第四章-键连接及其他连接课件1.ppt

1、第四章第四章 键连接及其他连接键连接及其他连接 键连接及花键连接的类型、结构、特点及应用。键连接及花键连接的类型、结构、特点及应用。重点内容：重点内容：键连接的类型和尺寸的选择方法，键连接强度校核。键连接的类型和尺寸的选择方法，键连接强度校核。其他连接类型、特点及应用。其他连接类型、特点及应用。5.2 花键连接花键连接 5.1 键连接键连接 连接连接是指连接件和被连接件的组合结构。通是指连接件和被连接件的组合结构。通常有连接件和被连接件。常有连接件和被连接件。机械连接分为两大类：机械连接分为两大类：2）机械静连接机械静连接，即被连接零（部）件之间不，即被连接零（部）件之间不允许有相对运动的连接

2、。允许有相对运动的连接。1）机械动连接机械动连接，即被连接的零（部）件之间可，即被连接的零（部）件之间可以有相对运动的连接，如滑移齿轮和轴；以有相对运动的连接，如滑移齿轮和轴；1）可拆连接可拆连接，即允许多次装拆而不失效的连，即允许多次装拆而不失效的连接，包括螺纹连接、键连接（包括花键连接和接，包括螺纹连接、键连接（包括花键连接和无键连接）和销连接；无键连接）和销连接；机械静连接又可分为两类：机械静连接又可分为两类：2）不可拆连接不可拆连接，即必须破坏连接某一部分才能，即必须破坏连接某一部分才能拆开的连接，包括铆钉连接、焊接和粘接等。另拆开的连接，包括铆钉连接、焊接和粘接等。另外，过盈连接既可

3、做成可拆连接，也可做成不可外，过盈连接既可做成可拆连接，也可做成不可拆连接。拆连接。键主要用于轴和带毂零件，实现周向固定以传递键主要用于轴和带毂零件，实现周向固定以传递转矩转矩的轴毂连接。有的还能实现轴上零件的轴向固定的轴毂连接。有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。或轴向滑动的导向。5-1 键键 连连 接接平键连接：平键连接：键的键的侧面侧面是工作面。工作时，靠键与键槽是工作面。工作时，靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩。侧面的挤压来传递转矩。平键上表面与轮毂槽底间留平键上表面与轮毂槽底间留有间隙。有间隙。1.平键连接平键连接平键连接平键连接普通平键普通平键导向平键导向平键滑动平键滑动

4、平键静连接静连接动连接动连接 平键连接结构简单、加工容易、装拆方便、对平键连接结构简单、加工容易、装拆方便、对中性好。但它不能承受轴向力，对轴上零件不能起中性好。但它不能承受轴向力，对轴上零件不能起到轴向固定的作用。到轴向固定的作用。A型型 圆头键圆头键B型型 平头键平头键C型型 单圆头键单圆头键（1）普通平键）普通平键(用于静连接）用于静连接）圆头普通平键圆头普通平键键槽键槽由指状铣刀加工，键在由指状铣刀加工，键在槽中轴向固定较好，但槽中轴向固定较好，但键的头部侧面与轮毂上键的头部侧面与轮毂上的键槽并不接触，因而的键槽并不接触，因而键的圆头部分不能充分键的圆头部分不能充分利用，而且轴上键槽端

5、利用，而且轴上键槽端部的应力集中较大。部的应力集中较大。（1）普通平键）普通平键(用于静连接）用于静连接）图图4-1 A型型 圆头键圆头键（1）普通平键）普通平键(用于静连接）用于静连接）方头普通平键方头普通平键键槽用盘键槽用盘铣刀加工，键槽两端的铣刀加工，键槽两端的应力集中较小，但键在应力集中较小，但键在槽中的轴向固定不好，槽中的轴向固定不好，常用紧定螺钉紧固，以常用紧定螺钉紧固，以防松动。防松动。图图4-2 B型型 平头键平头键（1）普通平键）普通平键(用于静连接）用于静连接）单圆头平键单圆头平键用于轴用于轴端与轮毂连接。轮端与轮毂连接。轮毂上的键槽一般用毂上的键槽一般用插刀或拉刀加工插刀

6、或拉刀加工，轴上键槽常用指状轴上键槽常用指状铣刀铣通。铣刀铣通。图图4-3 C型型 单圆头键单圆头键（2）导向平键和滑键连接）导向平键和滑键连接 (用于动连接）用于动连接）导向平键导向平键（用于滑移量不大的场合）利用螺钉固（用于滑移量不大的场合）利用螺钉固定在轴上，键不动，轮毂可以沿着键移动，为了使键定在轴上，键不动，轮毂可以沿着键移动，为了使键拆卸方便在键的中部制有起键螺孔。拆卸方便在键的中部制有起键螺孔。图图4-4 导向平键连接导向平键连接（2）导向平键和）导向平键和滑键滑键连接连接 (用于动连接）用于动连接）滑键滑键（用于滑移量较（用于滑移量较大的场合）滑键固定在轮大的场合）滑键固定在轮

7、毂上，随轮毂一同沿着轴毂上，随轮毂一同沿着轴上键槽移动。当轴向移动上键槽移动。当轴向移动距离较大时，宜采用滑键，距离较大时，宜采用滑键，如用导向键，键将很长，如用导向键，键将很长，增加制造的困难。增加制造的困难。图图4-5 滑键连接滑键连接2.半圆键连接（工作面为两侧面）半圆键连接（工作面为两侧面）半圆键半圆键的上表面为一平面，的上表面为一平面，下表面为半圆形弧面，两侧面互下表面为半圆形弧面，两侧面互相平行。轴上键槽用与相平行。轴上键槽用与半圆键半半圆键半径相同的盘状铣刀铣出径相同的盘状铣刀铣出。因而键。因而键在键槽中可绕其几何中心摆动，在键槽中可绕其几何中心摆动，以适应轮毂键槽底面的倾斜。以

8、适应轮毂键槽底面的倾斜。半圆键结构紧凑，装拆方便半圆键结构紧凑，装拆方便但轴上键槽较深，降低了轴的强但轴上键槽较深，降低了轴的强度。半圆键连接适用于轻载、轮度。半圆键连接适用于轻载、轮毂宽度较窄和轴端处的连接，尤毂宽度较窄和轴端处的连接，尤其适用于圆锥形轴端的连接。其适用于圆锥形轴端的连接。图图4-6 半圆键连接半圆键连接3.楔键连接楔键连接 如图如图4-7所示为楔键连接，楔键的上、下两面所示为楔键连接，楔键的上、下两面为工作面。楔键的上表面和与它相配合的轮毂键槽为工作面。楔键的上表面和与它相配合的轮毂键槽底面均有底面均有1:100的斜度。的斜度。装配时将楔键打入，使楔键楔紧在轴和轮毂的装配时

9、将楔键打入，使楔键楔紧在轴和轮毂的键槽中，楔键的上、下表面受挤压，工作时靠这个键槽中，楔键的上、下表面受挤压，工作时靠这个挤压产生的摩擦力传递转矩。挤压产生的摩擦力传递转矩。图图4-7 楔键连接楔键连接 图图4-7 楔键连接楔键连接 楔键缺点是楔紧后，轴和轮毂的配合产生偏心和楔键缺点是楔紧后，轴和轮毂的配合产生偏心和偏斜，因此楔键连接一般用于定心精度要求不高和低偏斜，因此楔键连接一般用于定心精度要求不高和低转速的场合。转速的场合。4.切向键连接切向键连接 图图4-8a所示为切向键。由一对楔键组成，装配时将所示为切向键。由一对楔键组成，装配时将切向键沿轴切线方向楔紧在轴与轮毂之间。其上下面切向键

10、沿轴切线方向楔紧在轴与轮毂之间。其上下面为工作面，压力沿轴切线方向作用，能传递很大转矩。为工作面，压力沿轴切线方向作用，能传递很大转矩。图图4-8 a)图图4-8 b)切向键连接切向键连接 用一对切向键时，只能单向传递转矩，要双向传用一对切向键时，只能单向传递转矩，要双向传递转矩须用两对互成递转矩须用两对互成120分布的切向键（图分布的切向键（图4-8 b）。）。切向键对轴的强度削弱较大，因此常用于直径大于切向键对轴的强度削弱较大，因此常用于直径大于100mm的轴上。的轴上。4-2 键的选用和强度校核键的选用和强度校核 设计键连接时，先根据工作要求选择键的类型，设计键连接时，先根据工作要求选择

11、键的类型，再根据装键处轴径再根据装键处轴径d从标准中查取键的宽度从标准中查取键的宽度b和高度和高度h，并参照轮毂长度从标准中选取键的长度并参照轮毂长度从标准中选取键的长度L，最后进行，最后进行键连接的强度较核。键连接的强度较核。1键的尺寸选择键的尺寸选择平键的截面尺寸平键的截面尺寸 bh：根据轴径根据轴径 d 由标准中查得；由标准中查得；键长键长 L：根据轮毂的长度从标准中选定（静联接一：根据轮毂的长度从标准中选定（静联接一般应略小于轮毂的长度般应略小于轮毂的长度510mm;动联接动联接(导向平键导向平键)根据移动量确定，并符合标准中规定的尺寸系列。根据移动量确定，并符合标准中规定的尺寸系列。

12、2平键连接的强度校核平键连接的强度校核 普通平键连接（静连接）普通平键连接（静连接）导向平键连接和滑键连接（动连接）导向平键连接和滑键连接（动连接）一般只校核一般只校核挤压强度挤压强度。其主要失效形式：其主要失效形式：工作面的压溃工作面的压溃。其主要失效形式：工作面的其主要失效形式：工作面的过度磨损过度磨损。通常只进行通常只进行耐磨性计算耐磨性计算。（1）适当增加键和轮毂的长度）适当增加键和轮毂的长度，但通常键长不得超，但通常键长不得超过（过（1.61.8）d，否则挤压应力沿键长分布的不均，否则挤压应力沿键长分布的不均匀性将增大。匀性将增大。（2）采用双键，在轴上相隔）采用双键，在轴上相隔18

13、0配置配置。考虑载荷分。考虑载荷分布的不均匀性，双键联接按布的不均匀性，双键联接按1.5个键进行强度校核。个键进行强度校核。经校核普通平键联接的强度不够时，可以采取下列措施：经校核普通平键联接的强度不够时，可以采取下列措施：双键布置规则：双键布置规则：平键：平键：按按180布置；布置；半圆键：同一条母线上；半圆键：同一条母线上；楔键：楔键：夹角成夹角成120 130 d120 130 图图4-104.2 花键连接花键连接结构特点：沿周结构特点：沿周向均布多个键齿。向均布多个键齿。齿侧为工作面。齿侧为工作面。组成：组成：外花键、外花键、内花键。内花键。一、花键连接的特点一、花键连接的特点 花键连

14、接是由周向均布多个键齿的花键轴与带花键连接是由周向均布多个键齿的花键轴与带有相应键齿槽的轮毂孔相配而成。有相应键齿槽的轮毂孔相配而成。图图4-111)均匀受力；均匀受力；优点：优点：2)对轴的削弱程度小对轴的削弱程度小;因齿槽浅，齿根应力集中小因齿槽浅，齿根应力集中小3)载能力高载能力高;齿数多，总接触面积大齿数多，总接触面积大4)轴上零件与轴的对中性好；对高速及精密机器轴上零件与轴的对中性好；对高速及精密机器很重要很重要5)导向性好导向性好;对动连接很重要对动连接很重要6)可用磨削方法提高加工精度及连接质量。可用磨削方法提高加工精度及连接质量。缺点：缺点：齿根仍有应力集中、需专用设备制造，成

15、本高。齿根仍有应力集中、需专用设备制造，成本高。应用：应用：定心精度要求高、载荷大、或经常滑移的连接。定心精度要求高、载荷大、或经常滑移的连接。类型类型-制造容易，应用最广。制造容易，应用最广。-用于高强度连接。用于高强度连接。-用于薄壁零件连接。用于薄壁零件连接。矩形花键矩形花键 渐开线花键渐开线花键 三角形花键三角形花键 二、花键类型选择二、花键类型选择1）矩形花键）矩形花键轻系列：轻系列的承载能力较小，多用于静连接和轻系列：轻系列的承载能力较小，多用于静连接和 轻载连接；轻载连接；按齿高的不同，矩形花键的齿型尺寸在标准中规定按齿高的不同，矩形花键的齿型尺寸在标准中规定了两个系列，了两个系

16、列，中系列：中系列用于中等载荷的连接。中系列：中系列用于中等载荷的连接。定心方式：小径定心定心方式：小径定心-精度高，稳定性好。精度高，稳定性好。2）渐开线花键）渐开线花键 分为分为=30 ，=45 两种，对应的齿顶高分别为：两种，对应的齿顶高分别为：与渐开线齿轮相比，花键齿短，齿根宽，不产生与渐开线齿轮相比，花键齿短，齿根宽，不产生根切的最小齿数较少。根切的最小齿数较少。定心方式：定心方式：齿形定心齿形定心-具有自动定心作用，受力均匀。具有自动定心作用，受力均匀。=45=30 h*=0.5m,h*=0.4mdfdf特点：特点：制造工艺性好，精度高齿根强度高，易于定心。制造工艺性好，精度高齿根

17、强度高，易于定心。常用于传递大扭矩和大轴径的场合。常用于传递大扭矩和大轴径的场合。=45 的花键工的花键工作面高度较小，承载能力较低，多用于载荷较轻，直作面高度较小，承载能力较低，多用于载荷较轻，直径较小的静连接。特别适用于薄壁零件的连接。径较小的静连接。特别适用于薄壁零件的连接。销连接销连接主要用于固定零件之间的相对位置，并能传主要用于固定零件之间的相对位置，并能传 递较小的载荷，它还可以用于过载保护。递较小的载荷，它还可以用于过载保护。4.3 销连接销连接按用途不同，一般分为：按用途不同，一般分为：定位销、连接销、安全销。定位销、连接销、安全销。定位销：定位销：用来固定零件之间的相对位置，

18、它是组合用来固定零件之间的相对位置，它是组合加工和装配时的重要辅助零件。通常不受载荷或只加工和装配时的重要辅助零件。通常不受载荷或只受很小的载荷，故不作强度校核计算，其直径按结受很小的载荷，故不作强度校核计算，其直径按结构确定，数目一般不少于构确定，数目一般不少于2个。个。连接销：连接销：用来实现两零件之间的连接，可用来传递用来实现两零件之间的连接，可用来传递不大的载荷。其类型可根据工作要求选定，其尺寸不大的载荷。其类型可根据工作要求选定，其尺寸可根据连接的结构特点按经验或规范确定。必要时可根据连接的结构特点按经验或规范确定。必要时再按剪切和挤压强度条件进行校核计算。再按剪切和挤压强度条件进行

19、校核计算。安全销：安全销：作为安全装置中的过载剪切元件。安全销在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。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。可在安全销上加一个销套。按形状的不同，销可分为按形状的不同，销可分为圆柱销、圆锥销、槽销和圆柱销、圆锥销、槽销和销轴和开口销等销轴和开口销等。圆柱销圆柱销如图如图4-13(a)所示，靠所示，靠过盈配合过盈配合固定在销孔中，固定在销孔中，如果多次装拆，其定位精度会降低。如果多次装拆，其定位精

20、度会降低。图图4-13(a)图图4-13(b)圆锥销圆锥销和销孔均有和销孔均有1 50的锥度（图的锥度（图4-13 b）。因此）。因此安装方便，定位精度高，多次装拆不影响定位精度。安装方便，定位精度高，多次装拆不影响定位精度。图图4-13(c)图图4-13 c所示为所示为端部带螺纹的圆锥销端部带螺纹的圆锥销，它可用于，它可用于盲孔或装拆困难的场合。盲孔或装拆困难的场合。拆装方拆装方便用于便用于盲孔盲孔图图4-13 d所示为所示为开尾圆锥销开尾圆锥销，它适用于有冲击、振动，它适用于有冲击、振动的场合。的场合。图图4-13(d)图图4-13 e所示为所示为槽销槽销，槽销上有三条纵向沟槽，槽销上有三

21、条纵向沟槽，槽销压入销孔后，它的凹槽即产生收缩变形，借助材槽销压入销孔后，它的凹槽即产生收缩变形，借助材料的弹性而固定在销孔中。多用于传递载荷，对于振料的弹性而固定在销孔中。多用于传递载荷，对于振动载荷的连结也适用。销孔无需铰制，加工方便，可动载荷的连结也适用。销孔无需铰制，加工方便，可多次装拆。多次装拆。图图4-13 e 不易松动，不易松动，能承受振动能承受振动和变载荷和变载荷,不铰孔，可不铰孔，可多次装拆。多次装拆。图图4-13 f是圆管型弹簧圆柱销，在销打入销孔后，是圆管型弹簧圆柱销，在销打入销孔后，销由于弹性变形而挤紧在销孔中，可以承受冲击和销由于弹性变形而挤紧在销孔中，可以承受冲击和

22、变载荷。变载荷。图图4-13 f销轴销轴开口销开口销 销轴用于两零件的铰接处，构成铰链连接。销轴通销轴用于两零件的铰接处，构成铰链连接。销轴通常用开口销锁定，工作可靠，拆卸方便。常用开口销锁定，工作可靠，拆卸方便。销的材料：销的材料：35、45号钢。号钢。4.4 无键连接无键连接 无键连接通常有过盈配合连接、膨胀连接和型面无键连接通常有过盈配合连接、膨胀连接和型面连接三种。连接三种。一、过盈配合连接一、过盈配合连接 过盈配合连接是利用两个被连接件间的过盈配合过盈配合连接是利用两个被连接件间的过盈配合来实现的连接，这种连接可做成可拆连接（过盈量来实现的连接，这种连接可做成可拆连接（过盈量较小），

23、也可做成不可拆连接（过盈量较大）。较小），也可做成不可拆连接（过盈量较大）。过盈连接的特点：构造简单，定心性好、承载能力过盈连接的特点：构造简单，定心性好、承载能力高和在振动条件下能可靠地工作，但其装配困难和高和在振动条件下能可靠地工作，但其装配困难和对配合尺寸的精度要求较高。对配合尺寸的精度要求较高。过盈配合连接的装配采用过盈配合连接的装配采用压入法和温差法压入法和温差法。压入法装配是在常温下通过在待装配的轴与轮毂压入法装配是在常温下通过在待装配的轴与轮毂间沿轴线方向施加压力的方法进行装配。间沿轴线方向施加压力的方法进行装配。当过盈连接的连接面长度或实际过盈量较大时应当过盈连接的连接面长度或

24、实际过盈量较大时应采用温差法装配。采用温差法装配。温差法装配是将孔零件加热使其膨胀，或将轴零件温差法装配是将孔零件加热使其膨胀，或将轴零件冷却使其收缩，或二者同时进行，然后进行装配，冷却使其收缩，或二者同时进行，然后进行装配，装配时配合面间无过盈。装配时配合面间无过盈。膨胀连接是利用以内、外锥面相互贴合并挤紧在毂膨胀连接是利用以内、外锥面相互贴合并挤紧在毂孔与轴之间装入内外锥形环的连接套孔与轴之间装入内外锥形环的连接套(简称胀套简称胀套)，在轴，在轴向力作用下，同时胀紧轴与毂而构成的一种静连接。向力作用下，同时胀紧轴与毂而构成的一种静连接。二、膨胀连接二、膨胀连接两个胀紧套两个胀紧套一个胀紧套

25、一个胀紧套1)Z1型胀套型胀套2)Z2型胀套型胀套胀套胀套的尺寸选择：的尺寸选择：各型胀套已标准化，选用时可根据轴、毂尺寸各型胀套已标准化，选用时可根据轴、毂尺寸及传递载荷大小，从标准中选择合适的型号和尺寸。及传递载荷大小，从标准中选择合适的型号和尺寸。选择时应满足：选择时应满足：TT 传递转矩时传递转矩时aaFF 传递轴向力时传递轴向力时a22aR2FdTFF传递联合作用的转矩和轴向力时传递联合作用的转矩和轴向力时 当一个胀套不满足要求时，可用两个以上的胀套当一个胀套不满足要求时，可用两个以上的胀套串联使用，此时总的额定载荷为：串联使用，此时总的额定载荷为：m为额定载荷系数。为额定载荷系数。

26、TmTm 如图所示，型面连接是由非圆剖面的轴与相应如图所示，型面连接是由非圆剖面的轴与相应的轮毂孔构成的可拆连接。成型连接应力集中小，的轮毂孔构成的可拆连接。成型连接应力集中小，能传递大扭矩，装拆方便，但是加工工艺复杂，需能传递大扭矩，装拆方便，但是加工工艺复杂，需要专用设备。要专用设备。二、型面连接二、型面连接在家用机械、办公机械等中，采用了大量的压铸、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，故型面连接的应用获得了发展。应用较多的是带的，故型面连接的应用获得了发展。应用较多的是带切口圆形和正六

27、边形型面。切口圆形和正六边形型面。由于型面连接要用到非圆形孔，以前因其加工由于型面连接要用到非圆形孔，以前因其加工困难，限制了型面连接的应用。困难，限制了型面连接的应用。配合部配合部分形状分形状柱体柱体锥体锥体-只能传递扭矩只能传递扭矩-能同时传递扭矩和轴向力，能同时传递扭矩和轴向力，用于不用于不允许有间隙和要求高可靠性的场合。允许有间隙和要求高可靠性的场合。1)装拆方便，对中性好；装拆方便，对中性好；型面连接的特点型面连接的特点：2)连接面上没有应力键槽和尖角，减少了应力集中；连接面上没有应力键槽和尖角，减少了应力集中；3)可传递较大的扭矩；可传递较大的扭矩；4)切削加工有难度，不易保证配合精度。切削加工有难度，不易保证配合精度。DD常用联接型面有：常用联接型面有：带切口的圆形带切口的圆形电风扇方形方形六边形六边形等距曲线等距曲线图图 半圆键槽的铣削半圆键槽的铣削1半圆键半圆键 2半圆键槽半圆键槽 3半圆键槽铣刀半圆键槽铣刀