淺析鍵槽的位置與軸結(jié)構(gòu)的關(guān)系

淡文文，何華金，毛興權(quán)，王麗娟

（西南交通大學(xué)希望學(xué)院，四川 成都 610400）

隨著工業(yè)的發(fā)展，《機(jī)械設(shè)計(jì)》和《材料力學(xué)》的知識(shí)廣泛應(yīng)用于工程實(shí)際問(wèn)題當(dāng)中。而鍵常用于軸上零件和軸的連接，對(duì)軸上零件的定位要求有三點(diǎn)，周向定位，徑向定位和軸向定位。鍵最基本的定位功能是實(shí)現(xiàn)周向定位，及連接軸和軸上的零件。而鍵槽的功能是用來(lái)固定鍵，所以鍵槽的結(jié)構(gòu)取決于鍵，鍵槽的位置在軸上，但在軸上的鍵槽的數(shù)量不同，還有位置不同，其所得的固定效果不同。而需要的是了解其中的差距。

1 鍵的分析

鍵連接有動(dòng)連接和靜連接之分，鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，有多種類型，如平鍵、半圓鍵、切向鍵和楔鍵等。不同類型的鍵其結(jié)構(gòu)形式不同，工作面不同，鍵槽也不同。其中普通平鍵是應(yīng)用最廣的鍵。楔鍵有普通楔鍵（圓頭A型、方頭B型和單圓頭C型）和鉤頭楔鍵。鍵的材料一般采用抗拉強(qiáng)度不低于600MPa的碳素鋼，常用45鋼。

平鍵是依靠?jī)蓚€(gè)側(cè)面作為工作面，靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩的鍵。平鍵的通常布置方式為：雙鍵作180°對(duì)稱布置，三鍵作120°均勻布置。適用于傳遞的轉(zhuǎn)矩較大而又不能增加鍵的長(zhǎng)度時(shí)。兩個(gè)平鍵連接，一般沿周向相隔 布置，對(duì)軸的削弱均勻，并且兩鍵的擠壓力對(duì)軸平衡，對(duì)軸不產(chǎn)生附加彎矩，受力狀態(tài)好。楔鍵上下面是工作面，鍵的上表面有1∶100的斜度，輪轂鍵槽的底面有1∶100的斜度。工作時(shí)主要靠摩擦力傳遞扭矩，并能承受單方向的軸向力，其不宜用于對(duì)中要求嚴(yán)格或高速、精密的配合，而只適用與對(duì)中性要求不高，低速、輕載、載荷平穩(wěn)的場(chǎng)合。在采用兩個(gè)楔鍵時(shí)，一般要相隔90°到120°分布，在安裝時(shí)，鍵的斜面與輪槽的斜面必須緊密貼合。

2 鍵的受力計(jì)算

2.1 平鍵

在工程實(shí)際問(wèn)題中，鍵在工作時(shí)都要承受各種不同載荷的作用，本文將從材料力學(xué)的強(qiáng)度條件和剪切力，來(lái)探討鍵槽的位置不同對(duì)軸結(jié)構(gòu)的影響。得到雙鍵作180°對(duì)稱布置和雙鍵在同一母線上對(duì)軸結(jié)構(gòu)的影響不同，雙鍵在同一母線上對(duì)軸強(qiáng)度的影響比雙鍵作180°對(duì)稱布置大得多。

減速器的低速軸與凸緣聯(lián)軸器采用平鍵連接，已軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T=1000 N·m，凸緣聯(lián)軸器材料為HT200，工作時(shí)有輕微沖擊，連接處軸徑d=70mm，輪轂長(zhǎng)度L1=125 mm，用兩個(gè)平鍵20 mm×12 mm×110 mm的平鍵連接。其許用擠壓應(yīng)力［σ］p＝85 MPa。

假設(shè)兩個(gè)平鍵在同一個(gè)母線上，如圖1所示，

圖1

強(qiáng)度計(jì)算：

由此可見(jiàn)鍵在同一母線上軸上的強(qiáng)度是原來(lái)的兩倍，遠(yuǎn)超其許用擠壓應(yīng)力。

2.2 楔鍵

采用兩個(gè)楔鍵時(shí)，相隔布置。若夾角過(guò)小，則對(duì)軸的局部削弱過(guò)大。若夾角過(guò)大，則兩個(gè)楔鍵的總承載能力下降。當(dāng)夾角為90°～120°時(shí)，兩個(gè)楔鍵的承載能力大體上只相當(dāng)于一個(gè)楔鍵盤的承載能力。

3 結(jié)語(yǔ)

本章僅從二維層面，用機(jī)械設(shè)計(jì)和材料力學(xué)的知識(shí)簡(jiǎn)單分析了平鍵位置的不同和楔鍵位置不同對(duì)軸的強(qiáng)度的影響，其具有局限性，并不能完全表面鍵的位置對(duì)軸的影響，但可以從中得出，平鍵不能在同一母線上，需兩鍵隔180°分布；楔鍵需要相隔90°到120°，這樣不會(huì)減少太多軸的強(qiáng)度使其在承受范圍內(nèi)。