键联接的特点及应用场景

2023-06-25 理论教育版权反馈

【摘要】：紧键联接的特点是在键的上表面具有一定的斜度，装配时需将键打入轴与轴上零件的键槽内联接成一个整体，从而传递转矩。另外，当受到冲击、变载荷作用时，容易造成联接的松动。切向键联接能够传递很大的转矩，常用于对中要求不高的重型机械。花键联接一般用于定心精度要求高、载荷大或需要经常滑移的重要联接，在机床、汽车、拖拉机等机器中得到广泛应用。

键联接主要用来联接轴和轴上的传动零件，实现周向固定并传递转矩；有的键也可以实现零件的轴向固定或轴向滑动。键是标准件，常用的材料是45钢，由专门工厂生产制造。

根据装配时的松紧状态不同，键联接可分为松键联接和紧键联接两类。其中，松键联接的特点是工作时靠键的两侧面传递转矩，装配时不需打紧，键的上表面与轮毂键槽底面之间留有间隙，因而定心良好、装拆方便。常用的松键联接有：平键和半圆键联接两种。紧键联接的特点是在键的上表面具有一定的斜度，装配时需将键打入轴与轴上零件的键槽内联接成一个整体，从而传递转矩。紧键联接能够轴向固定零件，并能承受单方向轴向力，但定心较差。常用的紧键联接有：楔键联接和切向键联接两种。

1.平键联接

按键的用途不同，平键联接可分为普通型平键、导向平键和滑键联接。

（1）普通型平键联接普通型平键联接的结构如图2-1a所示。按端部形状不同，普通型平键可分为圆头（A型）、平头（B型）和单圆头（C型）三种，如图2-1b所示。采用圆头或单圆头普通型平键时，轴上的键槽是用面铣刀加工出的，如图2-2a所示。其中，圆头普通型平键应用最广，单圆头普通型平键多用于轴的端部。当采用平头普通型平键时，轴上的键槽是用盘铣刀加工出的，如图2-2b所示。普通型平键由于结构简单、装拆方便、对中性好，因此广泛用于传递精度要求较高、高速或承受变载、冲击的场合。但普通型平键对轴上零件只能起到周向固定作用，为了防止零件的轴向窜动，必须采取其他轴向固定的措施。普通型平键的标准为GB/T 1096—2003。

图2-1 普通型平键联接

图2-2 键槽的加工

a）端铣加工 b）盘铣加工

（2）导向型平键和滑键联接当轴上安装的零件需要沿轴向移动时，可采用导向型平键或滑键联接。

导向型平键就是加长了的普通平键，也靠两侧面传递转矩，但配合较松。由于轴上零件要沿轴向移动，且键又较长，因此要用螺钉将键固定在轴上（图2-3a）。为了拆卸方便，在键的中部设有起键用的螺孔。导向型平键的端部有A型和B型两种（图2-3b）。导向型平键联接适用于轴上零件轴向移动量不大的场合，如变速箱中的滑移齿轮等。导向型平键的标准为GB/T 1097—2003。

图2-3 导向型平键联接

滑键联接如图2-4所示，这种联接是将滑键固定在轴上零件的轮毂内，工作时轮毂带着键一起沿轴上的键槽滑动，这样可以避免采用过长的导向平键。滑键联接适用于轴上零件轴向移动量较大的场合，如车床中光杠与溜板箱中零件的联接等。

2.普通型半圆键联接

半圆键联接如图2-5所示。普通型半圆键的两个侧面为两个相互平行的半圆形，工作时靠两侧面传递转矩。普通型半圆键的特点是键在轴槽中能绕槽底圆弧曲率中心摆动，自动适应轮毂上键槽的斜度，装拆方便。但轴上的键槽较深，对轴的强度削弱较大，故一般用于轻载，尤其适用于锥形轴端部的联接。普通型半圆键的标准为GB/T 1099.1—2003。

图2-4 滑键联接

图2-5 普通型半圆键联接

3.楔键联接

根据楔键的结构不同，楔键联接分为普通型楔键联接（图2-6a）和钩头型楔键联接（图2-6b）两种。楔键的上表面有1∶100的斜度，两侧面互相平行，上下两面是工作面。装配时将键打入轴与轴上零件之间的键槽内，使工作面上产生很大的挤压力。工作时靠接触面间的摩擦力来传递转矩，而键的两侧面为非工作面，与键槽留有间隙。

由于楔键在装配时被打入轴和轮毂之间的键槽内，所以造成轮毂与轴的偏心与偏斜。另外，当受到冲击、变载荷作用时，容易造成联接的松动。因此，楔键联接通常用于精度要求不高、转速较低的场合，如农业机械和建筑机械等。钩头型楔键易于拆卸，故应用较多，但因其随轴转动，容易发生事故，所以在采用时应加防护罩。普通型楔键和钩头型楔键的标准分别为GB/T 1564—2003和GB/T 1565—2003。

图2-6 楔键联接

a）普通型楔键联接 b）钩头型楔键联接

4.切向键联接

切向键是由两个具有1∶100斜度的普通型楔键组合而成的，其结构如图2-7所示。装配时两个键以其斜面相互贴合，分别从轮毂的两端打入，使键楔紧在轴与轮毂的键槽中。装配后上、下两个工作面是平行的，且使其中一个工作面处于包含轴线的平面内（图2-7a、b），工作时依靠沿轴的切线方向的挤压力来传递转矩。切向键的标准为GB/T 1974—2003。

图2-7 切向键联接

一个切向键只能传递单方向的转矩，若需传递双向转矩时必须用两个切向键。采用两个切向键时，为了不致严重削弱轴的强度和使受力均衡，通常使两个切向键在轴上互成120°～135°分布（图2-7c）。切向键联接能够传递很大的转矩，常用于对中要求不高的重型机械。

5.花键联接

花键联接是由带多个纵向凸齿的轴和带有相应齿槽的轮毂孔组成的，如图2-8所示。齿的侧面为工作面，依靠这些齿侧面的相互挤压来传递转矩。与平键联接相比，花键联接由于键齿较多、齿槽较浅，因此能传递较大的转矩，对轴的强度削弱较小，且使轴上零件与轴的对中性和沿轴移动的导向性都较好，但其加工复杂、制造成本高。花键联接一般用于定心精度要求高、载荷大或需要经常滑移的重要联接，在机床、汽车、拖拉机等机器中得到广泛应用。

图2-8 花键

花键联接按其剖面形状不同，可分为矩形花键（图2-9a）和渐开线花键（图2-9b）两种。

图2-9 花键的类型

a）矩形花键 b）渐开线花键

（1）矩形花键矩形花键的齿侧为直线，齿廓形状简单。其互换性由小径d、大径D和键（槽）宽B三个联接尺寸及相互的位置关系确定。但是，要同时保证三个联接尺寸是很困难的，在GB/T1144—2001中规定以小径d为定心尺寸，用它来保证同轴度要求。采用小径d定心，使内、外花键的小径均可通过磨削来得到高的定心精度和稳定性。

（2）渐开线花键渐开线花键是采用渐开线作为花键齿廓，可用加工齿轮的方法来获得齿形，因而工艺性好。与矩形花键相比，它具有自动定心、齿面接触好、强度高、寿命长等特点。所以渐开线花键有取代矩形花键的趋势，世界上许多国家在航天、航空、造船、汽车等行业中，应用渐开线花键越来越多。渐开线花键的齿形有压力角为30°、37.5°和45°三种。其中，前者主要用于重载和尺寸较大的联接；而后者则用于轻载和小直径的静联接，特别适用于薄壁零件的联接。渐开线花键的标准为GB/T 3478.1～9—2008。

键联接的特点及应用场景

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