《机械设计基础》第五版键连接
《机械设计》第五章键连接PPT课件
D d
l
L
特点： 可传递较大扭矩和轴向力，无应力集中，
对中性好，但加工要求较高，应用受限制。
§5—4 销联接
定位销——主要用于零件间位置定位，左图，常用 作组合加工和装配时的主要辅助零件。
联接销——主要用于零件间的联接或锁定，中图， 可传递不大的载荷
安全销——主要用于安全保护装置中的过载剪断元 件 ，右图
轴上的槽用盘铣刀或指状铣刀加工；
轮毂槽用拉刀或插刀加工。
工作面
工作面
(a)
(a)
(b)
普通平键：
(a)
(b)
圆 头 — A型（常用）—键(a) 顶上面与毂不接触(b) 有间隙
方 头 — B型—常用螺钉固定
(c)
半圆头—C型（端铣刀加工）—用于轴端与轮毂联接
(c)
(d)
(c)
(c)
(d)
(d)
2）薄型平键——键高约为普通平键的60%~70%： 圆头、方头、单圆头
第五章 键与花键联接
§5—1 键联接
键是一种标准件，通常用于联接轴与轴上旋 转零件与摆动零件，起周向固定零件的作用以传 递旋转运动成扭矩，而导键、滑键、花键还可用 作轴上移动的导向装置。
一、键联接的类型与构造 主要类型：平键、半圆键、楔键、切向键
1、平键 1）普通平键
用于静联接，即轴与轮毂间无相对轴向移动 构造：两侧面为工作面，靠键与槽的挤压和 键的剪切传递扭矩；
一、过盈联接的类型与应用 利用两个被联接件本身的过盈配合来实现，
一为包容件，另一为被包容件。
1 23 4
无辅助件（左图）——用于轴与轮毂联接，轮圈与轮芯的联接 及滚动轴承与轴及座孔的联接
df
二、花键联接的设计计算
机械设计基础(第五版)课后习题答案(完整版)
\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\ylrv机械设计基础（第五版）课后习题答案(完整版)杨可竺、程光蕴、李仲生主编高等教育出版社1-1至1-4解机构运动简图如下图所示。
图 1.11 题1-1解图图1.12 题1-2解图图1.13 题1-3解图图1.14 题1-4解图1-5 解1-6 解1-7 解1-8 解1-9 解1-10 解1-11 解1-12 解1-13解该导杆机构的全部瞬心如图所示，构件1、3的角速比为：1-14解该正切机构的全部瞬心如图所示，构件3的速度为：，方向垂直向上。
1-15解要求轮1与轮2的角速度之比，首先确定轮1、轮2和机架4三个构件的三个瞬心，即，和，如图所示。
则：，轮2与轮1的转向相反。
1-16解（1）图a中的构件组合的自由度为：自由度为零，为一刚性桁架，所以构件之间不能产生相对运动。
（2）图b中的CD 杆是虚约束，去掉与否不影响机构的运动。
故图b中机构的自由度为：所以构件之间能产生相对运动。
题2-1答: a ），且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。
b ），且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。
c ），不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。
d ），且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。
题2-2解: 要想成为转动导杆机构，则要求与均为周转副。
（ 1 ）当为周转副时，要求能通过两次与机架共线的位置。
见图2-15 中位置和。
在中，直角边小于斜边，故有：（极限情况取等号）；在中，直角边小于斜边，故有：（极限情况取等号）。
综合这二者，要求即可。
（ 2 ）当为周转副时，要求能通过两次与机架共线的位置。
见图2-15 中位置和。
在位置时，从线段来看，要能绕过点要求：（极限情况取等号）；在位置时，因为导杆是无限长的，故没有过多条件限制。
（ 3 ）综合（1 ）、（ 2 ）两点可知，图示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件是：题2-3 见图 2.16 。
机械设计基础(第五版)_杨可桢主编_课后习题答案.
0°≤ ≤ 150°
（2）回程：等加速段 0°≤ ≤60 °
等减速段
60°≤ ≤120 °
为了计算从动件速度和加速度，设 。计算各分点的位移、速度以及加速度值如下：
总转角
0°
15°
30°
45°
60°
75°
90°
105°
位移(mm)
0
0.734
2.865
6.183
10.365
15
19.635
， 。
题2-13证明:见图2.25。在 上任取一点 ，下面求证 点的运动轨迹为一椭圆。见图
可知 点将 分为两部分，其中 ， 。
又由图可知 ， ，二式平方相加得
可见 点的运动轨迹为一椭圆。
3-1解
图3.10题3-1解图
如图3.10所示，以O为圆心作圆并与导路相切，此即为偏距圆。过B点作偏距圆的下切线，此线为
当凸轮转角 在0≤ ≤ 过程中，从动件按简谐运动规律上升h=30mm。根据教材(3-7)式可
得：
0≤ ≤
0≤ ≤
当凸轮转角 在 ≤ ≤ 过程中，从动件远休。
S 2 =50 ≤ ≤
≤ ≤
当凸轮转角 在 ≤ ≤ 过程中，从动件按等加速度运动规律下降到升程的一半。根据
教材(3-5)式可得：
≤ ≤
≤ ≤
当凸轮转角 在 ≤ ≤ 过程中，从动件按等减速度运动规律下降到起始位置。根
（2）因为曲柄空回行程用时 ，
转过的角度为 ，
因此其转速为： 转/分钟
题2-5
解:（1）由题意踏板 在水平位置上下摆动 ，就是曲柄摇杆机构中摇杆的极限位置，此时
曲柄与连杆处于两次共线位置。取适当比例图尺，作出两次极限位置 和 （见图
机械设计基础(第五版)_杨可桢主编_课后习题答案
机械设计基础（第五版）课后习题答案(完整版)杨可竺、程光蕴、李仲生主编1-1至1-4解机构运动简图如下图所示。
图 1.11 题1-1解图图1.12 题1-2解图图1.13 题1-3解图图1.14 题1-4解图1-5 解1-6 解1-7 解1-8 解1-9 解1-10 解1-11 解1-12 解1-13解该导杆机构的全部瞬心如图所示，构件1、3的角速比为：1-14解该正切机构的全部瞬心如图所示，构件3的速度为：，方向垂直向上。
1-15解要求轮1与轮2的角速度之比，首先确定轮1、轮2和机架4三个构件的三个瞬心，即，和，如图所示。
则：，轮2与轮1的转向相反。
1-16解（1）图a中的构件组合的自由度为：自由度为零，为一刚性桁架，所以构件之间不能产生相对运动。
（2）图b中的CD 杆是虚约束，去掉与否不影响机构的运动。
故图b中机构的自由度为：所以构件之间能产生相对运动。
题2-1答: a ），且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。
b ），且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。
c ），不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。
d ），且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。
题2-2解: 要想成为转动导杆机构，则要求与均为周转副。
（ 1 ）当为周转副时，要求能通过两次与机架共线的位置。
见图2-15 中位置和。
在中，直角边小于斜边，故有：（极限情况取等号）；在中，直角边小于斜边，故有：（极限情况取等号）。
综合这二者，要求即可。
（ 2 ）当为周转副时，要求能通过两次与机架共线的位置。
见图2-15 中位置和。
在位置时，从线段来看，要能绕过点要求：（极限情况取等号）；在位置时，因为导杆是无限长的，故没有过多条件限制。
（ 3 ）综合（1 ）、（2 ）两点可知，图示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件是：题2-3 见图 2.16 。
图 2.16题2-4解: （1 ）由公式，并带入已知数据列方程有：因此空回行程所需时间；（ 2 ）因为曲柄空回行程用时，转过的角度为，因此其转速为：转/ 分钟题2-5解: （1 ）由题意踏板在水平位置上下摆动，就是曲柄摇杆机构中摇杆的极限位置，此时曲柄与连杆处于两次共线位置。
机械设计基础键联接
R
[ ]
4240
96
3.3 mm
满足挤压强 度条件：
P
R d0h
[ p ]
[ p ] : 取被联接件的许用挤压应力
[ p ]
B
2.5
250 2.5
100 N mm2
挤压：d 0
R
h1 [ p ]
0.53
mm
从强度的观点看： 采用 M4或M5的铰制孔螺栓 就够了
3、键的选择计算
① 类型选择： 普通平键A型 ② 尺寸选择：
解：1、普通螺栓联接
① 作用在螺栓中心圆周上的圆周力R
R 2T 9550 103 P 2
D0
n D0
4240
N
② 单个螺栓所需的预紧力 根据结合面不滑移条件：
D0
T
R
③ 确定螺栓的小径d1
选材: 性能等级4.6，由表（8-5）： σS=240 N/mm2 由表（8-6）： 许用应力 [σ]= σS /S 由表（8-6）：采用试算法确定安全系数S：
32.2 [ p ] 70
故所选键适合
小结：
1.键的功用、工作原理及分类特点 2.平键联接失效形式、选择及强度计算 3.花键联接的类型和特点 4.销联接功用、分类。
学习提示：
① 熟悉键联接的类型及其工作特点 ②掌握普通平键联接的强度计算方法 ③ 能够按标准选择各种平键的类型及尺寸
8-8 键联接和花键联接
一、键联接 1、类型和应用
a. 普通平键（静联接）
① 平键联接
键是标准零件
标记:键12x70 GB/T1096-79
b. 导向平键（动联接） 加长的普通平键
2. 导向平键 保证联接工作面的压强不会过大 （不发生过度磨损）
杨可桢《机械设计基础》(第5版)笔记和课后习题(联轴器、离合器和制动器)
第17章 联轴器、离合器和制动器17.1 复习笔记联轴器和离合器主要用于轴与轴之间的连接，使它们一起回转并传递转矩。
用联轴器连接的两轴在机器运转时不能分离，停止时才能分离。
用离合器连接的两轴在运转中就能方便地分离和接合。
制动器是用来降低机械运转速度或迫使机械停止运转的装置。
目前，联轴器、离合器大都已经标准化，其选择过程如下：（1）计算转矩－由于机器起动时的惯性力和工作中可能出现的过载现象，计算转矩的计算公式为c A T K T =式中，T 为公称转矩，N ·m ；K A 为工作情况系数。
（2）确定型号根据轴径、计算转矩T c 、转速n 及所选的类型，按照公式c n T T ≤，p n n ≤从标准中选定合适的型号。
（3）必要时应对其中某些零件进行校核验算。
一、联轴器的种类和特性 1．刚性联轴器（1）固定式刚性联轴器固定式刚性联轴器中应用最广的是凸缘联轴器。
它是用螺栓连接两个半联轴器的凸缘，从而实规两轴的连接。
螺栓可以用普通螺栓，也可以用铰制孔螺栓。
如图17-1所示，这种联轴器主要有普通凸缘联轴器，如图17-1（a ）所示和有对中榫的凸缘联轴器，如图17-1（b ）所示两种结构形式。
（a ） （b ）图17-1凸缘联轴器的结构简单，使用方便，可传递的转矩较大，但不能缓冲减振。
常用于载荷较平稳的两轴连接。
（2）可移式刚性联轴器可移式刚性联轴器的组成零件间构成动连接，具有某一方向或几个方向的活动度，因此能补偿两轴的相对位移。
常见的可移式刚性联轴器有以下3种。
①齿式联轴器：由于是多齿接触，因此承载能力大，能传递很大的转矩以及补偿适量的综合位移，常用于重型机械中。
但是，当传递巨大的转矩时，齿间的压力也随着增大，使联轴器的灵活性降低，且其结构笨重，造价较高。
②十字滑块联轴器：可补偿安装及运转时两轴间的相对位移。
但由于两轴线不对中，转速较高时，将产生较大的离心力，并带有附加动载荷，因此只适用于低速，且轴的转速一般不超过300 r/min的场合。
机械设计基础(第五版)_杨可桢主编_课后习题答案之欧阳歌谷创编
机械设计基础（第五版）课后习题答案(完整版)欧阳歌谷（2021.02.01）杨可竺、程光蕴、李仲生主编1-1至1-4解机构运动简图如下图所示。
图1.11 题1-1解图图1.12 题1-2解图图 1.13 题1-3解图图1.14 题1-4解图1-5 解1-6 解1-7 解1-8 解1-9 解1-10 解1-11 解1-12 解1-13解该导杆机构的全部瞬心如图所示，构件1、3的角速比为：1-14解该正切机构的全部瞬心如图所示，构件3的速度为：，方向垂直向上。
1-15解要求轮1与轮2的角速度之比，首先确定轮1、轮2和机架4三个构件的三个瞬心，即，和，如图所示。
则：，轮2与轮1的转向相反。
1-16解（ 1）图a中的构件组合的自由度为：自由度为零，为一刚性桁架，所以构件之间不能产生相对运动。
（2）图b中的CD 杆是虚约束，去掉与否不影响机构的运动。
故图 b中机构的自由度为：所以构件之间能产生相对运动。
题 2-1答 : a ），且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。
b ），且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。
c ），不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。
d ），且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。
题 2-2解 : 要想成为转动导杆机构，则要求与均为周转副。
（ 1 ）当为周转副时，要求能通过两次与机架共线的位置。
见图 2-15 中位置和。
在中，直角边小于斜边，故有：（极限情况取等号）；在中，直角边小于斜边，故有：（极限情况取等号）。
综合这二者，要求即可。
（ 2 ）当为周转副时，要求能通过两次与机架共线的位置。
见图 2-15 中位置和。
在位置时，从线段来看，要能绕过点要求：（极限情况取等号）；在位置时，因为导杆是无限长的，故没有过多条件限制。
（ 3 ）综合（ 1 ）、（ 2 ）两点可知，图示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件是：题 2-3 见图 2.16 。
图 2.16题2-4解: （1 ）由公式，并带入已知数据列方程有：因此空回行程所需时间；（ 2 ）因为曲柄空回行程用时，转过的角度为，因此其转速为：转 / 分钟题 2-5解: （ 1 ）由题意踏板在水平位置上下摆动，就是曲柄摇杆机构中摇杆的极限位置，此时曲柄与连杆处于两次共线位置。
机械设计基础课后习题答案(第五版)(完整版)之欧阳家百创编
机械设计基础（第五版）课后习题答案(完整版)欧阳家百（2021.03.07）高等教育出版社杨可桢、程光蕴、李仲生主编1-1至1-4解机构运动简图如下图所示。
图1.11 题1-1解图图1.12 题1-2解图图 1.13 题1-3解图图1.14 题1-4解图1-5 解1-6 解1-7 解1-8 解1-9 解1-10 解1-11 解1-12 解1-13解该导杆机构的全部瞬心如图所示，构件 1、3的角速比为：1-14解该正切机构的全部瞬心如图所示，构件3的速度为：，方向垂直向上。
1-15解要求轮 1与轮2的角速度之比，首先确定轮1、轮2和机架4三个构件的三个瞬心，即，和，如图所示。
则：，轮2与轮1的转向相反。
1-16解（ 1）图a中的构件组合的自由度为：自由度为零，为一刚性桁架，所以构件之间不能产生相对运动。
（ 2）图b中的 CD 杆是虚约束，去掉与否不影响机构的运动。
故图 b中机构的自由度为：所以构件之间能产生相对运动。
题2-1答: a ），且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。
b ），且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。
c ），不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。
d ），且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。
题 2-2解 : 要想成为转动导杆机构，则要求与均为周转副。
（ 1 ）当为周转副时，要求能通过两次与机架共线的位置。
见图 2-15 中位置和。
在中，直角边小于斜边，故有：（极限情况取等号）；在中，直角边小于斜边，故有：（极限情况取等号）。
综合这二者，要求即可。
（ 2 ）当为周转副时，要求能通过两次与机架共线的位置。
见图 2-15 中位置和。
在位置时，从线段来看，要能绕过点要求：（极限情况取等号）；在位置时，因为导杆是无限长的，故没有过多条件限制。
（3 ）综合（1 ）、（2 ）两点可知，图示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件是：题 2-3 见图 2.16 。
图 2.16题 2-4解 : （ 1 ）由公式，并带入已知数据列方程有：因此空回行程所需时间；（ 2 ）因为曲柄空回行程用时，转过的角度为，因此其转速为：转 / 分钟题 2-5解: （1 ）由题意踏板在水平位置上下摆动，就是曲柄摇杆机构中摇杆的极限位置，此时曲柄与连杆处于两次共线位置。
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机械设计
花键联接1
轴毂连接
三、花 键 联 接 工作面：键齿侧。
对中性和导向性好； 各键齿承载均匀，承载能力大； 特点 键槽浅，对轴强度削弱较小； 加工要用专用设备，成本高。
机械设计
轴毂连接
花键类型
①矩形花键 按齿形分： ② 渐开线花键 ③三角形花键
机械设计
轴毂连接
1. 平键联接
间隙
1) 工作面: 两侧面 2) 工作原理: 工作时靠键与键槽侧 面的挤压来传递扭矩， 故定心性较好。 3) 特点及应用:
轴
工作面
结构简单，装拆方便，轴与毂的对中性好。普通平 键应用极为广泛。
机械设计
轴毂连接
4) 根据用途，平键又可分为：
静联接: 普通平键 动联接 导向平键 滑键
机械设计
轴毂连接
（1）普通平键联接
平键
δ
轮毂
轴孔
轴
轮缘
轮毂 轮辐
※工作面：两侧面
※工作原理：靠侧面的挤压传递转矩。
※特点：装拆方便、对中性好；但不能 传递轴向载荷
机械设计
轴毂连接
普通平键按端部形状分： 圆头(A型)：端铣刀加工，固定良好 平头(B型)：盘铣刀加工，应力集中小 单圆头(C型)：用于轴端
工作面：侧面。 优点：工艺性好，装配方便 缺点：对轴的削弱大。用于锥形轴端的轻载静联接。 若用两个半圆键，应布置在轴的同一条母线上。
机械设计
轴毂连接
3．楔键联接
工作面：上、下表面。键的上表面与键槽底面有1:100 的斜度。
工作原理：键的上下两工作面分别与轮毂和轴的键槽工作
面压紧，使轴与轮毂的接触面上产生摩擦力来传递扭矩。
机械设计
轴毂连接
二、键的选择和键连接强度计算 1、键的选择
（1）键的类型选择
根据间连接的结构特点、使用要求和工作条件来选择。 （2）键的尺寸选择 按照符合标准和满足强度要求来取定。 键的标准尺寸：截面尺寸 b×h 及键长 L 。
由轴径d查标准 略短于轮毂长，并符合标准
键的标记为：键b×L GB/T 1096-2003(一般A型键可不标出 A，但对于B、C型键，必须标注“键B”或“键C”）。
10-11 键连接与花键连接
机械设计
键联接1
轴毂连接
概述
在机械设备中键主要用于连接轴和轴上的零件（如 齿轮、皮带轮等）以传递扭矩。也有的键具有导向的 作用。
机械设计
轴毂类
松 联 接 平键联接
键 联 接 的 类 型
半圆键联接 楔键联接
切向键联接
紧 联 接
二、键的选择和强度校核
机械设计
轴毂连接
圆柱销 圆锥销 2、按形状分 槽销 销轴
开口销
盘铣刀
用盘形铣刀加工,应力集中小 若用两个平键，应布置沿周向相隔180º。
机械设计
轴毂连接
(2)导向平键
键与轮毂 键槽为间隙配 合，便于轮毂 零件作轴向移 动，如变速箱 中的滑移齿轮。
机械设计
轴毂连接
(3)滑键 用于零件滑移距离较大的场合
机械设计
轴毂连接
2．半圆键联接
键呈半圆形。轴上键槽用与半圆键尺寸相同的半圆键槽铣刀 铣出，故键能在键槽摆动，以适应轮毂的斜度，安装方便。 常用于锥形轴端轮毂的联接。
缺点：对中性差。用于定心精度要求不高和低转速的场合。 若用两个楔键，应布置在沿周向相隔90º～120º。
机械设计
轴毂连接
4．切向键
由两个斜度为1:100的楔键组成。一个切向键只能传递一个方 向的转矩，传递双向转矩时，为减小对轴的削弱，须用互成 120°～130°角的两个键。 用于载荷很大，对中要求不严、直径大于100mm的场合，如 大型带轮、大型飞轮等。
机械设计
轴毂连接
表1
普通平键和普通楔键的主要尺寸
机械设计
轴毂连接
2、键连接强度计算
※主要失效形式： 静联接 挤压→压溃 σp [σp]
剪切→剪断 [] 动联接：+ 工作面磨损→ p [p]
★强度条件:
2T 103 [ p ] 静联接 p l——键的工作长度 kld A型键：l=L-b 3 2T 10 B型键：l=L [ p] 动联接 p kld C型键：l=L-b/2
机械设计
轴毂连接
10-12 销 联 接
销联接
一、作用：销联接主要用于确定零件之间的相互位 置，并可传递不大的载荷。也可用于轴和轮毂或其 他零件的联接。 二、类型 1、按用途分 定位销 联接销 安全销
定位销：用来固定零件之间的相 安全销：作为安全装置中的过载剪 联接销：用来实现两零件之间的 对位置，它是组合加工和装配时 切元件。 联接，可用来传递不大的载荷。 的重要辅助零件。