 操作简单，但导向性不 好，容易发生歪斜。
一般适用于配合要求较低、配合长度较短的 连接，多用于单件生产。
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(2) 用螺旋压力机压合:
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其过盈量的大小取决于拧紧力的大小。一 般将配合件拧至所需要的正确配合位置即可。 5．液压配合法： 锥面连接件也可以用 液压法进行装拆。也就是 用高压油泵将油由包容件 上的油孔和沟槽压入配合 面，也可以由被包容件上 的油孔压入配合面。 高压油使包容件内径增大，被包容件外径 缩小。施加一定的轴向力，就使之互相压入。 当压人至预定的轴向位置后，排出高压油，即 可以形成过盈连接。
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为了便于装配，包容 件的孔端和被包容件的进 入端都应该倒角，一般倒 角＝0.5～3.5 mm。圆柱面 过盈连接装拆不便，且结 合面容易损伤，所以不宜 用于经常装拆的部位。 2．圆锥面过盈连接： 圆锥面过盈连接 是利用包容件与被包 容件相对轴向位移后 相互压紧而获得过盈 连接的。
键16100 GB/T 1096－2003
表示键宽为16mm，键长为100mm的A型普通平键。
键B18100 GB/T 1096－2003 表示键宽为18mm，键长为100mm的B型普通平键。
键C18100 GB/T 1096－2003
表示键宽为18mm，键长为100mm的C型普通平键。
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外花键
内花键
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矩形花键连接
渐开线花键连接
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四、楔键和切向键连接
1．楔键
楔键与键槽的两个侧面不相接触，为非工作面。楔键 连接能使轴上零件轴向固定，并能使零件承受单方向的轴 向力。用于定心精度要求不高，荷载平稳和低速的场合。
普通楔键
钩头楔键
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2．切向键
2．导向平键
特点：轮毂可在轴上沿轴向移动。
比普通平键长 紧定螺钉固定在键槽中 键与轮毂槽采用间隙配合 键上设有起键螺孔
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3．滑键
特点：轮毂可在轴上沿轴向移动。
滑键固定在轮毂上 轮毂带动滑键作轴向移动
键长不受滑动距离限制
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二、半圆键连接
4．销连接的功用及销的类型。
5. 过盈配合
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作业：
完成习题册第八章
谢谢
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第三级
性变形，在包容件和被包容 件配合面间产生压力，工作 时，依靠此压力产生的摩擦 力传递转矩、轴向力或者两 者都有的复合载荷。
22 机电工艺学院
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第四级 装配后，由于材料的弹 第五级
过盈连接的特点：是结构简单，同轴性好， 轴上不开孔或槽，对轴强度削弱小，承载能力高 ，耐冲击性能好，能承受变载和冲击力。但配合 表面的加工精度要求高，且装拆不方便。 1．圆柱面过盈连接： 圆柱面过盈连接配合后的过 盈值的大小，是按连接要求的紧 固程度确定的。 在确定配 合种类时，一般应实际选择其最 小过盈Ymin等于或稍大于连接所需要的最小过 盈量。因为过盈量过大会增加装配困难，而过 盈量过小又不能满足传递一定转矩的要求。
(3) 用C型夹头压合:
(4)用齿条压力机压合: 导向性能好、省力。适 用于配合精度较高的场合， 多为小批量生产，如齿轮、 套筒、一般的滚动轴承等。
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(5) 用气动杠杆压力机压合: 压力范围很大，配以一定 的夹具，可提高压合的导向性 适用于轻型或中型过盈配合的 连接件，多为成批量生产，如 车轮、飞轮等 。 2．热胀配合法： 又称红套，它是利用金属材料热胀冷缩 的物理特性，在孔与轴有一定过盈配合的要 求下，将孔加热，使之胀大，然后将轴装入 膨胀的孔中，待冷却收缩后，孔就紧紧地抱 住轴，形成过盈连接。
1、配合面应具有较小的表面粗糙度值，装配时 应将配合面擦拭干净，保持清洁。
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2、在装配前，配合面还必须使用油润滑，以 免装配时损伤表面。 3、压人过程应保持连续，速度不宜太快，通 常为2-4m／s。并需准确控制压人行程。 4、压合时必须保证轴和孔的中心线同轴。要 经常用角尺测量，不允许有倾斜现象。 5、对于细长件或薄壁件，要特别注意检查其 过盈量和形位偏差，装配时最好垂直压入 ，以防变形。
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热胀配合的加热方法： 应根据套件尺寸大小和过盈量大小而定。 过盈量和尺寸较小的连接件可以放在沸水槽 (80～100℃)、蒸汽加热槽(120℃)或热油槽(90 ～320℃)中加热；过盈量较大的中、小型连接 件可放在电阻炉或者红外线辐射加热箱中加热 ；过盈量大的中型或大型连接件可用感应加热 器加热。 3．冷缩配合法： 是将被包容件进行低温冷却使之收缩， 然后与常温的包容件装配，得到过盈连接。