机械设计 第四章键及其它联接 轴毂联接的功用及分类 功用：用于周向固定，传递转矩。 分类：常用的轴毂联接有：键联接、过盈配合联接、 无键联接(型面联接)、销钉联接和螺钉联接等。 一、键(Key)联接 键联接 平键(Square or rectangular key)联接 半圆键(Woodruff key)联接 楔键联接 切向键联接 Tapered rectangular key Tapered gib-head key 键联接的设计过程 键联接的设计一般 先根据联接的具体使用要求，选择适当类型， 再根据轴的直径选择键的截面尺寸， 并根据轮毂的宽度选择键的长度， 最后进行强度校核。 1）平键(Square or rectangular key) 平键上、下表面相互平行，上表面与轮毂键槽间留有 间隙，侧面是工作面。工作是靠键与键槽间的挤压传递 扭矩。 特点：平键联接制造简单，装拆方便，不影响轴和轴 上零件的对中性，应用广泛。 平键的分类 平键 普通平键 导向平键 A型 B型 C型 滑动平键 导向平键的结构 滑动平键的结构 p σ p σ τ 平键联接的主要失效形式：键、轴键槽和轮毂键槽三者中 最弱的工作面被压溃，有时出现键被剪断。对于导向平键一 般是过度磨损。 受力分析 挤压强度条件： ][ 2000 pp dkl T σσ ≤= MPa 强度计算 p σ p σ τ 假定载荷沿键的长度和高度均匀分布。 剪切强度条件： ][ 2000 ττ ≤= dbl T MPa 耐磨性条件计算： ][ 2000 p dkl T p ≤= MPa 注意：工作长度l与键长L的差别。 注意的问题 一个键强度不足时，可用相隔的两个平键。考虑 到载荷可能分配不均，强度校核时算1.5个键。 2）半圆键(Woodruff key)联接 半圆键联接的键与键槽均做成半圆形，侧面是工作面， 工作原理及强度条件与普通平键联接相同。 特点：容易加工，装拆方便，不影响轴和轴上零件的对 中性，键能摆动以适应键槽；但轴上键槽较深，对轴削弱 较大。 适用场合：载荷较小或锥形轴端的联接。 3）楔键(Tapered key)联接 键的上表面和轮毂键槽各有1：100的斜度，楔键的上、 下表面是工作面，两侧面则与键槽的侧壁间有间隙。工作 时主要靠键与键槽及轴与轮毂之间的摩擦力来传递扭矩。 缺点：轴与轮毂偏心，对中性差，受变载荷或冲击载荷 时易松动。 适用场合：对中性要求不高、载荷稳定、低速的轴毂联 接。 1：100 工作面 4）切向键联接 切向键由两个斜度为1：100的楔键组成，键槽没有斜度； 上、下两较窄的面为工作面。工作时靠工作面与轴及轮毂相 挤压来传递转矩。 特点：可以传递较大的转矩，但对轴的削弱较大。 适用场合：重型机械中轴直径较大的。 工作面 二、花键(Spline)联接 花键联接由均匀分布着齿的花键轴和内孔具 有相应凹槽的轮毂所组成。 齿、槽相互配合，传递转矩。 特点 优点： ①花键联接的齿槽较浅，轴的强度削弱较小； ②齿数较多，分布均匀，接触面积大可承受较 大的载荷； ③轴上零件在轴上的对中性和沿轴向移动时的 导向性好； ④可用铣、滚、磨等方法制造，故能提高联接 的精度和质量。 缺点：制造较复杂，成本较高。 适用场合 适用于载荷较大和对定心精度要求较高的动联接和静 联接场合，特别是高速和精密的机械。 花键联接的分类 Straight-sided Spline Involute Spline Triangle Spline 花键联接 矩形花键联接 渐开线花键联接 三角形花键联接 矩形花键和渐开线花键都已标准化了。 1）矩形花键(Straight-sided Spline) 矩形花键两侧面为平行面，容易制造，应用最多。特点： 定心精度高，定心稳定性好，能用磨削方法消除热处理变形 ，定心直径尺寸和位置公差都能获得较高的精度。设计时， 按轴径从标准中选取花键的尺寸。 受力分析及失效 齿面受到挤压，齿根受到弯曲和剪切 主要失效形式： 对于静联接，一般来说 是齿面压溃失效。 对于动联接一般是过度 磨损。 基于失效形式，矩形花 键联接只作挤压强度或耐 磨性计算。 强度计算 挤压强度条件： ][ p m p Nhlr T σ ψ σ ≤= MPa 耐磨性条件计算： ][p Nhlr T p m ≤= ψ MPa 2）渐开线花键(Involute Spline) 渐开线花键齿廓为渐开线，其压力角有30°和45 °两种。 适用场合：载荷较大、定心精度要求较高及尺寸较大的联 接。 该联接以齿形定心，工作时齿上载荷将产生径向分力，能 起自动定心作用，同时接触齿数多，承载能力较高。 3）三角形花键(Triangle Spline) 花键孔齿形为三角形，花键轴是用分度圆压力角45°为的渐 开线齿形。 三角形花键联接齿小，侧面定心，适用于载荷很小或薄壁零 件的联接。 三、过盈联接 过盈联接是利用零件间的过盈配合而构成的联接，配合表 面常为圆柱面。 依靠配合面间的摩擦力传递载荷。 过盈联接既能实现周向传递转矩，又能实现轴向固定传递 轴向力。 该联接结构简单，对中性好，承载能力高及在振动工况下 也能可靠地工作。 主要缺点是：装拆困难和配合尺寸精度要求较高。 过盈联接可用压入法或温差法装配。 四、销钉(Pin)联接 销钉是标准件，有圆柱销、圆锥销等，常用材料是35号、 45号钢。 销钉除联接作用外，还可作定位零件和安全保险装置中的 过载剪断零件。 销钉联接的装拆 成型联接 用成型联接做周向固定定心性好、受力均匀、装拆 方便、但对轴削弱较多、加工制造不方便。 摆 线 正方形 等距曲线 带切口圆形 三角形 椭圆形 六角形 弹性环联接 用弹性环做周向固定精度要求高、定心性好、受力 均匀、装拆方便、互换性好、对轴无强度削弱。 弹性环联接