如何选择强度优良的键连接？

1.键的选择

包括类型选择和尺寸选择两个方面。类型选择应根据键连接的结构特点、使用要求和工作条件来确定；键的尺寸则按标准规格和强度要求来取定。键的主要尺寸为其截面尺寸b×h与长度L。键的截面尺寸b×h按轴的直径d由标准中选定。键的长度L一般可按轮毂的长度确定，即键长等于或略小于轮毂的长度。所选定的键长应符合标准规定的长度系列。普通平键和普通揳键的主要尺寸见表5－10。重要的键连接在选出键的类型和尺寸后，还应进行强度校核。

表5－10　普通平键和普通楔键的主要尺寸

注：L系列为：6，8，10，12，14，16，18，20，22，25，28，32，36，40，45，50，56，63，70，80，90，100，110，125，140，160，180，200，220，250…
2.键连接强度计算

（1）平键连接强度计算　平键连接传递转矩时，连接中各零件受力情况见图5－37。平键连接的主要失效形式是工作面被压溃。除非有严重过载，一般不会发生键的剪断（图5－36中沿a－a面剪断）。故通常只按工作面上的挤压应力进行强度校核计算。对于导向键和滑键连接，其主要失效形式是工作面的过渡磨损，故常按工作面上的压力进行条件性的强度校核计算。

设载荷分布均匀，普通平键的强度条件为

图5－37　平键连接受力情况

导向平键和滑键连接的强度条件为

式中，T为转矩，N·m；k为键与轮毂键槽的接触高度，k＝0.5h，h为键高，mm；l为键的工作长度，mm，圆头键l＝L－b，平头键l＝L，这里L为键的公称长度，mm；b为键的宽度，mm；d为轴的直径，mm；［σp］、［p］分别是键、轴、轮毂中最弱材料的许用挤压应力和许用压力，MPa，见表5－11。

表5－11　键连接的许用挤压应力、许用压力（MPa）

注：如与键有相对滑动的被连接件表面经过淬火，则动连接的许用压力［p］可提高2～3倍。

（2）半圆键连接强度计算　半圆键连接，因只用于静连接，故主要失效形式是工作面压溃。通常按工作面的挤压应力校核计算，强度条件同式（5－31）。应注意的是，半圆键的接触高度k应根据键的尺寸从标准中查取，半圆键的工作长度l近似地取其等于键的公称长度L。(https://www.xing528.com)

键的材料采用抗拉强度小于600MPa的钢，通常为45钢。

进行强度校核后，如强度不够，可用双键。这时应考虑键的合理布置。两个平键最好布置在沿周向相隔180°；两个半圆键应布置在同一条母线上；两个楔键则应布置在沿周向相隔90°～120°。考虑到两键上载荷分布的不均匀性，在强度校核中只按1.5个键计算。由于传递转矩时键上载荷沿其长度分布不均，故键的长度不宜过大。一般采用的键长不宜超过（1.6～1.8）d。

例5－2　已知减速器中某直齿圆柱齿轮安装在轴的两个支承点间，齿轮和轴的材料都是锻钢，用键构成静连接。齿轮的精度为7级，装齿轮处的轴径d＝70mm，齿轮轮毂宽度为100mm，需传递的转矩T＝2200N·m，载荷有轻微冲击，试设计此键连接。

解　1.选择键连接的类型和尺寸

一般8级以上精度的齿轮有定心精度要求，应选用平键连接。由于齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（A型）。

根据d＝70mm从表5－10中查得键的截面尺寸为：宽度b＝20mm，高度h＝12mm。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L＝90mm（比轮毂宽度小些）。

2.校核键连接的强度

键、轴和轮毂的材料都是钢，由表5－11查得许用挤压应力［σp］＝100～120MPa，取其平均值，［σp］＝110MPa。键的工作长度l＝L－b＝90－20＝70（mm），键与轮毂键槽的接触高度k＝0.5h＝0.5×12＝6（mm）。由式（5－30）可得

可见连接的挤压强度不够，考虑到相差太大，因此改用双键，相隔180°布置，双键的工作长度l＝1.5×70＝105（mm）。由式（5－31）得

键的标记为：键20×90GB/T1096－1979

注：一般A型键可不标出“A”，对B型或C型键，须将键标为“键B”或“键C”。