第6章 轴毂连接
6.1 复习笔记
一、键连接
1．平键连接
平键的横截面是矩形，两侧面为工作面。
优点：结构简单；装拆方便；对中性好；应用最广。
缺点：不能承受轴向力，不能对轴上零件起到轴向定位的作用。
常用的平键有普通平键和导向平键。普通平键用于静连接，导向平键用于动连接。
（1）普通平键
①普通平键的分类
普通平键按端部形状可分为圆头平键（A型）、方头平键（B型）和单圆头平键（C型）。
a．A型和C型
特点：用指状铣刀加工，键在轴槽中固定良好，但在轴上键槽端部的应力集中较大。C型键适用于轴端。
b．B型
特点：用盘形铣刀加工，轴槽端部的应力集中较小。
图6-1 平键连接的受力分析
②普通平键的设计
a．材料选择
一般用σB≥600MPa的碳素钢，常用45钢。
b．尺寸选择
高度h和宽度b按轴颈d从标准中查得，长度L按轮毂长度从标准中查得。
c．校核计算
普通平键连接主要失效形式是键、轴槽和毂槽三者中强度最弱的工作面被压溃。工作面的平均挤压应力σp的强度条件为
式中，
——工作面的挤压应力（MPa）；
——传递的转矩（N·mm）；
——轴的直径（mm）；
——键的工作长度（mm），A型l=L-b，B型l=L，C型l=L-b／2，L、b为键的公称
长度和键宽（mm）；
——键与毂槽的接触高度（mm），通常取k=h／2；
——许用挤压应力（MPa）。
（2）导向平键
导向平键用于动连接，主要失效形式是工作面的磨损。须进行耐磨性计算，强度条件为
式中，
——许用压强（MPa）。
2．半圆键连接
（1）工作原理
键的两侧面为工作面，键的上表面与轮毂的链槽底面间有间隙。键在轴槽中能绕其几何中心摆动，以适应毂上键槽底面的斜度。
（2）特点
优点：对中性好、工艺性好；
缺点：轴槽较深，对轴的强度削弱较大。
（3）适用范围：
主要用于轻载或位于轴端的连接，尤其适用于锥形轴端。
3．楔键连接
（1）工作原理
楔键的上下两面是工作面。工作时即靠键的上表面及相配的轮毂键槽底面之间的压力产生的摩擦力传递转矩，还可传递单向轴向力。
（2）适用范围
仅用于对中要求不高、载荷平稳和低速连接的场合。
二、花键连接
1．工作原理
花键连接由具有多个沿周向均布的突齿的外花键和有数目相同对应凹槽的内花键组成。齿的侧面是工作面，靠它与轮毂键槽上相应表面间的挤压传递运动和转矩。
2．特点
（1）优点
①齿数多、受力均匀，承载能力大；
②齿槽较浅，齿根应力集中较小，对轴和轮毂的强度削弱小；
③对中性、导向性好。
（2）缺点
加工时需专用设备和刀具、量具，成本较高。
3．花键连接的分类
按其齿形不同分为矩形花键和渐开线花键。
（1）矩形花键连接
矩形花键按齿的尺寸和数量可分为：
①轻系列：承载能力较小，用于轻载荷的静连接；
②中系列：多用于较重载荷的静连接或在空载下移动的动连接。
（2）渐开线花键连接
根据分度圆压力角的不同可分为30°压力角渐开线花键和45°压力角渐开线花键。
①30°压力角渐开线花键：模数大，齿根较厚和齿根圆角较大，应力集中较小，强度高，寿命长；
②45°压力角渐开线花键：齿数多、模数小，承载能力低，对轴的削弱较小，常用于轻载小直径连接，特别适用于薄壁零件间的连接。
三、胀紧连接
1．工作原理
胀紧连接是由在轴与毂孔之间成对布置的以内、外锥面贴合并挤紧的胀紧连接套构成的连接，是一种无键连接。工作时靠内环内径与轴、外环外径与毂孔之间接触面间的径向压力产生的摩擦力来传递转矩和轴向力。
2．特点
（1）定心性好；
（2）装拆和调整轴与轮毂方便；
（3）承载能力大；
（4）有密封作用和安全保护作用，避免了键槽对轴的削弱；
（5）配合面的精度较高，径向尺寸较大；
（6）胀紧连接套的对数一般不超过3-4对。
3．胀紧连接套
胀紧连接套锥面的锥角一般为12.50°～17°，并要求锥面配合良好：
（1）当直径d＜38mm时，取H7／h6；
（2）当直径d＞38mm，取H8／h7。
四、其他形式轴毂连接
1．过盈配合连接
（1）工作原理
过盈配合连接利用材料的弹性，通过一定装配方法使轴与毂孔配合面间产生过盈，从而产生径向压力，工作时靠径向压力产生的摩擦力传递转矩和轴向力。
（2）特点
优点：结构简单、对中性好、承载能力大、耐冲击性好
缺点：对配合面加工精度要求较高、装拆不便
（3）适用范围
常用于受冲击载荷的轴毂连接和蜗轮、齿轮的齿圈与轮芯的连接。
①当圆柱面过盈连接的过盈量不大时，用压入法装配；当过盈量较大时，常用温差法装配，其连接质量比压入法好；
②当圆锥面过盈连接的过盈量不大时，可用螺母压紧轮毂产生相对轴向移动，从而径向产生过盈；
③大型零件的过盈配合，为减小所需轴向力和避免擦伤配合表面，常用液压法。装拆时，圆锥配合面既适合装，也适合拆，圆柱配合面只适合拆卸，不适合安装。
2．型面连接
（1）定义
型面连接是轮毂和轴沿光滑非圆表面接触而构成的连接。
（2）特点
①装拆方便，能保证良好的对中性；
②应力集中减少，可传递较大的转矩；
③加工比较复杂，应用不广泛。