第7章　键、花键、销、成形联接

一、填空题

1．轴上的键槽通常采用______加工方法获得。[华南理工大学2006研]

【答案】铣削

2．键连接中，导向平键主要用于______连接，而工作面是______，主要失效形式是______。[哈尔滨工业大学2004研]

【答案】动；两侧面；磨损

【解析】导向平键连接（动连接），键的两侧面是工作面；其主要失效形式是工作面的过度磨损。

3．如需在同一轴段安装一对半圆键时，应将它们布置在______。[国防科技大学2001研]

【答案】轴的同一根母线上

【解析】两个平键应布置沿周向相隔180°；两个半圆键应布置在轴的同一条母线上；两个楔键则应布置在沿周向相隔90°～120°。两个切向键应布置沿周向相隔120°～130°。

4．当轴上零件需在轴上作距离较短的相对滑动，且传递转矩不大时，应用______键连接；当传递转矩较大，且对中性要求高时，应用______键连接。[华中科技大学2001研]

【答案】导向平键；花

5．在键连接中，______和______用于动连接。当轴向移动距离较大时，宜采用______，其失效形式为______。[北京航空航天大学大学2001研]

【答案】导向平键；滑键；滑键；工作面的磨损

【解析】当零件需滑移的距离较大时，因所需导向平键的长度过大，制造困难，故宜采用滑键。

二、判断题

1．设计普通平键的设计时，若采用两个按180°对称布置的平键时，强度比采用一个平键要大。（　  ）[山东大学2004研]

【答案】对

【解析】在键的强度校核时，如果强度不够，可采用双键结构。此时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。

2．一个平键联接能传递的最大扭矩为T，则安装一对平键能传递的最大扭矩为2T。（　  ）[华南理工大学2006研]

【答案】错

【解析】在键的强度校核时，如果强度不够，可采用双键结构。此时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。因此安装一对平键能传递的最大扭矩为1.5T。

3．普通平键连接可以实现轴上零件的周向固定。（　　）[西安交通大学2007研]

【答案】对

4．A型普通平键在工作时，工作面是两个侧面。（　  ）[西安交通大学2007研]

【答案】对

5．普通平键连接工作时，键的主要失效形式为键的剪切破坏。（　  ）[大连理工大学2004研]

【答案】错

【解析】普通平键的主要失效形式是工作面被压溃。

6．花键联接通常用于要求轴与轮毂严格对中的场合。（　  ）[中南大学2004研]

【答案】对

【解析】花键连接的特点：均匀受力；对轴的削弱程度小；载能力高;轴上零件与轴的对中性好；导向性好；可用磨削方法提高加工精度及连接质量；齿根仍有应力集中，需专用设备制造，成本高。

7．导向平键固定在轮毂上而轴可沿着键侧移动。（　　）[北京理工大学2006研]

【答案】错

【解析】导向平键一般用螺钉紧固在轴上，轴上的传动零件可沿轴向移动。而滑键固定在毂上，轮毂带动滑键在轴上的键槽中做轴向移动。

8．楔键连接不可以用于高速转动零件的连接。（　　）[北京理工大学2003研]

【答案】对

【解析】楔键使轴与轮毂的间隙偏向一侧，破坏了轴与轮毂的对中性，在高速转动下，容易产生偏心。因此楔键不宜用于高速转动的场合。

9．两端为圆形的平键槽用圆盘形铣刀加工。（　  ）[北京理工大学2002研]

【答案】错

【解析】两端为圆形的平键槽应用指状铣刀加工，两端为方形的平键槽应用盘状铣刀加工。

三、选择题

1．平键B20×80GB1096-1979,20×80表示的是：（　　）[东北大学2004研]

A．键宽×轴径　 

B．键高×轴径

C．键宽×键长　 

D．键宽×键高

【答案】C

【解析】键的标记由标准编号、名称、型式与尺寸三部分组成。例如，A型（圆头）普通型平键，b＝12mm、h＝8mm、L＝50mm，其标记为：GB/T1096-2003键12×8×50。

2．常用来制造键的材料是______。[华东理工大学2005研]

A．低碳钢，

B．中碳钢，

C．高碳钢，

D．合金钢。

【答案】B

【解析】键的材料采用抗拉强度不小于600MPa的钢，通常为45钢。故选B项。

3．矩形花键联接常采用的定心方式是（　  ）。[大连理工大学2003研]

A．按大径定心 

B．接侧面（齿宽）定心

C．按小径定心 

D．按大径和小径共同定心

【答案】C

4．平键连接的主要途径是使轴与轮毂之间______。[大连理工大学2001研]

A．沿轴向固定，并传递轴向力

B．沿轴向可做相对滑动并具导向作用

C．安装与拆卸方便

D．沿周边向固定并传递扭矩

【答案】D

【解析】平键连接通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。

5．平键的设计中，先根据轴径D从标准中选取键宽B和键高H，再按（　　）选出相应键长。[山东大学2004研]

A．长径比L/D　 

B．滑移距离　 

C．毂长与滑移距离　 

D．轮毂长度L

【答案】D

【解析】键长按轮毂长度L，一般键长等于或者略短于轮毂的长度。故选D项。

6．一齿轮与直径d＝70mm的轴段采用平键相连接，平键的标记为：键20×80GB1096-79，齿轮分度圆直径：d₂＝200mm，圆周力F₁＝5kN，则键连接产生的挤压应力为（　　）MPa(如图7-10所示)。[上海交通大学1997研]

A．31.75　 

B．36.44　

C．39.68　 

D．48.59

图7-10

【答案】C

【解析】根据普通平键的标记规定，知该A型平键键宽为：b＝20mm，键的公称长度为L＝80mm。根据已知得键连接传递的转矩：T＝F₁d₂/2＝5000×0.2/2N·m＝500N·m

键的工作长度：l＝L-b＝（80-20）mm＝60mm

键与轮毂槽键槽的接触高度：k＝0.5h＝6mm

则键连接产生的挤压应力：

故选C项。

四、简答题

1．导向平键和普通平键各适用于什么场合，可能出现的失效形式是什么？其尺寸宽度b、高度h、长度如何确定？[华南理工大学2006研]

答：导向平键用于动连接，适用于传动零件需要轴向移动的场合，可能的失效形式是工作面的磨损；普通平键用于静连接，适用于传递扭矩的场合，可能的失效形式是工作面的压溃和键的剪断。

键的尺寸宽度、高度根据轴径d从国家标准中查得，根据轮毂长度确定，通常等于或者略小于轮毂长度；而导向平键则按轮毂的长度及其滑动距离而定。

五、计算分析题

1．若平键联接的许用挤压应力，问平键的宽度b和高度h应有什么关系即可只校核挤压强度而不必校核键的剪切强度？按标准选择的普通平键，一般其宽度b与高度h之比b:h＞＝1.0，这说明了什么？[北京理工大学2006研]

解：平键连接的挤压强度的强度条件为：

其中，为传递的转矩，为轴的直径，为键的长度。

平键连接的剪切强度的强度条件为：

与满足：。

比较以上两式可知，当≥时，只要满足键的挤压强度，就满足键的剪切强度。

普通平键的≥1.0，可见选择普通平键时，只需校核键的挤压强度即可。

2．一轻系列矩形花键6×28×32×7连接齿轮与轴。若传递转矩T＝200N·m，轮毂长L＇＝20mm，轮毂许用值[σ_p]＝60MPa。依标准查得花键倒角C＝0.3mm，并取键长l＝L＇＝20mm，载荷分布不均匀系数ψ＝0.7。试验算此连接强度。若强度不够，有何改进措施？[西安建筑科技大学2001研]

解：

（1）由花键标记可得花键齿数z＝6，花键大径D＝32mm，花键小径d＝28mm。则键的工作高度：

键的平均直径：

根据静连接强度计算公式得该键的挤压应力：

故此花键连接强度不够。

（2）改进措施有：

①改用重系列矩形花键；

②增加轮毂宽。