键连接的类型、功用、结构与应用介绍

键连接分为平键连接、半圆键连接、楔键连接和切向键连接四种类型。

1）平键连接

平键可分为普通平键、薄型平键、导向平键和滑键四种类型，其中普通平键和薄型平键用于静连接，导向平键和滑键用于动连接。

普通平键连接的结构如图8-1a所示。平键的左右两个侧面为工作面，工作时靠键与键槽侧面间的挤压来传递转矩。键的上表面与轮毂键槽底部之间留有间隙，为非工作面。因此，平键连接的定心性较好，结构简单，装拆方便，应用最为广泛。但平键连接不能承受轴向力，对轴上零件不能起到轴向固定的作用。

图8-1　普通平键

按端部形状的不同，普通平键分为圆头（A型，图8-1b）、方头（B型，图8-1c）、单圆头（C型，图8-1d）三种形式。圆头平键的键槽用指状键槽铣刀（图8-2a）加工，键在键槽中的固定性好，但轴上键槽端部的应力集中较大，对轴的强度影响较大，且键的头部侧面与轮毂上的键槽并不接触，圆头部分不能充分利用。方头平键的键槽用盘形铣刀（图8-2b）加工，轴切向键连接的应力定螺钉将其固定在轴上键槽中，以指状键槽铣刀加工键槽，盘形铣刀加工槽防松动。单圆头平键常用于轴端与毂类零件的连接。

图8-2　轴上键槽加工示意图

薄型平键和普通平键类似，也分为圆头、方头、单圆头三种形式。在宽度相同时，薄型平键高度约为普通平键的60%～70%。因而传递转矩的能力较低，常用于薄壁结构、空心轴及一些径向尺寸受限制的场合。

当被连接的轴上零件在工作过程中需要在轴上做轴向滑移而构成移动副时（如变速箱中的滑移齿轮），可采用导向平键连接（图8-3）或滑键连接（图8-4）。导向平键分为圆头（A型）、方头（B型）两种。导向平键的长度较大，为避免键在键槽中松动，常用两个紧定螺钉将其与轴固定在一起。为了拆卸方便，键上制有起键螺孔，以便拧入螺钉使键退出键槽。导向平键连接主要用于轴上零件沿轴向滑移距离不大的场合。当轴上零件沿轴向滑移的距离较大时，采用导向平键会使其长度过大，制造困难，此时应采用滑键。滑键固定在轴上零件的轮毂上，随轮毂一起在轴上长键槽中做轴向滑移。

图8-3　导向平键连接

图8-4　滑键连接(www.xing528.com)

2）半圆键连接

半圆键连接的结构如图8-5a所示，键的两个侧面为工作面，工作时靠键与键槽侧面间的挤压来传递转矩。半圆键是一种半圆的板状零件，轴上键槽用相应形状的盘形铣刀加工，因而半圆键可在轴上键槽中绕其几何中心自由摆动，以适应轮毂上键槽的斜度。半圆键连接的优点是连接的定心性好、工艺性好、装配方便，尤其适用于锥形轴端与轮毂的连接（图8-5b），缺点是轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，故一般只用于轻载的静连接中。当需要采用两个半圆键时，应沿轴的同一母线布置。

3）楔键连接

楔键连接如图8-6a所示。楔键的上下面是工作面，键的上表面和与它相配合的轮毂键槽底面均有1∶100的斜度（图8-6b）。安装后，键就楔紧在轴和毂的键槽内，工作面上产生很大的楔紧力Fn。工作时主要靠接触面上的摩擦力f Fn传递转矩T，此外同时还能承受单方向的轴向力，对轮毂起到单向的轴向固定作用。楔键的侧面与键槽侧面间有很小的间隙，当转矩过载而导致轴与轮毂发生相对转动时，键的侧面与键槽侧面接触，能像平键一样工作。因此，楔键连接在传递冲击和振动较大的转矩时，仍能保证连接的可靠性。由于楔键连接在楔紧后，轴与轮毂间会产生偏斜和偏心（偏心距为e，图8-6a），所以楔键连接主要用于定心精度要求不高和低转速的场合。当采用两个楔键时，应间隔90°～120°。

图8-5　半圆键连接

图8-6　楔键连接

楔键分普通楔键和钩头楔键两种（图8-6b）。普通楔键有圆头、方头和单圆头三种形式。装配时，圆头楔键要先放入轴上键槽中，然后打紧轮毂；方头、单圆头和钩头楔键则在轴上零件安装好后才将键放入键槽中并打紧（图8-6a）。钩头楔键的钩头是为了便于键的拆卸，当其安装在轴端时，应加装防护罩。

图8-7　切向键连接

4）切向键连接

切向键连接如图8-7所示。切向键由一对斜度为1∶100的楔键组成，装配时，两个楔键分别从轮毂两端打入并楔紧。切向键的工作面为窄面，工作压力沿轴段外圆的切线方向作用，工作时靠工作面上的挤压力和轴与毂间的摩擦力来传递动力，因此能传递很大的转矩。一个切向键只能传递单向转矩（图8-7a）；当需要双向传递转矩时，可用两个切向键并间隔120°～130°布置，如图8-7b所示。由于切向键的键槽对轴的强度削弱较大，因此常用于重型机械中直径大于100 mm的轴毂连接。