无键联接和销联接
第六章 键、花键、无键联接和销联接(1)
（一）型面联接
§5—3 无 键 联 接
是利用非圆截面的轴与相应轮廓的毂孔配合而构成的连接。
特点：没有应力集中源，对中性好，承载能力强，装。
（二）胀紧联接 利用锥面贴合并挤紧在轴毂之间用摩擦力传递扭矩，有过载
保护作用。
弹性环的材料为高碳钢或高碳合金钢（65，55Cr2、60Cr2） 并经热处理。锥角一般为12.5~17°。
失效形式：①键齿的压溃（静联接） ②磨损（动联接） ③齿根剪断
挤压强度条件：
P
2000T z hl dm
[ ]P
动联接（耐磨性条件）：
P 2000T [P]
z hl dm
T——传递扭矩（N.m） Z——花键齿数 l ——键齿工作长度（mm）dm——花键的平均直径 ψ——载荷分布不均系数 h——键齿侧面工作高度（mm）
键的两个窄面是工作面，其中一个面在通过轴心线的平面内， 工作面上的压力沿轴的切线方向作用，能传递很大的转矩。当双 向传递转矩时，需用两对切向键并分布成120°～130°。
二、键的选择和键联接的强度校核
1．键的选择
键:45钢,σB < 600 MPa ⑴ 类型选择：
根据键连接的结构、使用特性及工作条件。 选择时应考虑的情况：
键和滑键三种。 普通平键的端部形状：
圆头（A型）、方头（B型）、单圆头（C型）。
1）普通平键 用于静联接，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 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。
2）薄型平键 键高约为普通平键的60%~70%：圆头、方头、单圆头 用于薄臂结构、空心轴等径向尺寸受限制的联接
2）d↑ 3）L↑，但轮毂↑受力不利 4）改用花键
第6章键-花键-无键连接和销连接
机 械
键的截面尺寸b×h按所在轴段直径d从标准中选定。
设 计
键的长度L一般可按轮毂的长度而定,即键长等于或 略小于轮毂的长度；
上 邓
而导向平键的长度则按零件所需滑动距离而定。 召
义
重要的键连接在选出键的类型和尺寸后，还应进行
强度校核计算。
普通平键和普通楔键的主要尺寸见表，所选定的键 长应符合标准规定的长度系列。
3
普通平键：按构造分，有圆头（Ａ型）、 平头（Ｂ型）以及单圆头（Ｃ型）三种， 其结构形式如下图所式：
机 械 设 计 上 邓 召 义
2020年10月11日
第六章键-花键-无键连接和销连接
4
特点：
续
A型平键的键槽用端铣刀加工，键在槽中固定 良好，但键槽引起的应力集中较大,其圆头部分 侧面与键槽并不接触，未能充分利用；
圆头平键l=L-b/2，L为键的长度，b为 键的宽度
上 邓 召 义
2020年10月11日
第六章键-花键-无键连接和销连接
7
2.半圆键
机
械
设
半圆键连接如右上图所示。轴上键槽用尺寸与半圆键 计
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。半圆键工作时，
上 邓 召
靠侧面来传递转矩。
义
特点：工艺性较好，装配方便；但轴上槽较深对轴的 强度削弱较大。
在轮毂的键槽中。键的顶面与轮毂之间有少量间 机
隙，键靠侧面传递扭矩。
械 设
轮毂与轴通过圆柱表面配合实现轮毂中心与轴心 计
的对中。
上 邓
根据用途不同，平键可分为普通平键、薄型平键、召义 导向平键和滑键四种。
其中:普通平键和薄型平键用于静连接，
花键、无键连接和销连接
二、键的选择和强度校核
1．键的尺寸选择 平键的尺寸主要是键的截面尺寸b×h及键长L。b×h根据轴径d由标准中查 得，键的长度参考轮毂的长度确定，一般应略短于轮毂长，并符合标准中规定 的尺寸系列。
2．平键联接的失效和强度校核 普通平键联接：主要失效形式是工作面的压溃，有时也会出现键的剪断，
但一般只作联接的挤压强度校核。
圆柱销：经多次拆装后，定位精度会降低；有m6、h8两种直径偏差可供选择，以满足 不同要求。
圆锥销：有1:50的锥度，可反复多次拆装。
槽销：不易松动，承受振动和变载荷，不铰孔，多次装拆。 钻孔 铰孔
开尾圆锥销：在联接时的防松效果好，适用于有冲击、振动的场合
端部带螺纹的圆锥销：盲孔或拆卸困难的场合 销轴：用于两零件的铰接处，构成铰链联接。销轴通常用于开口销锁定，工作可靠，装拆方便。
是锻钢，用键构成静连接。齿轮的精度为7级，装齿轮处的轴径d=70mm，齿轮
轮毂宽度为100mm，需传递的转矩T=2200N·m，载荷有轻微冲击。试设计此键
连接。
一般8级以上精度的齿轮有定心精度要求，应选用平键连接。由于齿轮不
在轴端，故选用圆头普通平键(A型)
参考轴的直径d=70 mm，截面尺寸为：b=20，h=12，L=90 mm(比轮毂宽度
取[σp]=110MPa
单键
p
4000T hld
4000T 14 88 80
[ P ] 110
T 2710N m
双键
p
4000T hld
4000T 14 88 80
1.5[P ] 1.5110
T 4066N m
图示气缸盖用6个普通螺栓连接,已知气缸压力p=2MPa，D=80mm,取
p
第六章键联接
第六章 键、花键、无键连接和销联接一．典型例题分析【例题一】直径d=80mm 的轴端安装一钢制直齿圆柱齿轮，轮毂长L=1.5d ，工作时有轻微冲击。
试确定平键联接尺寸，并计算其能传递的最大转矩。
[解题要点]（1）根据直径以及轮毂长在键长系列中选键；（2）将键的强度条件公式变形，可得到键所能传递的转矩。
[解题过程]根据轴径d=80mm ，查表得键的尺寸为剖面b=22mm ，h=14mm根据轮毂的长度L=1.5d=1.5×80=120mm从键长系列中，取键的公称长度100mm键的标记 键22×100 GB 1096-79键的工作长度为l=L-b=100-22=78mm键与轮毂键槽接触高度为k=h/2=7mm根据齿轮材料为钢,工作时有轻微冲击,取许用挤压应力[]a p MP 110=σ 根据普通平键联接的强度条件公式[]p p kld T σσ≤⨯=3102 可求得键连接传递的最大转矩为[]m N kld T p ⋅=⨯⨯⨯==4.24022000110807872000max σ【例题二】图示变速箱中的双联滑移齿轮采用矩形花键联接。
已知：传递转矩T ＝140N·m，齿轮在空载下移动，工作情况良好，轴径D ＝28mm ，齿轮轮毂长L=40mm ，轴及齿轮均采用钢制并经热处理，硬度值≤40HRC，试选择矩形花键尺寸及定心方式，校核联接强度。
[解题要点]（1）根据轴径选择花键型号；（2）根据花键连接强度条件公式对连接强度进行校核，然后判断是否满足强度。
[解题过程]由手册查得中系列矩形花键的齿数为6，外径28mm ，内径23mm ，花键型号：6×23×28×6，采用小径定心。
齿顶倒角3.0=Cmm ，2.0=r mm 。
平均直径mm d D d m 5.25223282=+=+= 齿的接触高度mmC dD h 9.13.022232822=⨯--=--= 取齿的接触线长度mm l40= 载荷不均匀系数8.0=ψ由轴和齿轮的材料及热处理方式，查表[]a p MP 120=σ根据花键静连接强度条件公式：a m p MP zhld T 1.305.25409.168.010********3=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=ψσ<a MP 120强度足够。
05第五章 键联接
4）平键的标记方法
键 头部类型 键宽×键长 国标号 键 B 8×100 GB/T 1096-2003 （方头普通平键） A型可不标出
2、半圆键联接(woodruff key joints)
轴上键槽用与半圆键形状相同的铣刀加工，键能在槽中绕几何中心 摆动以适应毂上键槽的倾斜度。 半圆键用于静联接，其工作面为两侧面，工作时靠其侧面的挤压来 传递扭矩。
2、特点：
1）齿较多、工作面积大、承载能力较高； 2）键均匀分布，各键齿受力较均匀； 3）齿槽浅、齿根应力集中小，对轴的强度削弱减少； 4）轴上零件对中性好； 5）导向性较好；
6）加工需专用设备、制造成本高。
2、花键联接的设计计算
设计过程： 选花键类型→按轴径定花键尺寸→验算联接强度
失效形式：
①键齿的压溃（静联接） ②磨损（动联接） ③齿根剪断
4T 103 p [ p] dhl
[ p ] —许用挤压应力；（参见P107表5-1）
[ p ] —许用压强；（参见P107表5-1）
2）半圆键联接强度校核
半圆键联接应满足键的剪 切强度条件：
2T [ ] kdl
如果设计时单键强度不够时，可采用如下措施：
1）增大轴径d ；
2）增长l，但轮毂长的增加对零件受力不利，长度不应超 过2.5d ；
3）采用双键；
平键按180˚布置；半圆键布置在同 一条母线上；楔键的夹角成120˚ ~130˚
考虑到载荷分布的不均匀性，校 核强度时按1.5个键计算。 4）采用花键。
第二节 花键联接(spine Joint)
当传递载荷较大且对心精度要求高时，可用花键联接。 花键联接是平键联接在数目上的发展。 组成： 外花键和内花键 结构特点： 沿轴和轮毂的周向均布多个键齿，齿侧为工作面。 花键可以做成静联接，也可 以做成动联接（能滑移，如 在各种机械的变速箱中被广 泛应用）。
键、花键、无键联接和销联接的自学指导
键、花键的自学指导1 主要内容及学习要求主要内容为键及花键联接的类型、结构、特点和应用，失效形式和强度计算。
键、花键和销大多已标锥化，因此学习的主要要求是：(1)了解键联接的主要类型、特点和应用。
掌握键的类型及尺寸的选择方法，并能对平键联接进行强度校核计算。
(2)了解花键联接的主要类型、特点和应用。
掌握花键联接强度校核计算方法。
(3)对无键联接、销联接的主要类型、特点及应用有一定的了解。
2 重点及学习注意事项重点是键与花键的类型、尺寸选择和强度校核方法。
自学本章时应该注意；(1)进行键联接的强度校核计算时，要正确取定键的工作长度，并应按键、轴、毂三者最弱材料来选取许用应力，而键一般是用抗拉强度极限бB≥600Mpa的精拔钢制造的(2)键的侧面所受不是均布载荷,计算时是按均布考虑的;花键所受的载荷也不可能均匀地分配到各个花键齿上,故考虑一个载荷分配不均系数Ψ;每个花键齿本身工作面上的载荷也是不均匀分布的,面上不均匀分布列入许用应力考虑.(3)载荷分布不均匀现象是个普遍规律,绝对均匀的载荷分布是不存在的,因此,对以后将要学到的各个零件,都有个妥善处理载荷分布不均匀的问题,不过处理的方法可随具体情况的不同而异罢了.3 思考题(1)如何选取普通平键的尺寸b×h×L?它的公称长度L与工作长度l之间有什么关系?(2)圆头、方头及单圆头普通平键各有何优缺点?各是什么型的普通平键?分别用在什么场合?轴上的键槽是如何加工的?(3)普通平键联接有那些失效形式?主要失效形式是哪些? 如何进行强度校核?许用应力按键、轴、毂三者那一个来取?如经校核强度不足时,可采取哪些措施?(4)当用一个平键联接而强度不足时,可否在同一段轴、毂上采用两个平键联接?它们在布置上和强度计算上有何区别?(5)平键和楔键在结构和使用性能上有何区别?为何平键应用较广?(6)导向平键联接和滑键联接有何区别?各在什么场合使用?(7)花键联接和平键联接相比有哪些优缺点? 渐开线花键联接和矩形花键联接相比各有哪些优缺点?各用什么定心?(8)花键联接强度计算中为什么要引入载荷分配不均系数Ψ?它的取值范围如何?影响取值大小的主要因素是什么?如经校核判定强度不足时,可采取哪些措施?(9)平键和楔键的工作面各是那个面?。
键、花键、无键连接和销连接培训讲义(PPT 33张)
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2、半圆键联接
工作面
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3、楔键联接
上下表面是工作面，靠摩擦力传递转矩；轴与轮毂的对中 性较差；用于低速、轻载、对中要求不严的场合。
1： 100 工作面
方头楔键
钩头楔键
圆头楔键
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4、切向键联接
工作面
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6.2花键联接
14×9 16×10 18×11 20×12 22×14
40 45 50 56 63 70 80
45 50 56 63 70 80 50 56 63 70 80 90 50 56 63 70 80 90 56 63 70 80 90 100 63 70 80 90 100 110
返回
对中性较差
返回
椭圆形
六角形
正方形
带切口圆形
三角形
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2.弹性环联接
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课后习题
作业6-9
6.9图6.38所示凸缘半联轴器及圆柱齿轮，分别用键与减速器的低速轴 相连接。试选择两处键的类型及尺寸，并校核其连接强度。已知轴的材 料为45钢，传递的转矩T=1000N.m，齿轮用锻钢制造，半联轴器用灰铸铁 制造，工作时有轻微冲击。
C型键用于轴端
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普通平键联接的应用
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键联接的类型选择和强度校核
1.键的类型选择—根据使用要求和工作条件 转矩、转速、载荷性质、是否移动、对中性等 2.键的尺寸选择（同时确定配合类型） （平键）根据轴径d，选择截面尺寸bxh； 根据轮毂的长度选择键的长度L。 查键的尺寸 3.平键联接的强度校核 计算公式:
机械设计
键、花键、无键联接和销联接教学课件PPT
键的工作长度：l=L－b＝90－20＝70mm
p
2T 103 kld
2 2200103 6 70 70
149.7MPa 110MPa p
键的挤压强度不够。
第5章 键、花键、无键联接和销联接
5.1 键联接
3.改用双键联接
考虑到挤压强度相差较大，改用双键，相隔180°布置。 双键的工作长度l＝1.5×70mm＝105mm。
第5章 键、花键、无键联接和销联接
5.1 键联接
一、键联接的分类、结构型式及应用 作用：实现轴和轴上零件之间的周向固定以传递转矩。 分类：按结构与工作原理不同分类 1．平键联接
2．半圆键联接 3．楔键联接 4．切向键
第5章 键、花键、无键联接和销联接
5.1 键联接
一、键联接的分类、结构型式及应用 1．平键联接
轴上键槽用与半圆键尺寸相同的半圆键槽铣刀铣出。 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。
第5章 键、花键、无键联接和销联接
5.1 键联接
一、键联接的分类、结构型式及应用 3．楔键联接
上、下表面为工作面。键上表面与键槽底面均有1:100 的斜度。 键上下表面与轮毂和轴的键槽工作面压紧，产生摩擦力和挤压传递扭矩。
拆装方便 用于盲孔
（端部带螺纹的圆锥销可用 于盲孔或拆卸困难的场合）
螺母锁紧 抗冲击
5.4 销联接
第5章 键、花键、无键联接和销联接按用途分Leabharlann 定位销 联接销安全销
类
型
圆柱销
按形状分
圆锥销 槽销
（槽销上有辗压或模锻出的三条纵向沟 槽，将槽销打入销孔后，由于材料的弹 性使销挤压在销孔中，不易松脱，因而
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3．楔键联接
§6-1 键 联 接
工作面 ∠1:100
∠1:100
∠1:100
工作面：上、下表面。 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。
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。 拖拉机
2.★平键联接的失效形式和强度校核
☻普通平键联接（静联接）： 失效形式：工作面的压溃， 作联接的挤压强度校核。
☻导向平键联接和滑键联接（动联接）： 失效形式：工作面的过度磨损， 按工作面上的压力进行条件性的强度校核计算。
§6-1 键 联 接
★ 普通平键的强度条件:
A型 b
将轴与键视为一体，作为研究对象，
分，用于径向尺寸受限场合：薄壁零件、空心轴
4) 特点及应用:
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。
★普通平键按端部形状分：
圆头(A型)
h
b l L
§6-1 键 联 接
★ l Lb
用端面铣刀加工,应力集中较大
★普通平键按端部形状分：
方头(B型)
h
b L
lL
§6-1 键 联 接
§6-1 键 联 接
☻ 键的标记:
对于 b×h＝16×10的平键， 键长L 取100mm，标记为： A型平键：键16×100 GB/T1096-1979 B型平键：键B 16×100 GB/T1096-1979 C型平键：键C 16×100 GB/T1096-1979
圆头(A型)
h
b l L
§6-1 键 联 接
分布不均匀性，在强度校核中可按1.5个键计算。
导向平键：
起键螺钉孔
§6-1 键 联 接
A型导向平键
h
b
B型导向平键
h
导向平键联接
b
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。
滑键：用于零件滑移距离较大的场合
§6-1 键 联 接
滑键联接（键槽已截短）
键联接1
§6-1 键 联 接
一、键联接的分类、结构型式及应用
作用：实现轴和轴上零件之间的周向固定以传递转矩。
圆头(A型)
h
b L
§6-1 键 联 接
普通平键的尺寸
轴的直 径d
键宽b× 键高h
轴的直 径d
键宽b× 键高h
轴的直 径d
键宽b× 键高h
键的长 度系列L
6~8
>8~10 >10~12 >12~17 >17~22
2×2
3×3
4×4
5×5
6×6
>22~30 >30~38 >38~44 >44~50 >50~58
3) 根据用途，平键又可分为：
上表面与轮毂上的键槽底部之间留有间隙，键的上、 下表面为非工作面。
静联接: ★普通平键 、薄型平键普通平键高度的60％～70％，也有圆头、平头、单圆头之
导向平键 动联接 滑键
分，用于径向尺寸受限场合：薄壁零件、空心轴
4) 特点及应用:
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。
8×7
10×812×8来自14×9 16×10>58~65 >65~75 >75~85 >85~95 >95~110 >110~130
18×11 20×12 22×14 25×14 28×16 32×18
6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32,36,40,45,50,56,63,70,80,90,100,110,1 25,140,180,200,220,250,···
§6-1 键 联 接
间隙
工作面
2) ★工作原理:
工作时靠键与键槽侧
面的挤压来传递扭矩，
轴
故定心性较好。
3) 根据用途，平键又可分为：
上表面与轮毂上的键槽底部之间留有间隙，键的上、 下表面为非工作面。
静联接: ★普通平键 、薄型平键普通平键高度的60％～70％，也有圆头、平头、单圆头之
导向平键 动联接 滑键
有： T 0 T F d 0
F 2T
2
h k
F
l L
b
F
d
p
F kl
2T 103 kld
[ p ]
式中：k h
B型 T
b
L=l
O
2
★ lLb（圆头平键）
C型
★ l L （平头平键）
b
★ l L b （单圆头平键） 2
l L
★当强度不足时，可适当增加键长或采用两个键。考虑到两个键的载荷
二、键的选择和强度校核
1．键的选择
§6-1 键 联 接
☻ 类型选择 根据使用要求，对中性要求，移动要求，是否轴端，T大小等 ☻ ★尺寸选择
平键的尺寸是：键的截面尺寸b×h及键长L。
b×h－－根据轴径d由标准中查得， 键长L－－参考轮毂的长度确定，一般等于或略短于轮毂长，
并符合标准中规定的尺寸系列。
4．切向键（由一对楔键组成） 120˚ ~130˚
d
d
§6-1 键 联 接
窄面 工作面 斜度1：100
传递单向转矩
传递双向转矩
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。
第六章 键、花键、无键联接和销联接
§6-1 键联接 §6-2 花键联接 §6-3 无键联接 §6-4 销联接
键联接1
§6-1 键 联 接
一、键联接的分类、结构型式及应用
作用：实现轴和轴上零件之间的周向固定以传递转矩。
分类：按结构与工作原理不同分类
1．★平键联接
2．半圆键联接
3．楔键联接
4．切向键
1. 平键联接 1) ★工作面: 两侧面
用盘形铣刀加工,应力集中小
★普通平键按端部形状分：
单圆头(C型)
h
§6-1 键 联 接
用于轴端
b l L
★ l Lb 2
★若用两个平键，应布置沿周向相隔180º。
1. 平键联接 1) ★工作面: 两侧面
§6-1 键 联 接
间隙
工作面
2) ★工作原理:
工作时靠键与键槽侧
面的挤压来传递扭矩，
轴
故定心性较好。
分类：按结构与工作原理不同分类
1．★平键联接
2．半圆键联接
3．楔键联接
4．切向键
§6-1 键 联 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。
常用于锥形轴端渔轮毂的联接。
d1
工作面：两侧面。
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。