平键的选择和计算
机械设计键与花键
花键联接的分类
一、花键联接的特点
二、花键联接的分类
按齿形不同，花键可分为：矩形花键 、渐 开线花键、三角形花键
三、花键的定心方式
矩形花键定心方式分为三种：
<40HRC 定心精度较高
>40HRC 定心精度高
定心精度较低 均载性好源自渐开线花键两种定心方式：与矩形花键比，应力集中小，可利用齿轮加工 设备。但小尺寸需用拉刀，拉刀成本高。
2. 计算公式 假设压力在键的接触 长度范围内分布均匀，则 根据挤压强度或耐磨性的 条件性计算。 静连接 动连接 其中：T ----- 转矩
[ ] p , [ p ]
----静动许用应力
3. 平键联接的设计步骤
§3-2 花键联接
依靠轴和毂上齿的互压传递转矩，可用于动联 接和静联接。
花键联接的特点
§ 3-4 其它联接
成形联接
过盈联接
焊接
一、成形联接
二、过盈联接
三、焊接
思考题
5. 切向键联接
切向键的工作面是两个楔键组成矩形的窄面，工 作面上的挤压力沿轴的切线方向，靠挤压传递扭矩。 可以传递单向较大扭矩。
二、平键联接的尺寸选择和强度计算
1、失效形式: ⑴主要失效形式 ： 工作面压溃（静联接 ） 工作面磨损 （动联接 ） ⑵有时发生： 键剪断（一般不作计算，重要时验算） 注意：工作面的压溃或磨损发生在键、轴和毂三 者中较弱的零件上，一般为毂。
机 械 设 计
（键、花键及销联接）
主讲人：闻岩
第三章 键、花键和销联接
§3-1 键联接
§3-2 花键联接
§3-3 销联接 §3-4 其它联接
§ 3-1 键联接 键连接的分类
平键联接的尺寸选择和强度计算
平键挤压强度计算公式
平键挤压强度计算公式Title: Calculation Formula for Squeeze Strength of Flat KeysThe squeeze strength of flat keys is a crucial parameter in mechanical engineering, determining the reliability and durability of keyed joints. The formula for calculating this strength considers various factors, including the material properties, dimensions, and applied loads.平键挤压强度是机械工程中的一个关键参数，它决定了键连接的可靠性和耐久性。
计算这一强度的公式考虑了材料性能、尺寸和施加载荷等多种因素。
The basic formula for squeeze strength of flat keys is as follows:平键挤压强度的基本计算公式如下：P = (σ * b * l) / Kwhere,P represents the squeeze strength,σ is the ultimate tensile strength of the material,b is the width of the key,l is the length of the key engaged in the hub, andK is a safety factor, typically chosen based on the application and design considerations.其中，P 代表挤压强度，σ 是材料的极限抗拉强度，b 是键的宽度，l 是键在轴槽中的啮合长度，K 是一个安全系数，通常根据应用和设计考虑因素选择。
第6章 键联接解读
安全销
类
型
圆柱销
按形状分
特点： 靠过盈配合固定在销孔中，经多次拆装后，定
位精度和可靠性会降低。
§6－4 销连接
定位销
按用途分 连接销
安全销
拆装
类
方便
型
圆柱销
用于
圆锥销
盲孔
按形状分
特点：
有1:50的锥度， 可反复多次拆装。
螺母锁紧 抗冲击
§6－4 销连接
定位销
按用途分 连接销
安全销
类
型
圆柱销
按形状分
§6-1 键连接
薄型平键与普通平键的主要区别：
键的高度约为普通平键的70%~ 60%，因而传递 扭矩的能力较低，常用于薄壁结构、空心轴及一些径 向尺寸受到限制的场合。
普通平键应用最广。
导向平键 滑键
----用于动连接 如变速箱内的滑移齿轮
固固定定螺螺钉钉
潘存云教授研制
起起键键螺螺孔孔
导向平键
特点： ● 长度较长，需用螺钉固定。 ● 可实现轴上零件的轴向移动，
30 ~ 45
钢
50
40
30
§6-1 键连接
（1） 平键连接强度计算
（2） 半圆键连接强度计算
按工作面的挤压应力进行强度校核计算
---只用于静连接，失效形式为工作面被压溃 注意：
● 接触高度 k 应根据键的尺寸从标准中查取。
● 工作长度近似地取其等于键的公称长度：l = L。
l k
b F
T
y≈d/2
F
F d
h
d
2
b h
k= 2
d
T
§6-1 键连接
普通平键连接的挤压强度条件：
平键规格
普通平键1、普通平键的概念、结构、尺寸普通平键（GB1096-2003）分为三种结构形式，如图所示（倒角或倒圆未画），A型为圆头普通平键，B型为方头普通平键，C型为单圆头普通平键。
普通平键的主要结构尺寸为键宽b、键高h、键长L。
2、普通平键的标记格式为：名称键的形式键宽b ×键高h ×键长L GB1096-2003。
其中A型普通平键的形式A可以省略不住。
例如A型普通平键，b=8，h=7, L=25, 标记为键8×7×25GB1096-2003，如为B型普通平键，尺寸同上，则标记为：键B8×7×25 GB1096-2003。
除了普通平键外还有薄型普通平键，用于受力较小的连接，其国标代号为GB1657-2003, 结构同GB1096-2003相同，也分为A、B、C型。
普通平键依靠的是键的两个侧面来传递动力。
普通平键的有关尺寸是根据轴的直径来选取的，可以查下面的表：绘图时与键有关的数据，如槽深、槽宽必须查上面的表画图。
3、画法3.1 键槽的画法其中如标注偏差，应该按照上面标中的要求和说明进行标注。
3.2 普通平键连接画法名称：普通平键型式与尺寸2009-01-20 23:15标准：摘自GB/T 1095-1979,GB/T 1096-1979（1990年确认有效）模型(M)GB1096.CATPart GB1096.SLDPRT轴 键 键槽 B 型键每100mm 重量(kg)≈公称直径d 公称尺寸宽度b深度半径rb(h9) h(h11) L(h14) c 或r(max)公称尺寸b极限偏差较松键联结 一般键联结 较紧键联结 轴t毂t1轴H9 毂D10轴N9毂Js9 轴和毂P9公称尺寸 极限偏差 公称尺寸 极限偏差最小 最大-宽度(PB)高度(PH)名义长度(NLG)倒角高度(PHH)-------------6～8226～200.252+0.025～0+0.060～+0.020-0.004～-0.029±0.0125-0.006～-0.0311.2+0.1～1+0.1～00.080.160.0038～10336～360.253+0.025～0+0.060～+0.020-0.004～-0.029±0.0125-0.006～-0.0311.8+0.1～1.4+0.1～00.080.160.00710～12448～450.254+0.030～0+0.078～+0.030-0.000～-0.030±0.015-0.012～-0.0422.5+0.1～1.8+0.1～00.080.160.01312～175510～560.45+0.030～0+0.078～+0.030-0.000～-0.030±0.015-0.012～-0.0423+0.1～2.3+0.1～00.160.250.0217～226614～700.46+0.030～0+0.078～+0.030-0.000～-0.030±0.015-0.012～-0.0423.5+0.1～2.8+0.1～00.160.250.02822～308718～900.48+0.036～0+0.098～+0.040-0.000～-0.036±0.018-0.015～-0.0514+0.2～3.3+0.2～00.160.250.04430～3810822～1100.610+0.036～0+0.098～+0.040-0.000～-0.036±0.018-0.015～-0.0515+0.2～3.3+0.2～00.250.40.06338～4412828～1400.612+0.043～0+0.120～+0.050-0.000～-0.043±0.0215-0.018～-0.0615+0.2～3.3+0.2～00.250.40.07544～5014936～1600.614+0.043～0+0.120～+0.050-0.000～-0.043±0.0215-0.018～-0.0615.5+0.2～3.8+0.2～00.250.40.09950～58161045～1800.616+0.043～0+0.120～+0.050-0.000～-0.043±0.0215-0.018～-0.0616+0.2～4.3+0.2～00.250.40.12658～65181150～2000.618+0.043～0+0.120～+0.050-0.000～-0.043±0.0215-0.018～-0.0617+0.2～4.4+0.2～00.250.40.15565～75201256～2200.820+0.052～0+0.149～-0.000～±0.026-0.022～7.5+0.2～4.9+0.2～00.40.60.188+0.065 -0.052-0.0740 75～85 22 14 63～250 0.8 22 +0.052～0+0.149～+0.065 -0.000～-0.052 ±0.026-0.022～-0.0749 +0.2～0 5.4 +0.2～0 0.4 0.6 0.242 85～95 25 14 70～280 0.8 25 +0.052～0+0.149～+0.065 -0.000～-0.052 ±0.026-0.022～-0.0749 +0.2～0 5.4 +0.2～0 0.4 0.6 0.275 95～110 28 16 80～320 0.8 28 +0.052～0+0.149～+0.065 -0.000～-0.052 ±0.026-0.022～-0.07410 +0.2～0 6.4 +0.2～0 0.4 0.6 0.352 110～130 32 18 90～360 0.8 32 +0.062～0+0.180～+0.080 -0.000～-0.062 ±0.031-0.026～-0.08811 +0.2～0 7.4 +0.2～0 0.4 0.6 0.452 130～150 36 20 100～400 1.2 36 +0.062～0+0.180～+0.080 -0.000～-0.062 ±0.031-0.026～-0.08812 +0.3～0 8.4 +0.3～0 0.7 1 0.565 150～170 40 22 100～401 1.2 40 +0.062～0+0.180～+0.080 -0.000～-0.062 ±0.031-0.026～-0.08813 +0.3～0 9.4 +0.3～0 0.7 1 0.691 170～200 45 25 110～450 1.2 45 +0.062～0+0.180～+0.080 -0.000～-0.062 ±0.031-0.026～-0.08815 +0.3～0 10.4 +0.3～0 0.7 1 0.883 200～230 50 28 125～500 1.2 50 +0.062～0+0.180～+0.080 -0.000～-0.062 ±0.031-0.026～-0.08817 +0.3～0 11.4 +0.3～0 0.7 11.1230～260 56 32 140～500 2 56 +0.074～0+0.220～+0.100 -0.000～-0.074 ±0.037-0.032～-0.10620 +0.3～0 12.4 +0.3～0 1.2 1.6 1.407 260～290 63 32 160～500 2 63 +0.074～0+0.220～+0.100 -0.000～-0.074 ±0.037-0.032～-0.10620 +0.3～0 12.4 +0.3～0 1.2 1.6 1.583 290～330 70 36 180～500 2 70 +0.074～0+0.220～+0.100 -0.000～-0.074 ±0.037-0.032～-0.10622 +0.3～0 14.4 +0.3～0 1.2 1.6 1.978 330～380 80 40 200～500 3 80 +0.074～0+0.220～+0.100-0.000～-0.074 ±0.037-0.032～-0.10625 +0.3～0 15.4 +0.3～0 2 2.5 2.512 380～9045220～390+0.087～0 +0.260～-0.000～±0.0435 -0.037～28+0.3～17.4 +0.3～02 2.5 3.179440 500 +0.120 -0.087 -0.1240 440～500 100 50250～500 3100 +0.087～0+0.260～+0.120 -0.000～-0.087 ±0.0435-0.037～-0.124 31 +0.3～019.4 +0.3～0 22.53.925l （系列）：6，8，10，12，14，16，18，20，22，25，28，32，36，40，45，50，56，63，70，80，90，100，110，125，140，160，180，200，220，250，280，320，360，400，450，500名称：薄型平键、键槽的剖面尺寸及公差标准：摘自GB/T 1566-1979,GB/T 1567-1979（1990年确认有效)模型(M)GB1567.CATPart GB1567.SLDPRTl（系列）：10，12，14，16，18，20，22，25，28，32，36，40，45，50，56，63，70，80，90，100，110，125，140，160，180，200，220，250，280，320，360，400相关链接(提供)相关企业(申请)描述(D)1. 在工作图中，轴槽深用t或(d-t)标注，毂槽深用(d+t1)标注。
平键标准尺寸
平键标准尺寸在当今数字化时代，键盘已经成为人们日常生活和工作中不可或缺的一部分。
而对于键盘上的按键，尺寸的标准化也显得十分重要。
本文将围绕平键标准尺寸展开讨论，以便更好地了解和选择适合自己的键盘。
首先，平键的标准尺寸是指按键的大小和间距符合国际标准的键盘设计。
标准尺寸的平键设计可以有效提高打字的准确性和舒适度，从而减少手部疲劳和提高工作效率。
通常情况下，标准尺寸的平键设计会使得按键之间的间距和大小都能够满足人体工程学的要求，让用户在长时间使用键盘时更加舒适。
其次，平键的标准尺寸对于打字速度和准确性也有着重要的影响。
相比于非标准尺寸的按键，标准尺寸的平键更容易被手指准确触及，从而减少了误按的可能性。
此外，标准尺寸的平键设计也有利于提高打字速度，因为用户可以更快地找到需要按下的按键，从而提高整体的输入效率。
另外，标准尺寸的平键设计也有利于用户在不同键盘之间的切换。
无论是在办公室使用公司提供的标准键盘，还是在家中使用自己购买的键盘，标准尺寸的平键设计都能够让用户更快地适应不同的键盘，减少因键盘切换而导致的打字错误和不适应的情况。
最后，标准尺寸的平键设计也有利于键盘的维护和清洁。
相比于非标准尺寸的按键，标准尺寸的平键更容易被清洁，因为它们之间的间距和大小更加规整，不容易藏污纳垢。
这对于长时间使用键盘的用户来说，是非常重要的一点。
总的来说，平键的标准尺寸设计对于用户的打字体验和工作效率有着重要的影响。
标准尺寸的平键设计能够提高打字的准确性和舒适度，有利于提高打字速度，便于用户在不同键盘之间的切换，同时也更易于维护和清洁。
因此，在选择键盘时，我们应该尽量选择符合标准尺寸的平键设计，以获得更好的使用体验。
希望本文能够帮助读者更好地理解和选择适合自己的键盘，提高工作和生活的效率。
感谢阅读！。
第7章 键联接
机械设计
单项选择题
第 7章
轴毂联接
35
1. 导向平键联接的主要失效形式是( )。 A.剪切和压溃 B.磨损 C.断裂 2. 矩形花键联接采用( )定心。 A.大径 B.小径 C.齿面 3. 花键联接的主要失效形式是( )。 A.剪切和压溃 B.扭转变形 C.弯曲断裂 4. 销联接主要失效形式是( )。 A.剪切和压溃 B.扭转变形 C.弯曲断裂 5. 设计键联接时，键的截面尺寸通常根据( )按标准选择。 A.所传递转矩的大小 B.所传递功率的大小 C.轴的直径
3、滑键
承载能力：耐磨性。（主要失效形式：磨损 ）
动联接，键固定在毂上，一起沿键槽移动。
移动距离大时，采用滑键。
机械设计
二、平键的选择计算 1、键的选择
第 7章
轴毂联接
12
确定键的类型尺寸： （b×h）×L
由轴径d 由轮毂宽 键长小于轮毂的宽度， 由结构确定，而 不是由强度确定。 校核 2、强度计算 从键的标准中选b×h 选键长L（系列值）
作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。 按用途分
类 型 按形状分
安全销：作为安全装置中的过载剪 切元件。安全销在过载时被剪断， 因此，销的直径应按剪切条件确定。 为了确保安全销被剪断而不提前发 生挤压破坏，通常可在安全销上加 一个销套。
§7－3 销连接
定位销 连接销 安全销
潘存云教授研制
机械设计
§.1 键联接
第 7章
轴毂联接
7
键为标准件
松 联 接 紧 联 接 普通平键
静联接
圆头（A)
方头（B) 一头圆一头(C)
键 联 接
平键
半圆键
导向平键 滑键
机械设计基础课件——第二章联接
▪ 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。其特点是工 艺性好，装配方便，尤其适用于锥形轴与轮毂的联接，但是轴槽对轴 的强度削弱较大，只适宜轻载静联接。
▪ 3.楔键联接（图2-5）
▪ 键的上、下面为工作表面，键的上表面和轮毂槽底面均制成1∶100的 斜度（侧面有间隙），工作时打紧，靠上下面摩擦传递扭矩，并可传 递小部分单向轴向力。
第三节 螺纹联接和螺旋传动
▪
一、螺纹的主要参数
▪ 1.大径d
▪ 它是与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱面的直径。一般定为螺纹的公称 直径。
▪ 2.小径d1 ▪ 它是与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱面的直径。一般为外螺纹危险剖
面的直径。
▪ 3.中径d2 ▪ 它是一个假想圆柱的直径，该圆柱母线上的螺纹牙厚等于牙间宽。
▪
图 2-6
▪ 二、平键联接的选择计算
▪ 1.类型选择
▪ 键的类型应根据键联接的结构、使用特点及工作条件来选择。选择 时应考虑以下方面的情况：联接于轴上的零件是否需要沿轴滑动及滑 动距离的长短；键在轴上的位置等。
▪ 2.尺寸选择
▪ 根据轴的公称直径d,从相关手册中选择平键的尺寸b×h。根据轮毂 长度选择键长：静联接时键长应略小于轮毂长度，动联接时要考虑移 动距离；另外键长还应符合表中的标准长度系列。
▪ 7.牙型角（α）和牙侧角（β）
▪ 在轴向剖面内，螺纹牙型两侧边的夹角，用α表示。牙型侧边与螺纹轴线的垂线间的 夹角称为牙侧角，用β表示。
▪
二、螺纹的类型、特点和应用
▪ 1.三角螺纹
▪ 公制三角形螺纹的牙型角α＝60°，其大径d为公称直径。三角形螺纹的当 量摩擦系数大，自锁性能好,螺纹牙根部较厚，牙根强度高，广泛应用于各种 紧固联接。同一公称直径可以有多种螺距，其中螺距最大的称为粗牙螺纹， 其余都称为细牙螺纹。由图2-9a可见，细牙螺纹的螺距小且中径及小径均较 粗牙螺纹的大，故细牙螺纹的升角小，自锁性能好，但牙的工作高度小，不 耐磨、易滑扣，适用于薄壁零件、受振动或变载荷的联接，还可用于微调机 构中。
机械设计第6章 键联接
（二）胀紧联接
胀紧联接是在轴与毂孔之间装配一个或几个胀紧 联接套，在轴向力的作用下，同时胀紧轴与毂产生压 紧力，靠摩擦力传递转矩和轴向力的一种静联接。
结构类型：Z1型胀套、Z2型胀套
1) Z1型胀套
两个胀紧套
一个胀紧套 2) Z2型胀套
Z2型胀套中，与轴或毂孔贴合的 套筒均有纵向间隙，以利于变形和 胀紧。拧紧联接螺钉，便可以将轴 和毂胀紧。
销联接
作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。
按用途分 类 型
按形状分
安全销：作为安全装置中的过载剪切元件。安全销在 过载时被剪断，因此，销的直径应按剪切条件确定。 为了确保安全销被剪断而不提前发生挤压破坏，通常 可在安全销上加一个销套。
§6－4
定位销 联接销 安全销
销联接
作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。
键联接
普通平键联接的挤压强度条件： σp = F 2T ≤[σp ] = dhl kl T=F d 2 F
d
----（6-1）
b h
d
F
d 2
h k= 2
T
§6-1
σp =
键联接
计算依据是磨损，应限制压强：
普通平键联接的挤压强度条件：
F kl
2T ≤[σp ] = dkl
----（6-1） A型
b l L
l
k
b F T y≈d/2
σp =
2T kl d
d
≤[σp ]
MPa
----（6-1）
§6-1
键联接
若强度不时，可采用双键联接。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˚
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第六章:平键的选择与计算
6、1:高速轴与V 带轮用键连接
1、选用圆头普通平键(A 型)
按轴的直径d=45mm,及带轮宽mm 3552=B ,据文献得键的键宽
b ⨯键高h 为914⨯,长度mm 45=L 的键。
2、强度校核
键材料选择45钢,V 带轮材料为铸铁,查表得键联接的 许用应力[]MPa P 80~70=σ,键的工作长度
mm h k mm L l 5.495.05.0382
14452b -=⨯===-==， 挤压应力 []安全）(8.3845
385.4171.14920002000P I P MPa kld T σσ<=⨯⨯⨯== 6、2:低速轴与大齿轮用键连接
1、选用圆头普通平键(A 型)
按轴的直径d=64mm,据文献得键的键宽b ⨯键高h 为1118⨯,长度mm 63=L 的键。
2、强度校核
键材料选择45钢,大齿轮的材料也为45钢,查表得键联接的许用应力[]MPa P 150~120=σ,键的工作长度
mm h k mm L l 5.5115.05.0542
18632b -=⨯===-==， 挤压应力
[]安全）(77.7764
545.517.73920002000P II P MPa kld T σσ<=⨯⨯⨯== 6、3:低速轴与联轴器用键连接
1、选用圆头普通平键(A 型)
按轴的直径d=50mm,据文献查得键的的键宽b ⨯键高h 为914⨯,长度mm 63=L 的键。
2、强度校核
键材料选择45钢,联轴器的材料为钢,查表得键联接的许用应力[]MPa P 150~120=σ,键的工作长度
mm h k mm L l 5.495.05.0562
14632b -=⨯===-==， 挤压应力 []安全）(33.11750565.417.73920002000P II P MPa kld T σσ<=⨯⨯⨯==。