軸轂:簡介,鍵連線,普通平鍵,導向鍵和滑鍵,半圓鍵,楔鍵和切向鍵,花鍵連線,銷連線

與輪轂相似，軸轂（shaft bossing）指與軸相連線的軸上零件，常見齒輪、帶輪等。軸轂定義較為寬泛，一般以“軸轂連線”較為常用。

軸和迴轉零件（如齒輪、凸輪、聯軸器等）輪轂的聯接稱為軸轂聯接。聯接使迴轉零件在軸上定位和固定，以便傳遞運動和動力。

軸轂聯接的方式有鍵連結、花鍵聯接、成形聯接、脹套聯接、銷聯接、緊定螺釘聯接、過盈聯接等，有些聯接方式僅用於軸轂聯接，有些聯接方式可兼作其它聯接。鍵和花鍵是最常見的軸轂聯接方式。

基本介紹

中文名：軸轂
外文名：shaft bossing
定義：與軸相連線的軸上零件
舉例：鍵和花鍵
一級學科：船舶工程
二級學科：船舶總體

簡介,鍵連線,普通平鍵,導向鍵和滑鍵,半圓鍵,楔鍵和切向鍵,花鍵連線,銷連線,

簡介

軸轂一般指為軸轂連線，軸轂連線的功能主要是實現軸與軸上零件(如齒輪、帶輪等)的周向固定並傳遞轉矩。軸轂連線的形式很多，如鍵連線、花鍵連線、銷連線等。

鍵連線

鍵是標準件，鍵設計的主要內容是：選擇鍵的類型；確定鍵的尺寸；必要時校核鍵連線的強度。

普通平鍵

普通平鍵用於靜連線，即軸與輪轂問無相對軸向位移的連線。如圖1所示。

(1)類型和特點

普通平鍵按端部形狀不同可分A型(圓頭)、B型(方頭)、C(單圓頭)三種。圓頭鍵的軸槽用指狀銑刀加工，軸槽兩端具有與鍵相同的形狀，故鍵在槽中固定良好，但槽對軸引起的應力集中較大。方頭鍵的軸槽用盤形銑刀加工，軸的應力集中較小，但需用緊定螺釘將其固定在鍵槽中。單圓頭鍵常用於軸端。

普通平鍵是靠側面傳遞轉矩，側面是工作面，而鍵的上表面和輪轂槽底之間留有間隙。普通平鍵結構簡單、對中良好、裝拆方便、加工容易，故套用廣泛，但它不能實現軸上零件的軸上固定。

(2)尺寸選擇

鍵的剖面尺寸(b×h)根據鍵槽所在軸段直徑d由標準選取；鍵長L一般略小於零件輪轂的長度，且須符合鍵長標準系列。

(3)強度驗算

如圖2所示為平鍵連線時的受力情況。在切向力F_t的作用下，鍵和鍵槽的兩側面受擠壓，鍵的a-a截面受剪下。因此，鍵連線的主要失效形式是較弱零件(通常是輪轂)的工作面被壓潰，其強度條件如下：

式中：σ_p——擠壓應力，MPa；

T——軸傳遞的轉矩，N·mm；

d——軸的直徑，mm；

h——鍵的高度，mm；

h'——鍵與輪轂的接觸高度，取h'≈h/2，mm；

——鍵的工作長度，mm，A型鍵：

=L-b，B型鍵：

=L，C型鍵：

=L-b/2；

[σ]_p——許用擠壓應力MPa，見表1。

如果一個鍵不能滿足強度要求時，可採用兩個平鍵，兩鍵應相隔180°布置。考慮到載荷分配不均，其強度按1.5個鍵計算。也可適當增加鍵長，但鍵長一般不宜超過(1.6～1.8)d，否則載荷沿鍵長的分布嚴重不均。

導向鍵和滑鍵

導向鍵和滑鍵用於動連線，即軸與輪轂之間用有相對軸向移動的連線。導向鍵如圖3所示用螺釘固定在軸槽中，軸上零件能沿鍵作少量軸向滑移；為拆裝方便，設有起鍵螺孔。滑鍵如圖4所示固定在輪轂上，軸上零件帶著鍵作軸向移動；滑鍵用於軸上零件軸上移動量較大的場合。由於導向鍵和滑鍵連線是動連線，所以其主要失效形式是工作面的磨損，強度條件如下：

式中：p——壓強，MPa；

[p]——許用壓強，MPa，見表1。

半圓鍵

半圓鍵只用於靜聯接，與平鍵一樣也是以兩側面為工作面(圖5(a))。軸上鍵槽用與半圓鍵尺寸相同的銑刀銑出，半圓鍵可在槽中繞鍵的幾何中心擺動，以適應於轂槽底面的斜度。

這種鍵聯接定心較好，裝配方便，但軸上鍵槽較深，對軸的強度削弱較大，主要用於載荷較小的連線及錐形軸端與輪轂的連線(圖5(b))。若強度不足需裝兩個半圓鍵時，兩鍵應布置在軸的同一母線上，以免軸的強度削弱過大。

楔鍵和切向鍵

楔鍵和切向鍵用於靜連線。

楔鍵如圖6所示，上、下面是工作面，鍵的上表面和輪轂鍵槽底面的斜度均具有1：100的錐度。裝配後，鍵楔緊在軸轂之間。工作時，靠鍵、軸轂之間的摩擦力傳遞轉矩，並能承受單方向的軸向力，但定心精度不高，主要用於載荷平穩和低速的場合。

切向鍵如圖7所示由兩個斜度為1：100的楔鍵組成，其上、下兩面(窄面)為工作面，其中之一的工作面通過軸心線的平面，使工作面上壓力沿軸的切向作用，能傳遞很大轉矩。當傳遞雙向轉矩時，需用兩個切向鍵並分布成120°～130°。切向鍵主要用於軸徑大於100 mm、對中要求不嚴而載荷很大的重型機械中。

花鍵連線

花鍵在軸上加工出多個鍵齒，稱為花鍵軸。在輪轂孔上加工出多個鍵槽，稱為花鍵孔，二者組成的連線稱為花鍵連線如圖8所示。花鍵齒的側面為工作面，靠軸與轂的齒側面的擠壓傳遞轉矩，可用於動連線和靜連線。

花鍵因多齒承載，故承載能力高。它對軸的強度削弱輕，應力集中小，定心精度高，導向性能好，故花鍵連線常用於載荷大、定心精度高的靜連線和動連線。但花鍵連線的花鍵軸和孔需用專用設備和工具加工，成本較高。

花鍵已標準化，按齒廓形狀不同，分為矩形花鍵(圖9)和漸開線花鍵(圖10)。矩形花鍵因加工方便而套用最廣泛。它分為輕、中兩個系列，輕系列用於載荷較輕的靜連線，中系列用於中等載荷的靜連線和動連線。矩形花鍵採用小徑定心。漸開線花鍵採用齒形定心，其加工方法與齒輪相和同，壓力角有30°和45°兩種，易獲得較高的精度，與矩形花鍵相比較，它齒根厚、齒根圓角大、強度高，且具有自動定心作用。