键和花键联接
键与花键(第7章)
C
dm d
D
挤压强度条件：
P
2000 T z hl dm
[ ]P
动联接（耐磨性条件）： P 2000 T [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）
4、切向键 两个斜度为1：100的楔键联接，上、下两面为工作面（打 入）布置在圆周的切向 工作原理：靠工作面与轴及轮毂相挤压来传递扭矩
工作面
毂
轴
1:100
二、键联接的选择和强度校核
1、选择 类型尺寸： （b×h）×L
由轴径d 由轮毂宽
从标准中选b×h 选键长L（系列值）
由结构确定，而 不是由强度确定。
弹 性 环 的 材 料 为 高 碳 钢 或 高 碳 合 金 钢 （ 65 ， 70 ， 55Cr2 、 60Cr2）并经热处理。锥角一般为12.5~17°，另外要求内、外 环锥面配合良好。
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。
D d
§7—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。
2000T kld
[ ]P
允许传递的扭矩：
T
1 2
kld[
]P
T——扭矩（Nmm）k——工作高度 k=h/2
d——轴径（mm）
l——工作长度 A型键：l=L-b B型键：l=L C型键：l=L-b/2
L——公称长度
b）剪切强度条件
N 1000T / d 2 2000T [ ]
第四章 键和花键联接
第四章键和花键联接§4-1 键联接轴毂联接：轴与轮状零件的轮毂的联接。
L---键的公称长度，mm。
b---键宽，mm。
[]σ---许用挤压应力，MPa，表（6-1）。
p计算后若发现键的余量很大，可减小L或选较小尺寸的键。
若发现强度不足：若轮毂可加长，增加L ；若允许键的尺寸加大，增大键的尺寸；并非增大L---增大传力，由于误差，当d l 25.2≥时，再增大L ，并不能增大承载能力。
()d l 8.1~6.1max ≤若用单键不足，可用双键180布置或三键120布置。
这样布置，制造方便，对受力有利，对中性好。
计算时，二键、三键因受力不均，每键只75%承受载荷。
平键联接标注示例：A 型，b=16mm,h=10mm,L=100mm 键16*100 GB1096—79B 型 键B 16*100 GB1096—79C 型 键C 16*100 GB1096—79 （2） 薄型平键薄型平键与普通平键的区别是：键高是普通平键的60~70%，也分A 、B 、C 型，但传递扭矩的能力较低，常用于薄壁结构、空心轴及径向尺寸受限制的场合。
当被联接零件在工作过程中必须在轴上作轴向移动时，须用导向平键或滑键组成动联接。
（3） 导向平键导向平键是一种较长的平键，用螺钉固定在轴上的键槽中，轴上传动零件可沿键作轴向滑移。
若零件滑移距离较大时，所需导向平键长度过大，制造困难，宜用滑键。
型号：A 、B 型，适用与移动距离不大的场合。
（4） 滑键轴上键槽用尺寸与半圆键相同的半圆键槽铣刀铣出，所以键在键槽中能绕其几何中心摆的配合，只适用与对中性要求不高，低速、轻载、载荷平稳的场合。
为便于拆卸，楔键最好用于轴端。
若用于轴中部又不能先装键时，轴上键槽至少应为2L。
钩头楔键拆卸较方便，但注意加安全罩。
失效：相互楔紧的工作面被压溃。
所以应校核各工作面的抗挤压强度。
强度计算：()[]MPa fd b bl T p p σσ≤+=610*123§4-2 花键联接花键联接由外花键和内花键组成。
键、花键联接特点和形式
●静联接的强度条件：
强度条 p2件 T d1k30lp
b.动联接
失效形式：工作面过度磨损
●动联接的强度条件：
强度条 p2件 T130p
dkl
T 传递转矩 , N m
k 键与轮毂的接触高度 , k 0 .5 h
h 键高
b 键宽
l 键的工作长度
圆头 l L b
方头 l L
半圆头 l L b 2
两个半圆键——同一条母线上 两个楔键——900~1200布置
●计算时按1.5个键计入
§6-2 花键联接
一．类型（内外之分）. 1．矩形花键：轻系列用于静联接、轻载
中系列用于中等载荷
☆定心方式：小径定心 内、外花键均可用磨削的方法加工。
2．渐开线花键：
α=30°时齿顶高0.5m，用于较大载荷，静动皆可 α=45°时齿顶高0.4m，对轴的削弱比30°的小，用于 载荷较小直径较小的静联接、特别是薄壁零件。
3．楔键：普通楔键、钩头楔键—静联接
工作面为上下两面 ，侧面与键槽间要有间隙
☆☆能承担单向轴向力，既起周向定位作用，也起单向 轴向定位作用 。但会引起偏心和偏斜，主要用于定心 精度要求不高和低转速的场合。
1：100
工作面
方头楔键 钩头楔键 圆头楔键
4．切向键—静联接
由一对斜度为1：100的楔键组成，其工作面是由一 对楔键沿斜面拼合后相互平行的两个窄面。单个时只 能传递单向转矩，传递双向转矩时必须用方向相反的 双键且夹角为120°。一般用于直径大于100cm的 轴上，如大型带轮、飞轮
不起轴向定位作用，不能承担轴向力。 (1)普通平键—静联接（轮毂在轴上不移动）
圆头(A型) 方头(B型) 单圆头(C型)
第10章键与花键联接
2.动联接┌导向平键：滑移距离小,键固定于轴上。 └滑键：键固定于轮毂上,滑移距离大。
△失效形式
静联接: 工作面挤溃，键剪断 动联接: 工作面磨损。 △特点： 结构简单,装折方便, 对中性好,承载能力大,应用广泛。 △成对使用: 承载能力不够时 采用,按 180°布置。
二. 半圆键: p.153 △结构: 键为半圆板, 键两侧与键槽配合, 键上端面
一.键的选择 →(工作要求) 键的种类→按轴径 d选键
的b 、 h→选键长L(标准 ; 短于轮毂寛度2-3mm)
表10-9 P156
二.平键的强度校核 P.152
b
h/2
1.静联接 →压溃→挤压强度
p
l
Ft h/2
4T l hd
p
Mpa (10-27)
2.动联接
→磨损→压强
p 4T p
l hd
三. 楔键: △结构:
P.153
1.键的上下面及键槽底面有1:100 斜度
2.键侧与键槽有间隙 , 上下面楔紧
3.可实现单向轴向固定。
△工作原理: 靠上下面挤紧的摩擦力
传递转矩, 上下面为工作面
△失效形式: 工作面压溃
△构成与加工: (轴上键槽):
圆头: 立铣刀; 先置键 , 后楔入轮毂
平头、钩头楔键: 盘铣刀, 轮毂先装再楔入键。
二. 分类: 按形状
圆柱销
图10-41,a
圆锥销
图10-41,b,c,d
特殊形状销 图10-42
开尾销
槽销
按作用
圆柱销
圆锥销
圆 锥 销 圆锥销
按作用
定位销:固定零件间的相对位置 联接销:联接→传递不大的T 安全销:安全保护
第五章键与花键联接-Chinareducers
第12章轴毂联接（计划学时：2h）（一）教学要求掌握平键、花键联接设计计算方法，了解其它联接的类型与特点（二）教学的重点与难点平键、花键联接强度计算（三）教学内容§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两大类型：1类：松键联接——靠侧面挤压，圆用方向剪切承载，工作前不打紧1）平键；2）半键；3）花键平键——普通平键；导键与滑键。
普通平键：A型、B型、C型2类：紧键联接1）楔键联接；2）切向键联接——工作前不打紧，靠摩擦力工作。
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。
型式：圆头（b图）—A型（常用）—为防转、键（指端铣刀加工）与槽同形、键顶上面与毂不接触有间隙方头（c图）—B型—移用螺钉固定，轴键槽必用盘铣刀加工装配后两端未顶紧头圆头（d）—C型（端铣刀加工）—用于轴端与轮毂联接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3）导向平键与滑键——用于动联接，即轴与轮毂之间有相对轴向移动的联接导向——键不动，轮毂轴向移动动联接——键随轮毂移动，滑移距离大时采用滑键 要求：粗糙度小，光洁度高，摩擦小，否则寿命短。
当移动距离为200~300mm 用滑键特点：装拆方便，对零件对中性无影响，容易制造，作用可靠，多用于高精度联接。
但只能圆周固定，易串动（轴向），不能承受轴向力。
计算：当材料构造尺寸初定后，求得扭矩后再按要求、工作特性选好类型，然后由由（轴径）d 查手册 b （宽）×h （高）×L （长）→强度验算 （强度条件为P P ][σσ≤） 标注：键18×100 GB1096-79 （A 型键A 不标） 例： 键B18×100 GB1096-79 （B 型键） 2、半圆键——用于静联接（松联接）轴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，键的侧面为工作面，工作时靠其侧面的挤压来传递扭矩。
键与花键(第7章)
一、型面联接
轴和毂孔有柱形和圆锥形等。 特点：没有应力集中源，对中性好，承载能力强，装拆方便，
但加工不方便，需用专用设备，应用较少。另外成形面 还有方形、六边形及切边圆形等，但对中性较差。
二、胀紧联接
如图为弹性环联接——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。
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
1、销联接
圆柱销靠过盈配合固定在 销孔中，经多次装拆会降低定 位精度和可靠性。
圆锥销具有1:50的锥度， 安装方便，定位精度高。
开尾圆锥销在联接时的防松 效果好，适用于有冲击、振动的 场合的联接。
装配方法： 1）压入法—利用压力机将被包容件压入包容件中，由于压
入过程中表面微观不平度的峰尖被擦伤或压平，因而降 低了联接的紧固性 2）温差法——加热包容件，冷却被包容件。可避免擦伤联 接表面，联接牢固。
允许传递的扭矩：
T
1 2
kld[ ]P
T——扭矩（Nmm）k——工作高度 k=h/2
d——轴径（mm）
l——工作长度 A型键：l=L-b B型键：l=L C型键：l=L-b/2
L——公称长度
b）剪切强度条件
N 1000T / d 2 2000T [ ]
bl
bl
bld
2、半圆键联接强度校核
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
无辅助件——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
摩擦
力 力矩
轴向固定 周向固定
F/2
键花键联接
平键联接
标记示例
圆头普通平键(A型)，b=16、h=10、L=100的 标记为： 键16×100 GB 1096—79
平头普通平键(B型)，b=16、h=10、L=100的 标记为： 键B16×100 GB 1096—79
单圆头普通平键(C型)，B=16、H=10、L=100 标记为：键C16×100 GB 1096—79
楔键分为普通楔键和钩头楔键两种。 钩头楔键的钩头是为了拆键用的。
普通楔键（圆头） （方头）
钩头楔键
此外，在重型机械中常采用切向键联接。 切向键是由一对楔键组成，装配时将两键楔 紧。键的窄面是工作面，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 1200~1300。
标记示例
2．半圆键联接
半圆键也是以两侧面为工作面。 特点：它与平键一样具半有圆键定联心接较好的优点。半圆 键能在轴槽中摆动以适应毂槽底面，装配方便。它 的缺点是键槽对轴的削弱较大，只适用于轻载联接。 锥形轴端采用半圆键联接在工艺上较为方便.
3．楔键联接和切向键联接
楔键的上下面是工作面，键的上表面有1:100的 斜度，轮毂键槽的底面也有1:100的斜度，把楔键 打入轴和毂槽内时，其工作面上产生很大的预紧力 Fn。 数工)传作递时转，矩主T要，靠并摩能擦承力受f单Fn方(f向为的接轴触向面力间。的摩擦系
1:100斜面
材料
键的材料采用强度极限σB不小于600MPa 的碳素钢，通常用45钢。当轮毂用非铁金 属或非金属材料时，键可用20或Q235钢。
选择
键的截面尺寸应按轴径d从键的标准中 查取；键的长度L可参照轮毂长度从标准 中选取。必要时应进行强度校核。
失效形式
键与花键联接的互换性
平 行 度
b≥7～36mm 时，平行度公差选6级 b ≥37mm 时，平行度公差选5级
一、单键联结的互换性
2.平健联结的公差与配合 ③表面粗糙度 轴槽和轮毂槽两侧面的粗糙度参数Ra值推荐 为1.6～3.2μ m 底面的粗糙度参数Rห้องสมุดไป่ตู้值为6.3μ m。
2.平健联结的公差与配合
一、单键联结的互换性
一、单键联结的互换性
一、单键联结的互换性 1.概述
键：键宽、键长、键高 平键联接
轴槽：轴槽宽、槽深
轮毂槽：轮毂槽宽、槽深
一、单键联结的互换性
1.概述
平键联结的剖面尺寸均已标准化，
在GB/T 1096―2003
《 普通平键键槽的剖面尺寸及公差》
中作了规定。
2.平健联结的公差与配合
一、单键联结的互换性
尺寸公差 配合尺寸：键和键槽的宽度（规定较为严格的公差 ） 非配合尺寸：其余的尺寸（规定较松的公差） 基准制 平键配合采用基轴制
3.单键的测量 单件、小批生产 键槽宽度和深度一般用游标卡尺，千分尺 等通用测量工具来测量
一、单键联结的互换性
3.单键的测量 成批大量生产 用量块或极限量规来检测
3.单键的测量
二、花键联结的互换性
内花键
外花键 主要优点：定心和导向精度高，承载能力强。 作用：可用作固定联结，也可作滑动联结。 1.概述
小径定心精度高，定心稳定性好，而且使用 寿命长，更有利于产品质量的提高。
矩形花键联结的定心方式
二、花键联结的互换性
2. 矩形花键结合的尺寸公差与配合 矩形花键的尺寸公差 为减少专用刀具和量具的数量（如拉刀和量规），花
键联结采用基孔制配合。
二、花键联结的互换性
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应用——由于故楔键联接仅适用于定心要求不高、载荷平稳的低速场合。
切向键联接
工作面
120°
1∶100
切向键安装
a）单向传动
b）双向传动
工作原理——切向键由两个具有1：100斜度的楔键组成，装配时，两键
以其斜面相互贴合，键分别从轮毂两端打入，使之楔紧。两键合并后，
上下两面平行为工作面，故轴和轮毂键槽并无斜度。依靠工作面上的挤压力 和轴与轮毂间的摩擦力传递转矩T。 注意：一个切向键只能单向传动，若需双向传动时，必须用两个互成
即： p p
对于动联接(导向平键联接） ：进行较弱零件工作面耐磨性计算。
即：
p p
3．平键联接的强度校核计算
普通平键联接工作面挤压强度条件： p
F lk
2T dlk
4T dhl
p
导向平键联接工作面耐磨性条件： p F 2T 4T p
lk dlk dhl
式中：σp、[σp]——联接工作表面挤压应力，许用挤压应力，MPa
滑键——用于动联接，轴上铣出较长的键槽，滑键固定在轮毂上，
轴上零件带动键在轴上键槽中作轴向滑移。用于轴上零件轴向位移量较 大的场合。
二）键的选择
1. 键的类型选择——键的类型应根据联接的结构特点，使用要求和工 作条件来选择。
2. 键的尺寸选择
b
h
键宽b 根据被联接处的轴径d按标准选择。
键高h
L
普通平键——根据被联接处轮毂
两个平键组成的联接
三个平键组合的联接
§5—2 花键联接
花键联接是由周向均布多个键齿的轴与带有相应键齿槽轮毂 孔配合而成的可拆联接。
花键轴(外花键)
轮毂(内花键)
一．花键联接的特点及应用
优点 特
点
1）齿槽浅，齿根应力集中小，对轴和轮毂的强度削弱小； 2）键齿对称布置，齿多接触面积大，承载能力高； 3）定心精度高，对中性和导向性好。
缺点——需要专门加工设备和工具，制造成本高。
应用——用于定心精度要求高，载荷大的动、静联接。
长度确定，键长L≤轮毂长度B，一
L
键公称 般可取L=B-（5～10）mm，并按标 长度L 准长度系列确定。
d
导向平键——根据被联接处轮毂长
度及其滑动距离来确定。
键的标准表
B
三) 键联接的强度计算
≈d/2
1．平键联接受力分析
联接工作面（侧面） ——受挤压力F
F 2T N d
键的截面——受剪力： F 2T N d
p
p
静联接
（普通平键 半圆键）
动联接
（导向平键）
钢 铸铁 钢
120～ 150 70～ 80
100～ 120 50～ 60ຫໍສະໝຸດ 5040例题
冲击 60～ 90 30～ 45
30
单键联接能传递的转矩很有限，当传递的转矩较大、而又不能增加键的长 度时，可用多键来提高联接的承载能力。如图示双键、三键，但这样会严 重削弱轴的强度
fN N
工作原理——键的上下两面为工作面，其上表面和轮毂槽底均有1：100的斜
度。装配时，将键沿轴向打入轴和轮槽内，工作表面上产生很大的正压力， 工作时，依靠工作面上正压力产生摩擦力传递转矩T.
特点
优点:能承受单方向的轴向力，对轮毂起到单向轴向固定作用。 缺点：楔紧后会使轴与轮毂产生偏心，且在受到冲击、变载荷
楔键联接 切向键联接
平键联接
工作面
工作原理 —— 键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙，两侧 面为工作，依靠侧面受挤压传递运动和转矩。
优点: 结构简单，装拆方便，易加工，对中性好 特点
缺点：不能实现轴上零件的轴向固定。
应用：广泛
半圆键联接
R
工作面
工作原理 ——键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙，两侧
特点
p、[p] —— 联接工作表面的压强，许用压强，MPa
l
A型键：
l = L－b
l —键的接触 长度，mm
l B型键：
l C型键：
l=L l = L－b/2
k —— 键与轮毂接触高度，mm，k ≈ h/2 。
表5-1
键联接的许用挤压应力和许用压强 MPa
载荷性质
许用值
联接方式 轮毂材料
静载荷 轻度冲击
l <L-b
b h
工作面
指状铣刀加工键槽
但轴上键槽端部应力集 中较大，有效接触长度l
比 键的公称长度L短
2) 方头平键（B型）
其优点是轴上键槽用盘铣刀加工，轴的 应力集中较小，键的有效接触长度等于 键的公称长度
L
h
l
l =L
盘铣刀加工键槽
但对于尺寸较大的键需用紧 定螺钉将键固定在轴上键槽 中。
L
面为工作，依靠侧面受挤压传递运动和转矩。 优点:轴上键槽用半径与键相同的盘铣刀铣出，键能在轴槽中绕几
何中心摆动，以适应轮毂槽底面。其优点是工艺性较好，装拆方便，
缺点：键槽较深，对轴的强度削弱较大。
主要用于载荷较轻的静联接，尤其适用于锥形轴与轮毂的联接。
普通楔键
楔键联接
N fN
工作面
T
1∶100
钩头楔键
键、花键联接的用途——用于轴与轮毂之间的 周向固定，并传递运动和转矩。
本章主要内容
键和花键的类型、结构形式选择； 键的尺寸选择——重点； 键联接工作能力计算。
§5—1 键联接
一、键联接的主要类型及特点
类型 及
特点
松键联接：靠侧面受挤压传递运 动和转矩，键两侧面 是工作面。
平键联接 半圆键联接
紧键联接：靠键的楔紧作用传递运 动和转矩，键上下两面 是工作面。
式中：T——转矩，N·mm d——轴的直径，mm
k
F
F
T 平键联接受力情况
2．失效形式及计算准则
失效 形式
联接工作 静联接——较弱零件（通常是轮毂）被压溃。 主要失效形式
面（侧面） 动联接——较弱零件（通常是轮毂）过度磨损。
键——被剪断
对于静联接(普通平键联接）：进行较弱零件工作面挤压强度计算；
计算 准则
120°分布的切向键。
应用——切向键联接能传递很大的转矩，但对轴的强度削弱较大，故
常用于直径大于100 mm，对中要求不高而载荷较大的重型机械。
1. 普通平键——用于静联接，即轴与轮毂之间无轴向相对运动
按其端部形状，有三种结构形式
L
1）圆头平键（A型）
l
轴上键槽用指状铣刀加工，轴槽与键 的尺寸相符键在轴槽中固定可靠。
3) 单圆头平键（C型）
单圆头平键具有A、B键的特点
轴上键槽用指状铣刀加工，轴槽与
键的尺寸相符键在轴槽中固定可靠
l
h
l =L-b/2
常用于轴端与轮毂类零件的联接，。
2.导向平键——用于动联接（即轴与轮毂之间有轴向相对运动）。
导向平键是一种较长的平键，键用螺钉固定在轴的键槽中，轴上零件可沿 键作轴向滑移。常用于轴上零件轴向位移量不大的场合。