键、花键、无键联接和销联接的自学指导
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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
机械设计第6章键花键无键联接销连接全解
安装时用 力打入
潘存云教授研制
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工作面
类型：普通楔键、钩头楔键。
钩头是用来拆卸用的
拆卸空间
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在重型机械中常采用切向键——一对楔键组成。
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窄面 工作面
斜度1:100
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d
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 ˚ 。
潘存云教授研制 潘存云教授研制
缺点：齿根仍有应力集中，需专 用设备制造，成本高。
应用：定心精度要求高、载荷大，或经常滑移的连接。 矩形花键 类型 ——制造容易，应用最广。 渐开线花键 ——用于高强度连接。 三角形花键 ——用于薄壁零件连接。
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(1)矩形花键 按齿高的不同，矩形花键的齿型尺寸在标准中规定了两个系列， 轻系列：轻系列的承载能力较小，多用于静连接和 轻载连接； 中系列：中系列用于中等载荷的连接。 定心方式：小径定心——精度高，稳定性好。
击
[ σp ]
[p ]
60~90 30~45
钢
50
l k
40
l近似为公称长度
30
b F T d y≈d/2
2)半圆键连接强度计算
用于静连接，失效形式为表面压溃
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2T σp = kl d
≤[σp ]
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˚
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
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工作面
类型：普通楔键、钩头楔键。
钩头是用来拆卸用的
拆卸空间
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在重型机械中常采用切向键——一对楔键组成。
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窄面 工作面
斜度1:100
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d
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 ˚ 。
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缺点：齿根仍有应力集中，需专 用设备制造，成本高。
应用：定心精度要求高、载荷大，或经常滑移的连接。 矩形花键 类型 ——制造容易，应用最广。 渐开线花键 ——用于高强度连接。 三角形花键 ——用于薄壁零件连接。
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(1)矩形花键 按齿高的不同，矩形花键的齿型尺寸在标准中规定了两个系列， 轻系列：轻系列的承载能力较小，多用于静连接和 轻载连接； 中系列：中系列用于中等载荷的连接。 定心方式：小径定心——精度高，稳定性好。
击
[ σp ]
[p ]
60~90 30~45
钢
50
l k
40
l近似为公称长度
30
b F T d y≈d/2
2)半圆键连接强度计算
用于静连接，失效形式为表面压溃
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2T σp = kl d
≤[σp ]
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˚
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
第六章 键花键无键联接和销联接
L
圆头键 l ? L ? b
l
方头键 l ? L
b
半圆头键
l
?
L?
b 2
[? p ] , [ p] 查P106表6-2
[? p ] ? min{[ ? p ]轴 ,[? p ]毂 ,[? p ]键 }
l
2) 半圆键联接的强度计算 失效形式：键的工作面被压溃
?
p
?
2T ? 103 kld
?
[?
p]
MPa
1）普通平键
圆头（ A型） 方头（ B型） 单圆头（ C型）
A型
B型
C型
2）薄型平键 高度是普通平键的 60?70%，传递能力较低，常用于
薄壁结构、空心轴或径向尺寸受到限制的场合。 分为：圆头（ A型）、方头（ B型）、单圆头（ C型）
3）导向键和滑键
滑键
2. 半圆键联接
工作面：键的两侧面 工作原理：靠键与键槽的互压传递转矩。 特点及应用：工艺性较好，装拆方便，但键槽较深，对轴的强度
组成：外花键、内花键 花键联接特点及应用：
内花键
1）各花键齿受力较均匀；
2）轴和轮毂应力集中小；
外花键
3）花键齿数多，键槽浅，对轴损
伤较小 ;承载能力大；
4）对中性好；
5）导向性好，
6）加工精度高；
7）需专门设备和工具。成本高。
适用于定心精度要求高，载荷大或需经常滑移的联接
常用类型有：矩形花键联接 渐开线花键联接
d
i
工，工艺性好，精度也高，齿根强度高，应力集中小，易
于定心。多用于重要场合或适用于薄壁零件。
二、花键联接的强度计算
1. 失效形式：压溃——静联接
第六章--键、花键、无键联接和销联接分解教学文案
常用类型有：矩形花键联接 渐开线花键联接
花键亦标准化，由国标可查 的D、d、B、z。
1.矩形花键 轻系列
中系列
小径d定心：
定心精度高、定心稳定性 好。内、外花键均可用磨 削方法消除热处理引起的 变形。矩形花键最为常用。
2.渐开线花键联接
30、45
ha 0.5m、0.4m
齿形定心
d
渐开线花键承载能力最大，可用制造齿轮的方法来加
1.形面联接：光滑的非圆形截面 装拆方便；对中性好；应力集中小，但加工复杂。
等距曲线
摆线
椭圆形
六角形
正方形
带切口圆形
三ห้องสมุดไป่ตู้形
2.胀紧联接
第六节 销联接
销联接的作用：固定零件间的相对位置，并传递不大的载荷。
有时也作安全装置中的过载保护元件（安全销）。
销联接的基本形式：
圆柱销：多次拆装定位精度会降低。 圆锥销：有150的锥度，安装比圆柱销方便，多次拆装
[p ] mip ] n 轴 ,[{ p ]毂 [ ,[p ]键 }
l
b
2)半圆键联接的强度计算 失效形式：键的工作面被压溃
p2Tkld103[p] MPa l L
k 查标准
当采用单键强度不满足时，应采用双键，考虑 到载荷分配不均的问题，双键只能按1.5个键计算。 此外，采用双键时，布置是有讲究的：平键应间隔 180，半圆键应位于同一母线上，楔键和切向键 应间隔90120左右。（P108）
第六章--键、花键、无键联接和 销联接分解
第一节 键联接
一、键联接的功用、类型及应用
功用: 1)实现轴和轴上零件之间的周向固定；
2)传递扭矩； 3)有些键还可实现轴上零件的轴向固定或移动。
研究生入学考试花键无键连接和销连接
p 2T p
kld
式中：
k
h
2
l L b （圆头平键）
l L （平头平键）
l L b （单圆头平键）
2
p、p为许用应力与许用压力
2024/10/28
School of Mechatronics, UESTC
23
讨论
如果强度不满足要求，怎么办？
•增加键的长度； •增大轴径； •采用双键； •采用花键。
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Ball screw
2024/10/28
Ball Splines
School of Mechatronics, UESTC
40
6.3 无键联接
一、型面联接： 联接面是非圆形截面的柱体或非圆形截面的锥体。
轴和毂孔可做成柱体或锥体，前者只能传递转 矩，可用于不受载荷时移动的动联接；后者在传 递转矩的同时，还可传递轴向力。
2024/10/28
School of Mechatronics, UESTC
18
键的尺寸代号
键 B 16×100 GB1096-79 国家标准 键长度 由轮毂宽度决定 键宽度b 由轴径决定 平头普通平键B型
2024/10/28
School of Mechatronics, UESTC
19
2. 键连接的强度计算 （1）平键连接的强度计算
2024/10/28
School of Mechatronics, UESTC
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渐开线花键 Involuted Spline
毂 轴
• 渐开线花键的定心方式为齿 形定心。受载时齿上有径向 力，能起自动定心作用，有 利于各齿受力均匀，强度高， 寿命长。
• 渐开线花键可以用制造齿轮 的方法来加工，工艺性较好， 易获得较高的制造精度和互 换性。
机械设计6 章 键、花键、无键联接和销联接
Chapter 6
design of keys, splines, pins、
§6-1 Key joints §6-2 Spline joints §6-3 Pin joints
Key joints
一、The types of key joints 1．straight key 平键的两侧面是工作面，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。工作时 靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩， 故定心性较好。 根据用途，平键又可分为 普通平键 导向平键 详细说明 滑键
详细说明
Key joints
设键侧面的作用力沿键的工作长度 和高度均匀分布，则普通平键的强度条 件为: F 2T
键联接5
p
导向平键和滑键联接的强度条件为：
kl
kld
[ p ]
式中： k
h 2 l L b （圆头平键） （平头平键） lL
2T p p kld
l L
型面联接 型面联接是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与相同轮廓的毂孔配合 以传递运动和转矩的可拆联接，它是无键联接的一种型式。
由于型面联接要用到非圆形孔，以前因其加工困难，限制了型面联接 的应用。 在家用机械、办公机械等中，采用了大量的压铸、注塑零件。要注塑 出各种各样的非圆形孔是毫无困难的，故型面联接的应用获得了发展。应 用较多的是带切口圆形和正六边形型面。
详细说明
Key joints
键联接3
楔键的上、下表面为工作面，两侧面 为非工作面。键的上表面与键槽底面均有
1:100 的斜度。工作时，键的上下两工作
面分别与轮毂和轴的键槽工作面压紧，靠 其摩擦力和挤压传递扭矩。 4．tangent key
design of keys, splines, pins、
§6-1 Key joints §6-2 Spline joints §6-3 Pin joints
Key joints
一、The types of key joints 1．straight key 平键的两侧面是工作面，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。工作时 靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩， 故定心性较好。 根据用途，平键又可分为 普通平键 导向平键 详细说明 滑键
详细说明
Key joints
设键侧面的作用力沿键的工作长度 和高度均匀分布，则普通平键的强度条 件为: F 2T
键联接5
p
导向平键和滑键联接的强度条件为：
kl
kld
[ p ]
式中： k
h 2 l L b （圆头平键） （平头平键） lL
2T p p kld
l L
型面联接 型面联接是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与相同轮廓的毂孔配合 以传递运动和转矩的可拆联接，它是无键联接的一种型式。
由于型面联接要用到非圆形孔，以前因其加工困难，限制了型面联接 的应用。 在家用机械、办公机械等中，采用了大量的压铸、注塑零件。要注塑 出各种各样的非圆形孔是毫无困难的，故型面联接的应用获得了发展。应 用较多的是带切口圆形和正六边形型面。
详细说明
Key joints
键联接3
楔键的上、下表面为工作面，两侧面 为非工作面。键的上表面与键槽底面均有
1:100 的斜度。工作时，键的上下两工作
面分别与轮毂和轴的键槽工作面压紧，靠 其摩擦力和挤压传递扭矩。 4．tangent key
第5章 键、花键、无键联接和销联接
5.1 键联接
双勾头滑键 结构特点：两端有勾头，键固定在轮毂上，键短，槽长。
第5章 键、花键、无键联接和销联接
5.1 键联接
单圆勾头滑键
结构特点：单圆勾头，嵌入轮毂中。
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 2．半圆键联接
键呈半圆形，侧面为工作面，键能在轴上的键槽中绕其圆心摆动， 以适应轮毂上键槽的斜度，安装方便。常用于锥形轴端与轮毂的联接。
多齿传递载荷，比平键联接承载能力高，定心性和导向性好，对轴的削 弱小(齿浅、应力集中小)； 一般用于定心精度要求高和载荷较大的地方。
花键加工需用专门的设备和工具，成本较高。 按齿形不同，可分为矩形花键和渐开线花键两类，且均已标准化。
第5章 键、花键、无键联接和销联接
5.2 花键联接
花键联接按齿形不同，可分为矩形花键和渐开线花键两类
二、键的选择和强度校核
☻ 键的标记:
b×h＝16×10的平键，键长100mm，标记为：
A型平键：键16×100 GB/T1096-2003
B型平键：键B 16×100 GB/T1096-2003 C型平键：键C 16×100 GB/T1096-2003 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：工作面压溃，有时也会出现键的剪断。 一般只作挤压强度校核。 导向平键联接和滑键联接，主要失效形式：工作面过度磨损。 通常按工作面上的压力进行条件性的强度校核计算。
型面联接要用到非圆形孔，以前因加工困难，限制了型面联接的应用。 家用机械、办公机械中采用大量压铸、注塑件。 注塑非圆形孔是毫无困难的，故型面联接的应用获得了发展。 应用较多的是带切口圆形和正六边形型面。
第6章 键花键无键联接销连接
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目录
01.
02.
03.
04.
05.
06.
定义：键花键无键联接销连接是一种机 械连接方式，通过在销轴上设置键花， 使销轴与销孔之间形成紧密的连接。
应用：广泛应用于各种机械设备、汽车、 航空航天等领域。
作用：键花键无键联接销连接可以提高 连接的可靠性和稳定性，防止销轴在销 孔中松动或脱落，保证机械设备的正常 工作。
确保键花键无键联接销连接的尺寸和规格符合设计要求 注意键花键无键联接销连接的安装位置和方向，避免错误安装 检查键花键无键联接销连接的紧固程度，确保连接牢固可靠 定期检查键花键无键联接销连接的磨损情况，及时更换磨损严重的部件
定期检查：检查键花键无键联接销连接的紧固情况，确保连接牢固 清洁保养：定期清洁键花键无键联接销连接，保持清洁，防止锈蚀 润滑保养：定期润滑键花键无键联接销连接，保持润滑，防止磨损 更换保养：定期更换磨损严重的键花键无键联接销连接，确保连接安全可靠
市场需求：随着工业自动化和智能化的发 展，键花键无键联接销连接的市场需求将 不断增加。
技术进步：随着科技的不断进步，键花键 无键联接销连接的技术水平将不断提高， 满足更多应用场景的需求。
应用领域：键花键无键联接销连接的应用 领域将不断扩大，包括汽车、航空航天、 医疗等领域。
市场竞争：随着市场竞争的加剧，键花 键无键联接销连接的生产企业需要不断 提高产品质量和降低成本，以保持竞争 优势。
优点：结构简单、安装方便、成本低廉、 易于维护。
适用于各种机械设备、汽车、航空、 航天等领域
适用于需要快速拆卸和安装的场合
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适用于需要高强度、高可靠性连接 的场合
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01.
02.
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04.
05.
06.
定义：键花键无键联接销连接是一种机 械连接方式，通过在销轴上设置键花， 使销轴与销孔之间形成紧密的连接。
应用：广泛应用于各种机械设备、汽车、 航空航天等领域。
作用：键花键无键联接销连接可以提高 连接的可靠性和稳定性，防止销轴在销 孔中松动或脱落，保证机械设备的正常 工作。
确保键花键无键联接销连接的尺寸和规格符合设计要求 注意键花键无键联接销连接的安装位置和方向，避免错误安装 检查键花键无键联接销连接的紧固程度，确保连接牢固可靠 定期检查键花键无键联接销连接的磨损情况，及时更换磨损严重的部件
定期检查：检查键花键无键联接销连接的紧固情况，确保连接牢固 清洁保养：定期清洁键花键无键联接销连接，保持清洁，防止锈蚀 润滑保养：定期润滑键花键无键联接销连接，保持润滑，防止磨损 更换保养：定期更换磨损严重的键花键无键联接销连接，确保连接安全可靠
市场需求：随着工业自动化和智能化的发 展，键花键无键联接销连接的市场需求将 不断增加。
技术进步：随着科技的不断进步，键花键 无键联接销连接的技术水平将不断提高， 满足更多应用场景的需求。
应用领域：键花键无键联接销连接的应用 领域将不断扩大，包括汽车、航空航天、 医疗等领域。
市场竞争：随着市场竞争的加剧，键花 键无键联接销连接的生产企业需要不断 提高产品质量和降低成本，以保持竞争 优势。
优点：结构简单、安装方便、成本低廉、 易于维护。
适用于各种机械设备、汽车、航空、 航天等领域
适用于需要快速拆卸和安装的场合
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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?。