鍵連接

鍵連接裝配中，鍵（一般用45號(hào)鋼制成）是用來(lái)連接軸上零件并對(duì)它們起周向固定作用，以達(dá)到傳遞扭矩的一種機(jī)械零件。其連接類(lèi)別有較松鍵連接、一般鍵連接和較緊鍵連接。

（1）裝配前應(yīng)檢查鍵的直線度、鍵槽對(duì)軸心線的對(duì)稱(chēng)度和平行度。

（2）普通平鍵的兩側(cè)面與軸鍵槽的配合一般有間隙。重載荷、沖擊、雙向使用時(shí)，須有過(guò)盈。鍵兩端圓弧應(yīng)無(wú)干涉。鍵端與軸槽應(yīng)留有零點(diǎn)一零mm的間隙。

（3）普通平鍵的底面與鍵槽底面應(yīng)貼實(shí)。

（4）半圓鍵的半徑應(yīng)稍小于軸槽半徑，其他要求與一般平鍵相同。

鍵連接可分為平鍵連接、半圓鍵連接、楔鍵連接和切向鍵連接。

1、平鍵連接

平鍵按用途分有三種：普通平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵。平鍵的兩側(cè)面為工作面，平鍵連接是靠鍵和鍵槽側(cè)面擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩，鍵的上表面和輪轂槽底之間留有間隙。平鍵連接具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、對(duì)中性好等優(yōu)點(diǎn)，因而應(yīng)用廣泛。

普通平鍵用于輪轂與軸間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)的靜連接。按鍵的端部形狀不同分為A型（圓頭）、B型（方頭）、C型（單圓頭）三種。A型普通平鍵的軸上鍵槽用指狀銑刀在立式銑床上銑出，槽的形狀與鍵相同，鍵在槽中固定良好，工作時(shí)不松動(dòng)，但軸上鍵槽端部應(yīng)力集中較大。B型普通平鍵軸槽是用盤(pán)狀銑刀在臥式銑床上加工，軸的應(yīng)力集中較小，但鍵在軸槽中易松動(dòng)，故對(duì)尺寸較大的鍵，宜用緊定螺釘將鍵壓在軸槽底部。C型普通平鍵常用于軸端的連接。

導(dǎo)向平鍵和滑鍵均用于輪轂與軸間需要有相對(duì)滑動(dòng)的動(dòng)連接。導(dǎo)向平鍵用螺釘固定在軸上的鍵槽中，輪轂沿鍵的側(cè)面作軸向滑動(dòng)?；I則是將鍵固定在輪轂上，隨輪轂一起沿軸槽移動(dòng)。 導(dǎo)向平鍵用于輪轂沿軸向移動(dòng)距離較小的場(chǎng)合，當(dāng)輪轂的軸向移動(dòng)距離較大時(shí)宜采用滑鍵連接。

2、半圓鍵連接

半圓鍵連接的工作原理與平鍵連接相同。軸上鍵槽用與半圓鍵半徑相同的盤(pán)狀銑刀銑出，因此半圓鍵在槽中可繞其幾何中心擺動(dòng)以適應(yīng)輪轂槽底面的斜度。半圓鍵連接的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造和裝拆方便，但由于軸上鍵槽較深，對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大，故一般多用于輕載連接，尤其是錐形軸端與輪轂的連接中。

3、楔鍵連接

楔鍵的上下表面是工作面，鍵的上表面和輪轂鍵槽底面均具有 1:100 的斜度。裝配后，鍵楔緊于軸槽和轂槽之間。工作時(shí)，靠鍵、軸、轂之間的摩擦力及鍵受到的偏壓來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，同時(shí)能承受單方向的軸向載荷。

4、切向鍵連接

切向鍵由兩個(gè)斜度為 1:100 的普通楔鍵組成。裝配時(shí)兩個(gè)楔鍵分別從輪轂一端打入，使其兩個(gè)斜面相對(duì)，共同楔緊在軸與輪轂的鍵槽內(nèi)。其上、下兩面（窄面）為工作面，其中一個(gè)工作面在通過(guò)軸心線的平面內(nèi)，工作時(shí)工作面上的擠壓力沿軸的切線作用。因此，切向鍵連接的工作原理是靠工作面的擠壓來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。一個(gè)切向鍵只能傳遞單向轉(zhuǎn)矩，若要傳遞雙向轉(zhuǎn)矩，必須用兩個(gè)切向鍵，并錯(cuò)開(kāi) 120度-135度 反向安裝。切向鍵連接主要用于軸徑大于 100mm 、對(duì)中性要求不高且載荷較大的重型機(jī)械中。

1、鍵的選擇

鍵的選擇包括類(lèi)型選擇和尺寸選擇兩個(gè)方面。選擇鍵連接類(lèi)型時(shí)，一般需考慮傳遞轉(zhuǎn)矩大小，軸上零件沿軸向是否有移動(dòng)及移動(dòng)距離大小，對(duì)中性要求和鍵在軸上的位置等因素，并結(jié)合各種鍵連接的特點(diǎn)加以分析選擇。鍵的截面尺寸（鍵寬b和鍵高h）按軸的直徑d由標(biāo)準(zhǔn)中選定；鍵的長(zhǎng)度L可根據(jù)輪轂的長(zhǎng)度確定，可取鍵長(zhǎng)等于或略短于輪轂的寬度；導(dǎo)向平鍵應(yīng)按輪轂的長(zhǎng)度及滑動(dòng)距離而定。鍵的長(zhǎng)度還須符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長(zhǎng)度系列。

2、平鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算

平鍵連接的可能失效形式有：較弱零件工作面被壓潰（靜連接）、磨損（動(dòng)連接）、鍵的剪斷（一般極少出現(xiàn)）。因此，對(duì)于普通平鍵連接只需進(jìn)行擠壓強(qiáng)度計(jì)算；而對(duì)于導(dǎo)向平鍵或滑鍵連接需進(jìn)行耐磨性的條件性計(jì)算。

鍵用于連接軸和軸上零件，進(jìn)行周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，如齒輪、帶輪、聯(lián)軸器與軸的連接，鍵連接可以分為松鍵連接、緊鍵連接和花鍵連接三大類(lèi)。

鍵連接松鍵連接

松鍵連接所用的鍵有普通平鍵，半圓鍵、導(dǎo)向平鍵及滑鍵等，靠鍵的側(cè)面?zhèn)鬟f轉(zhuǎn)矩，只對(duì)軸上零件作周向固定，不能承受軸向力，如果要軸向固定，則需要附加緊定螺釘或定位環(huán)等定位零件。松鍵連接的裝配要點(diǎn)為：

1）清理鍵及鍵槽上的毛刺，保證鍵與鍵槽能精密貼合。

2）對(duì)重要的鍵連接，裝配前要檢查鍵的直線度和鍵槽對(duì)軸線的對(duì)稱(chēng)度及平行度等。

3）對(duì)普通平鍵，導(dǎo)向平鍵，用鍵的頭部與軸槽試配，應(yīng)能使鍵較緊地與軸槽配合。

4）修配鍵長(zhǎng)時(shí)，在鍵長(zhǎng)方向鍵與軸槽留0.1mm的間隙。

5）在配合面上加濕潤(rùn)油，用銅棒或加軟鉗口的臺(tái)虎鉗將鍵壓入軸槽中，使之與槽底良好接觸。

6）試配并安裝回轉(zhuǎn)套件時(shí)，鍵與鍵槽的非配合面應(yīng)留有間隙，保證軸與回轉(zhuǎn)套件的同軸度，套件在軸上不得有軸向擺動(dòng)，以免在機(jī)器工作時(shí)引起沖擊和振動(dòng)。

鍵連接緊鍵連接

緊鍵連接主要指鍥連接，鍵的上、下表面都是工作面，上表面及與其相接觸的輪轂槽底面。均有1：100的斜度。鍵側(cè)與鍵槽有一定的間隙，裝配時(shí)將鍵打入夠成緊鍵連接，由過(guò)盈作用傳遞轉(zhuǎn)矩，并能傳遞單向的軸向力，還可軸向固定零件。

緊鍵連接裝配時(shí)，首先同樣要清理鍵及鍵槽上的毛刺，裝配時(shí)要用涂色法檢查鍥鍵上下表面與軸槽、輪轂槽的接觸狀況，一般要求接觸率大于65，若接觸不良，可用銼刀或刮刀修整鍵槽，接觸合格后，用軟錘將鍥鍵輕敲入鍵槽，直至套件的周向、軸向都可靠緊固。

鍵連接花鍵連接

花鍵連接可以按集中方式分類(lèi)。其中按花鍵工作方式可以分為過(guò)盈連接和間隙連接兩種。

過(guò)盈連接花鍵副上的套件應(yīng)在花鍵軸上軸向固定，故應(yīng)保證配合后有少量的過(guò)盈量。裝配時(shí)可用軟錘輕輕打入，但不能過(guò)緊，以防止拉傷配合表面。如果過(guò)盈量較撒，可將套件加熱至80~120℃后再進(jìn)行裝配。

間隙連接花鍵副的套件可以在花鍵軸上自由滑動(dòng)，應(yīng)保證精確的間隙配合。試裝時(shí)用周向調(diào)換鍵齒的配合位置，各位置沿軸向移動(dòng)時(shí)應(yīng)無(wú)阻滯現(xiàn)象，但也不能過(guò)松，用手?jǐn)[動(dòng)套件時(shí)，不應(yīng)感覺(jué)到有明顯的周向間隙。允許選擇最佳的配合位置裝配，可以用油石或細(xì)銼修整花鍵的兩側(cè)或尖角處，以保證花鍵每齒的接觸面積不小于70。必須注意花鍵的定心面不得修整。

裝配后的花鍵副應(yīng)檢查花鍵軸與被連接零件的同軸度和垂直度。

花鍵連接是由軸和輪轂孔上的多個(gè)鍵齒和鍵槽組成。鍵齒側(cè)面是工作面，靠鍵齒側(cè)面的擠壓來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。花鍵連接具有較高的承載能力，定心精度高，導(dǎo)向性能好，可實(shí)現(xiàn)靜連接或動(dòng)連接。因此，在飛機(jī)、汽車(chē)、拖拉機(jī)、機(jī)床和農(nóng)業(yè)機(jī)械中得到廣泛的應(yīng)用。

花鍵連接已標(biāo)準(zhǔn)化，按齒形不同，分為矩形花鍵、漸開(kāi)線花鍵兩種。

鍵連接矩形花型

為適應(yīng)不同載荷情況，矩形花鍵按齒高的不同，在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了兩個(gè)尺寸系列：輕系列和中系列。輕系列多用于輕載連接或靜連接；中系列多用于中載連接。矩形花鍵連接的定心方式為小徑定心。此時(shí)軸、孔的花鍵定心面均可進(jìn)行磨削，定心精度高。

鍵連接漸開(kāi)線花型

漸開(kāi)線花鍵的齒形為漸開(kāi)線，其分度圓壓力角規(guī)定了30度和45度兩種。漸開(kāi)線花鍵可以用加工齒輪的方法來(lái)加工，工藝性較好，制造精度較高，齒根部較厚，鍵齒強(qiáng)度高，當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩較大及軸徑也較大時(shí)，宜采用漸開(kāi)線花鍵連接。壓力角為45度的漸開(kāi)線花鍵由于鍵齒數(shù)多而細(xì)小，故適用于輕載和直徑較小的靜連接，特別適用于薄壁零件的連接。漸開(kāi)線花鍵連接的定心方式為齒形定心。由于各齒面徑向力的作用，可使連接自動(dòng)定心，有利于各齒受載均勻。

花鍵在軸上加工出多個(gè)鍵齒，稱(chēng)為花鍵軸。在輪轂孔上加工出多個(gè)鍵槽，稱(chēng)為花鍵孔，二者組成的連接稱(chēng)為花鍵連接如圖8所示?；ㄦI齒的側(cè)面為工作面，靠軸與轂的齒側(cè)面的擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩，可用于動(dòng)連接和靜連接。

花鍵因多齒承載，故承載能力高。它對(duì)軸的強(qiáng)度削弱輕，應(yīng)力集中小，定心精度高，導(dǎo)向性能好，故花鍵連接常用于載荷大、定心精度高的靜連接和動(dòng)連接。但花鍵連接的花鍵軸和孔需用專(zhuān)用設(shè)備和工具加工，成本較高。

花鍵已標(biāo)準(zhǔn)化，按齒廓形狀不同，分為矩形花鍵(圖9)和漸開(kāi)線花鍵(圖 10)。矩形花鍵因加工方便而應(yīng)用最廣泛。它分為輕、中兩個(gè)系列，輕系列用于載荷較輕的靜連接，中系列用于中等載荷的靜連接和動(dòng)連接。矩形花鍵采用小徑定心。漸開(kāi)線花鍵采用齒形定心，其加工方法與齒輪相和同，壓力角有30°和45°兩種，易獲得較高的精度，與矩形花鍵相比較，它齒根厚、齒根圓角大、強(qiáng)度高，且具有自動(dòng)定心作用。

鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，鍵設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是：選擇鍵的類(lèi)型；確定鍵的尺寸；必要時(shí)校核鍵連接的強(qiáng)度。

軸轂普通平鍵

普通平鍵用于靜連接，即軸與輪轂問(wèn)無(wú)相對(duì)軸向位移的連接。如圖1所示。

(1)類(lèi)型和特點(diǎn)

普通平鍵按端部形狀不同可分A型(圓頭)、B型(方頭)、C(單圓頭)三種。圓頭鍵的軸槽用指狀銑刀加工，軸槽兩端具有與鍵相同的形狀，故鍵在槽中固定良好，但槽對(duì)軸引起的應(yīng)力集中較大。方頭鍵的軸槽用盤(pán)形銑刀加工，軸的應(yīng)力集中較小，但需用緊定螺釘將其固定在鍵槽中。單圓頭鍵常用于軸端。

普通平鍵是靠側(cè)面?zhèn)鬟f轉(zhuǎn)矩，側(cè)面是工作面，而鍵的上表面和輪轂槽底之間留有間隙。普通平鍵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)中良好、裝拆方便、加工容易，故應(yīng)用廣泛，但它不能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸上固定。

(2)尺寸選擇

鍵的剖面尺寸(b×h)根據(jù)鍵槽所在軸段直徑d由標(biāo)準(zhǔn)選取；鍵長(zhǎng)L一般略小于零件輪轂的長(zhǎng)度，且須符合鍵長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)系列。

(3)強(qiáng)度驗(yàn)算

如圖2所示為平鍵連接時(shí)的受力情況。在切向力F_t的作用下，鍵和鍵槽的兩側(cè)面受擠壓，鍵的a-a截面受剪切。因此，鍵連接的主要失效形式是較弱零件(通常是輪轂)的工作面被壓潰，其強(qiáng)度條件如下：

T——軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，N·mm；

d——軸的直徑，mm；

h——鍵的高度，mm；

h'——鍵與輪轂的接觸高度，取h'≈h/2，mm；

[σ]_p——許用擠壓應(yīng)力MPa，見(jiàn)表1。

如果一個(gè)鍵不能滿足強(qiáng)度要求時(shí)，可采用兩個(gè)平鍵，兩鍵應(yīng)相隔180°布置。考慮到載荷分配不均，其強(qiáng)度按1.5個(gè)鍵計(jì)算。也可適當(dāng)增加鍵長(zhǎng)，但鍵長(zhǎng)一般不宜超過(guò)(1.6～1.8)d，否則載荷沿鍵長(zhǎng)的分布嚴(yán)重不均。

軸轂導(dǎo)向鍵和滑鍵

導(dǎo)向鍵和滑鍵用于動(dòng)連接，即軸與輪轂之間用有相對(duì)軸向移動(dòng)的連接。導(dǎo)向鍵如圖3所示用螺釘固定在軸槽中，軸上零件能沿鍵作少量軸向滑移；為拆裝方便，設(shè)有起鍵螺孔?；I如圖4所示固定在輪轂上，軸上零件帶著鍵作軸向移動(dòng)；滑鍵用于軸上零件軸上移動(dòng)量較大的場(chǎng)合。由于導(dǎo)向鍵和滑鍵連接是動(dòng)連接，所以其主要失效形式是工作面的磨損，強(qiáng)度條件如下：

[p]——許用壓強(qiáng)，MPa，見(jiàn)表1。

軸轂半圓鍵

半圓鍵只用于靜聯(lián)接，與平鍵一樣也是以兩側(cè)面為工作面(圖5(a))。軸上鍵槽用與半圓鍵尺寸相同的銑刀銑出，半圓鍵可在槽中繞鍵的幾何中心擺動(dòng)，以適應(yīng)于轂槽底面的斜度。

這種鍵聯(lián)接定心較好，裝配方便，但軸上鍵槽較深，對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大，主要用于載荷較小的連接及錐形軸端與輪轂的連接(圖5(b))。若強(qiáng)度不足需裝兩個(gè)半圓鍵時(shí)，兩鍵應(yīng)布置在軸的同一母線上，以免軸的強(qiáng)度削弱過(guò)大。

軸轂楔鍵和切向鍵

楔鍵和切向鍵用于靜連接。

楔鍵如圖6所示，上、下面是工作面，鍵的上表面和輪轂鍵槽底面的斜度均具有1：100的錐度。裝配后，鍵楔緊在軸轂之間。工作時(shí)，靠鍵、軸轂之間的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩，并能承受單方向的軸向力，但定心精度不高，主要用于載荷平穩(wěn)和低速的場(chǎng)合。

切向鍵如圖7所示由兩個(gè)斜度為1：100的楔鍵組成，其上、下兩面(窄面)為工作面，其中之一的工作面通過(guò)軸心線的平面，使工作面上壓力沿軸的切向作用，能傳遞很大轉(zhuǎn)矩。當(dāng)傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時(shí)，需用兩個(gè)切向鍵并分布成120°～130°。切向鍵主要用于軸徑大于100 mm、對(duì)中要求不嚴(yán)而載荷很大的重型機(jī)械中。

第1章 連接件

1.1 螺紋連接

1.1.1 螺紋的種類(lèi)、特點(diǎn)和應(yīng)月

1.1.2 螺紋連接的類(lèi)型

1.1.3 螺紋連接的防松

1.1.4 螺紋的測(cè)繪

1.1.5 螺紋連接示例

1.2 鍵、花鍵及銷(xiāo)的連接

1.2.1 鍵連接

1.2.2 花鍵連接

1.2.3 銷(xiāo)連接

1.2.4 測(cè)繪要點(diǎn)

1.2.5 鍵連接和花鍵連接示例

1.3 鉚釘連接

1.3.1 常用鉚釘?shù)念?lèi)型及應(yīng)用

1.3.2 鉚釘連接示例

第2章 滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承

2.1　滾動(dòng)軸承

2.1.1 滾動(dòng)軸承的基本類(lèi)型

2.1.2 滾動(dòng)軸承類(lèi)型的選擇

2.1.3 內(nèi)外圈的固定

2.1.4 游隙的調(diào)整

2.1.5 預(yù)緊方法

2.1.6 潤(rùn)滑和密封

2.2 滑動(dòng)軸承

2.2.1 常用滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)

2.2.2 潤(rùn)滑劑的選用

2.2.3 潤(rùn)滑裝置

第3章 軸及軸系

3.1 軸

3.1.1 軸的種類(lèi)及應(yīng)用特點(diǎn)

3.1.2 一般要求

3.1.3 軸上零件的固定

3.1.4 軟軸

3.2 裝有滾動(dòng)軸承的軸系支承固定方式

3.2.1 一端雙向固定、一端游動(dòng)

3.2.2 兩端單向固定

3.2.3 兩端游動(dòng)

3.3 軸承的組合和配置實(shí)例

3.3.1 兩端深溝球軸承

3.3.2 兩端圓錐滾子軸承

3.3.3 其他配置方式

3.4 主軸部件

3.4.1 裝滾動(dòng)軸承的主軸部件

3.4.2 裝滑動(dòng)軸承的主軸部件

3.5 軸系部件的測(cè)繪

第4章 聯(lián)軸器、離合器及制動(dòng)器

4.1 聯(lián)軸器

4.1.1 剛性聯(lián)軸器

4.1.2 彈性聯(lián)軸器

4.1.3 調(diào)位聯(lián)軸器

4.1.4 聯(lián)軸器的選擇

4.2 離合器

4.2.1 普通離合器

4.2.2 安全離合器

4.3 制動(dòng)器

4.4 應(yīng)用實(shí)例及測(cè)繪要點(diǎn)

4.4.1 應(yīng)用實(shí)例

4.4.2 測(cè)繪要點(diǎn)

第5章 帶傳動(dòng)

5.1 帶傳動(dòng)特點(diǎn)

5.2 帶傳動(dòng)類(lèi)型

5.3 傳動(dòng)帶類(lèi)型及帶傳動(dòng)形式

5.4 皮帶的張緊

5.5 皮帶輪結(jié)構(gòu)

5.6 測(cè)繪要點(diǎn)

5.7 帶傳動(dòng)的應(yīng)用示例

第6章 鏈傳動(dòng)

6.1 鏈傳動(dòng)特點(diǎn)

6.2 鏈傳動(dòng)類(lèi)型

6.3 鏈傳動(dòng)的布置

……

第7章 齒輪傳動(dòng)

第8章 蝸桿傳動(dòng)

第9章 間隙的控制及消除 2100433B