机械设计基础(机工版)教案：键联接
机械制图中键连接教学设计
机械制图中键连接教学设计摘要：机械制图是机械工程领域中非常重要的一门学科，而键连接是机械设计中常见的一种连接方式。
本文以机械制图中键连接为主题，设计了一套针对学生的教学计划，旨在帮助学生更好地理解和掌握键连接的相关知识和技能。
引言：在机械工程领域中，机械制图是一门必不可少的学科。
通过机械制图，工程师能够将设计图纸转化为实际的机械产品。
在机械制图中，键连接是常见的一种连接方式。
它通过键的设计和制作，将两个或多个零件紧密连接在一起。
键连接在机械设计中扮演着重要的角色，因此学习和掌握键连接的原理和方法对于机械工程学生来说至关重要。
1. 教学目标：- 了解键连接的基本原理和构成要素；- 掌握键连接的常见类型及其适用范围；- 能够根据给定的条件设计和选择合适的键连接方式；- 理解键连接的优缺点及在实际工程中的应用。
2. 教学内容：- 键连接的定义和分类；- 键的选择及其尺寸计算；- 键连接的设计和制图；- 键连接在机械工程中的应用案例。
3. 教学方法：- 理论教学结合实践教学，通过讲解、演示和实例分析等方式，深入浅出地讲解键连接的知识；- 运用案例分析和小组讨论等互动式教学方法，培养学生的思维能力和问题解决能力；- 制定实践任务，要求学生亲自设计和制图，提高他们的实际操作能力。
4. 教学流程：- 第一课时：键连接的定义和分类，讲解键连接的基本原理和构成要素；- 第二课时：键的选择及其尺寸计算，通过实例演示和练习，让学生掌握键的选择和尺寸计算方法；- 第三课时：键连接的设计和制图，讲解键连接的设计方法和制图要求；- 第四课时：键连接在实际工程中的应用案例分析，通过分析实际工程案例，让学生更好地理解键连接的应用价值。
5. 教学评估：- 设计小组作业，要求学生根据给定的设备要求，设计键连接方案，并进行制图；- 课堂中的互动讨论和练习，加深学生对键连接的理解和应用能力。
结论：通过本教学设计，学生能够全面而深入地学习和掌握机械制图中键连接的相关知识和技能。
机械设计基础第五版键连接
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。
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。
k —— 键与轮毂的接触高度（mm），一般取k≈h/2；
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
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轴毂连接
1. 平键联接 1) 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， 故定心性较好。 3) 特点及应用: 两侧面
间隙
工作面
轴
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。
机械基础第二版-键连接教案
平泉县职教中心机械基础课精品教案过<程(齿轮减速器输出轴II 上的齿轮与轴的连接，通常是在轴和齿轮、带轮的轮毂上加工出键槽，用键进行连接，如上图所示。
提问：学生回答，新课>讲解新课：一、键连接《（一）连接的类型及特点、（二）键连接的功用和类型1、功用~键是一种标准零件。
其作用：①实现轴与轴上零件（如齿轮、带轮等）之间的周向固定。
②传递运动和扭矩。
有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。
2、结构特点结构简单，工作可靠，拆装方便，应用十分广泛。
3、类型-&连接类型)可拆连接不可拆连接轴毂间(连接紧固连接：平键连接花键连接销连接!焊接铆接胶接{螺纹连接特点：即可以保证机械正常工作，又便于维修和更换。
特点：可靠性好，强度高。
（三）键和键连接的类型、特点和应用1、平键联接平键连接可分为：普通平键、导向平键、滑键。
）（1）普通平键连接用于静联接，即轴与轮毂间无相对轴向移动特点：两侧面为工作面，其对中性好，装拆方便。
但它不能实现轴上零件的轴向固定。
作用：适用于高速、高精度和承受变载、冲击的场合，能实现轴上零件的周向定位。
】.圆头— A型（常用）—键顶上面与毂不接触有间隙方头— B型—常用螺钉固定半圆头—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，用于薄壁结构、空心轴等径向尺寸受限制的联接。
（3）导向平键【比普通平键长紧定螺钉固定在轴上的键槽中键与轮毂槽采用间隙配合键上设有起键螺孔（为了便于拆卸）注意：导向键——键不动，轮毂轴向移动—特点：靠侧面工作，对中性好，结构简单。
轴上零件（如：轮毂）可在轴上沿轴向移动。
＊（4）滑键特点：轮毂可在轴上沿轴向移动。
滑键固定在轮毂上轮毂带动滑键在轴上的键槽中作轴向移动键连接松键连接《紧键连接平键连接半圆键连接花键连接楔键连接<切向键连接[键长不受滑动距离限制（只需在轴上铣出较长的键槽，而键可以做的较短。
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）
《机械设计基础》第八章 键联接和销联接
花键联接的许用挤压应力、许用压强（MPa）见下表
机械设计基础
许用挤压应力、许用压强 联接工作方式
使用和制造情况 不良
齿面未经热处理 30～50 60～100 80～120 15～20 20～30 25～40 ——
齿面经热处理 40～70 100～140 120～200 20～35 30～60 40～70 3～10 5～15 10～20
键用螺钉固定在轴槽中，键与毂槽为间隙配合，故轮毂件可 在键上作轴向滑动，此时键起导向作用。为了拆卸方便，键上制 有起键螺孔，拧入螺钉即可将键顶出。
导向平键用于轴上零件移动量不大的场合，如变速箱中的滑 移齿轮与轴的联接。
机械设计基础
(3)滑键联接 当零件滑移的距离较大时，因所需导向平键的长度过大，制 造困难，故宜采用滑键。
《机械设计基础》
机械设计基础
第八章 键联接和销联接
8.1 概 述 • 联接的组成 机械联接一般由被联接件和联接件组成，有些时候被联接件 之间进行直接联接，并无独立的联接件。 联接的类型 动联接 各种运动副 静联接 • 联接的目的 动联接： 实现机械运动 便于机械的制造、装配、运输、安装和维护，降低 静联接： 成本。 机械设计方头
单圆头
A型键轴向定位好，应用广泛，但轴上键槽端部的应力集 中较大。C型键只能用于轴端。A、C型键的轴上键槽用立铣 刀切制。B型键的轴上键槽用盘铣刀铣出。B型键避免了圆 头平键的缺点，单键在键槽中的固定不好，常用紧定螺钉进 行固定。 机械设计基础
（2）导向平键联接 导向平键与普通平键结构 相似，但比较长，其长度等于 轮毂宽度与轮毂轴向移动距离 之和。
滑键比较短，固定在轮毂上，而轴上的键槽比较长，键与轴 槽为间隙配合，轴上零件可带键在轴槽中滑动。 滑键主要用于轴上零件移动量较大的场合，如车床光杠与溜 板箱之间的联接。 机械设计基础
机械设计基础单元10 联接
任务1 认识键联接
3.键联接实例
键是联接轴和轴上的零件。如图10-l所示，分析普通平键联接正确拆装步 骤。
a)拆装图 图10-l 普通平键联接
b)剖面图
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任务1 认识键联接
表10-2 键联接的正确拆装
方式
拆装要求
1.先拧下轴端螺母,用拉出器拉出带轮；为便于拉出,可用手锤轻击丝杠后端，使之 振动。 拆卸 2.在拆卸较笨重的轮子(如柴油机飞轮)时,应预防因轮子突然松脱导致伤人的情况 发生。 3.拆键时,可在键两侧垫上铜片,用钢丝钳夹住拉出；有的平键中部有螺孔，可用螺 钉拧入螺孔中将键顶出。禁止用起子硬凿硬敲,以防损坏键和键槽。
（9）紧键联接中键的两侧面是工作面。
（10）紧键联接定心较差。
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任务2 平键联接的设计
知识目标： 1.了解平键的标记； 2.平键的选用。
技能目标： 1.平键的选用； 2.平键联接的强度计算。
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任务2 平键联接的设计
1.平键的选用
（1）键的类型选用
根据键联接的结构特点、使用要求和工作条件选用键的类型。
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任务1 认识键联接
（3）花键联接 1）花键联接的类型 如图10-10所示，花键轴和花键孔组成的联接，称为花键联接。花键按齿形可分为矩形花 键、渐开线花键和三角形花键，如图10-11所示。
图10-10 花键零件示意图
a)矩形花键
b)渐开线花键
c)三角形花键退出 首页
图10-11 三种类型花键联接
和C型（半圆头）键的键型必须标出。
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任务2 平键联接的设计
3.平键联接的强度计算
对于构成静联接的普通平键联接，在传递转矩时，键槽和
《机械设计基础》第八章 键联接和销联接
花键的强度条件为： 静联接
2T ≤ P p＝ kzldmh
动联接
2T ≤ P P＝ kzldmh
8.4 花 键 联 接
8.4.1 花键联接特点 花键联接是由带键齿的花键轴（外花键）和带键齿槽的轮毂 （内花键）组成，工作面是齿侧面，可用于静连接或动连接。此 联接在结构上可以近似看成多个均布的平键连接。
花键联接的联接处载荷均匀，承载能力高，定心性和导向性 好，对轴的削弱小，但齿根仍有应力集中，加工花键需专门的设 备和刀具，成本高。 机械设计基础
[σ p]/MPa、 [p]/MPa
静联接 动联接
如果校核后键联接的强度不够，在不超过轮毂宽度的条件下，可适当增加键的 长度，单键的长度一般不应超过2.25d，否则载荷沿键长方向的分布将很不均匀；或 者相隔180°安装2个平键，因考虑制造误差引起的载荷分布不均，只能按1.5个键作 强度校核。
机械设计基础
齿廓为渐开线，应力集中小，齿根强 度高。可用制造齿轮的方法来加工，同 用于载荷较大、 一把滚刀或插刀可加工模数相同、齿数 不同的内、外花键，精度高、互换性好。 定心精度要求 高以及尺寸较 为齿形定心，受载时齿上有径向分 大的联接。 力，能起自动定心作用，使各齿受载均 匀，寿命长。
机械设计基础
8.4.3 花键联接的选择和强度校核
机械设计基础
圆头
方头
单圆头
A型键轴向定位好，应用广泛，但轴上键槽端部的应力集 中较大。C型键只能用于轴端。A、C型键的轴上键槽用立铣 刀切制。B型键的轴上键槽用盘铣刀铣出。B型键避免了圆 头平键的缺点，单键在键槽中的固定不好，常用紧定螺钉进 行固定。 机械设计基础
机械工程基础教案课件-键连接、销连接、螺纹连接-2
【新课讲授】：键连接一、键的用途键主要用于轴与轴上零件的周向固定，以传递动力和扭矩。
二、键连接根据松紧程度不同的分类如下。
键和键连接的类型1. 平键连接多用于传动精度要求较高的场合。
但它不能承受轴向力，对轴上零件不能起轴向固定的作用。
按用途的不同,平键连接分为普通平键、导向平键和滑键三种。
普通平键连接：平键的上、下两面和两个侧面都互相平行。
导向平键连接：移动零件的轮毂可在轴上沿轴向滑动，适用于轴上零件沿轴向移动量不大场合。
滑键连接：键固定在轮毂上而随轮毂一同沿轴上键槽做轴向滑移，当轴向移动距离较大时，宜用滑键。
2. 半圆键连接键外形呈半圆形，工作面是键的两侧面，半圆键可在轴上键槽中绕槽底圆弧摆动，有较好对中性，适用于锥形轴与轮毂的连接，且传递扭矩较小。
3.花键连接花键连接是指沿轴和轮毂孔周向均布的多个键齿相互啮合而成的连接。
具有对中性好、导向性好、传递载荷大等特点，按齿形的不同，可分为以下三种：矩形齿花键、渐开线齿花键、三角形齿花键。
4.楔键连接楔键又称推拔键，包括普通楔键和钩头楔键两种类型。
楔键的上、下面是工作面，键的上表面和轮毂键槽的底面均有1∶100 的斜度，两侧面互相平行装配时需将键打入轴和轮毂的键槽内，工作时依靠键与轴及轮毂的槽底之间、轴与毂孔之间的摩擦力传递转矩，并能轴向固定零件和传递单向轴向力。
5. 切向键连接切由两个形状相同的楔键相对组合而成，上下两面为工作面，其中一个工作面在通过轴心线的平面内。
键的对角线必须在轴的切线方向上，以承受剪切力；若要传递双向动力，则需同时安装两组互成120°~ 135°的切向键。
切向键主要用于轴径大于100 mm、对中性要求不高而载荷很大的重型机械中。
销连接一、销的用途及种类用途：主要是为机械零件定位、连接、过载保护及防止机械零件脱落。
销的种类，见下表。
想一想：生活中，你见过的销有哪些？螺纹连接一、螺纹的种类螺纹是在圆柱或圆锥表面上沿着螺旋线所形成的具有相同剖面的连续凸起。
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联接的形式按能否拆卸可分为两大类：不可拆联接和可拆联接。
常见的不可拆联接有：铆接、焊接、粘接等。
可拆联接有键联接、花键联接、销联接和螺纹联接。
一．键联接的种类
在各种机器上有很多转动零件，如飞轮、带轮、凸轮等，这些零件和轴大多数采用键联接或花键联接。
键联接是由轮毂、轴和键组成.
键联接的功用是联接转动零件与轴，以传递运动和动力。
键根据结构和承受载荷的不同可分为松键联接和紧键联接两大类。
（一）松键联接
1．平键联接
平键分为普通平键和导向平键二种。
（1）普通平键：普通平键的上、下平面和两个侧面相互平行。
A 普通圆头平键：键在键槽中的固定较好，但键槽端部的应力集中较大。
B 普通平头平键：键在键槽端部的应力集中较小，但键在键槽中的轴向固定不好。
C 单圆头平键： 常用在轴端的联接中。
平键联接装配时先将键放入轴上键槽中，然后推上轮毂，构成平键联接。
平键联接时，键的上顶面与轮毂键槽的底面之间留有间隙，而键的两侧面与轴、轮毂键槽的侧面配合紧密，工作时依靠键和键槽侧面的挤压来传递运动和转矩，因此平键的侧面为工作面。
平键联接由于结构简单、装拆方便和对中性好，因此获得广泛应用。
章节名称
键联接 授课形式 讲授 课时 2 班级 电气、机电 教学目的
了解键的分类及特点，学会选择平键及校核强度和选用 教学重点
了解键的分类及特点，学会选择平键及校核强度 教学难点
平键及校核强度 辅助手段
多媒体配合教具
（2）导向平键和滑键
导向平键是加长的普通平键，采用导向平键时转动零件的轮毂可在轴上沿轴向滑动，适用于轴上零件的轴向移动量不大的场合，如变速箱中的滑移齿轮。
当轴上零件的轴向移动量很大时，可采用滑键。
滑键联接是将滑键固定在轮毂上，并与轮毂一起在轴上的键槽中滑动。
2．半圆键联接
半圆键的上表面为平面，下表面为半圆形弧面，两侧面互相平行。
半圆键联接也是靠两侧工作面传递转矩的。
它的优点是：能自动适应轮毂槽底的倾斜，使键受力均匀不偏。
但它对轴的削弱大，宜用于轴端传递转矩不大的场合。
（二）紧键联接
紧键联接分为楔键联接和切向键联接。
1．楔键
楔键的顶面有1：100的斜度，两侧面相互平行。
工作时依靠键的顶面和底面与轮毂键槽和轴槽的底面间所产生挤压力和摩擦力来传递动力和转矩。
适用于对中性要求不高、转速较低的场合。
2．切向键
切向键是由两个具有1：100单面斜度的普通楔键沿斜面贴合在一起组成的，只能用于传递单方向的转矩。
当传递两个方向转矩时，应装两副切向键。
适用于对中性和运动精度要求不高、低速、重载、轴径大于100mm的场合。
二．平键联接的选择和计算
1．选择平键的类型和尺寸
根据联接的要求，按轴径确定类型和键的宽度b、高度h，
键的长度L应根据轮毂长度L1而定，比轮毂略短，一般取L=L1 （5~10）。
2．平键联接的强度计算
普通平键联接的失效形式是材料中强度较弱的工作表面被挤压破坏和平键的剪切破坏。
七、本次课小结
本次课重点掌握各类键连接的类型及应用场合；学会平键选用步骤及校核强度知识。
八、布置作业
练习册对应内容
九、[教学反思]
1）讲授时应强调螺纹及螺纹联接件大都已标准化，设计时一般只须根据不同情况进行选用。
2）要了解预紧和防松的目的，理解防松的目的和防松的原理，熟练掌握各种防松装置及其应用。
3）键联接的设计计算主要按轴的直径查取键的标准尺寸。
键是标准件。