浅析键槽的位置与轴结构的关系

淡文文，何华金，毛兴权，王丽娟

（西南交通大学希望学院，四川 成都 610400）

随着工业的发展，《机械设计》和《材料力学》的知识广泛应用于工程实际问题当中。而键常用于轴上零件和轴的连接，对轴上零件的定位要求有三点，周向定位，径向定位和轴向定位。键最基本的定位功能是实现周向定位，及连接轴和轴上的零件。而键槽的功能是用来固定键，所以键槽的结构取决于键，键槽的位置在轴上，但在轴上的键槽的数量不同，还有位置不同，其所得的固定效果不同。而需要的是了解其中的差距。

1 键的分析

键连接有动连接和静连接之分，键是标准件，有多种类型，如平键、半圆键、切向键和楔键等。不同类型的键其结构形式不同，工作面不同，键槽也不同。其中普通平键是应用最广的键。楔键有普通楔键（圆头A型、方头B型和单圆头C型）和钩头楔键。键的材料一般采用抗拉强度不低于600MPa的碳素钢，常用45钢。

平键是依靠两个侧面作为工作面，靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩的键。平键的通常布置方式为：双键作180°对称布置，三键作120°均匀布置。适用于传递的转矩较大而又不能增加键的长度时。两个平键连接，一般沿周向相隔 布置，对轴的削弱均匀，并且两键的挤压力对轴平衡，对轴不产生附加弯矩，受力状态好。楔键上下面是工作面，键的上表面有1∶100的斜度，轮毂键槽的底面有1∶100的斜度。工作时主要靠摩擦力传递扭矩，并能承受单方向的轴向力，其不宜用于对中要求严格或高速、精密的配合，而只适用与对中性要求不高，低速、轻载、载荷平稳的场合。在采用两个楔键时，一般要相隔90°到120°分布，在安装时，键的斜面与轮槽的斜面必须紧密贴合。

2 键的受力计算

2.1 平键

在工程实际问题中，键在工作时都要承受各种不同载荷的作用，本文将从材料力学的强度条件和剪切力，来探讨键槽的位置不同对轴结构的影响。得到双键作180°对称布置和双键在同一母线上对轴结构的影响不同，双键在同一母线上对轴强度的影响比双键作180°对称布置大得多。

减速器的低速轴与凸缘联轴器采用平键连接，已轴传递的转矩T=1000 N·m，凸缘联轴器材料为HT200，工作时有轻微冲击，连接处轴径d=70mm，轮毂长度L1=125 mm，用两个平键20 mm×12 mm×110 mm的平键连接。其许用挤压应力［σ］p＝85 MPa。

假设两个平键在同一个母线上，如图1所示，

图1

强度计算：

由此可见键在同一母线上轴上的强度是原来的两倍，远超其许用挤压应力。

2.2 楔键

采用两个楔键时，相隔布置。若夹角过小，则对轴的局部削弱过大。若夹角过大，则两个楔键的总承载能力下降。当夹角为90°～120°时，两个楔键的承载能力大体上只相当于一个楔键盘的承载能力。

3 结语

本章仅从二维层面，用机械设计和材料力学的知识简单分析了平键位置的不同和楔键位置不同对轴的强度的影响，其具有局限性，并不能完全表面键的位置对轴的影响，但可以从中得出，平键不能在同一母线上，需两键隔180°分布；楔键需要相隔90°到120°，这样不会减少太多轴的强度使其在承受范围内。