淺析鍵槽的位置與軸結構的關系

淡文文，何華金，毛興權，王麗娟

（西南交通大學希望學院，四川 成都 610400）

隨著工業的發展，《機械設計》和《材料力學》的知識廣泛應用于工程實際問題當中。而鍵常用于軸上零件和軸的連接，對軸上零件的定位要求有三點，周向定位，徑向定位和軸向定位。鍵最基本的定位功能是實現周向定位，及連接軸和軸上的零件。而鍵槽的功能是用來固定鍵，所以鍵槽的結構取決于鍵，鍵槽的位置在軸上，但在軸上的鍵槽的數量不同，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

鍵連接有動連接和靜連接之分，鍵是標準件，有多種類型，如平鍵、半圓鍵、切向鍵和楔鍵等。不同類型的鍵其結構形式不同，工作面不同，鍵槽也不同。其中普通平鍵是應用最廣的鍵。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度不低于600MPa的碳素鋼，常用45鋼。

平鍵是依靠兩個側面作為工作面，靠鍵與鍵槽側面的擠壓來傳遞轉矩的鍵。平鍵的通常布置方式為：雙鍵作180°對稱布置，三鍵作120°均勻布置。適用于傳遞的轉矩較大而又不能增加鍵的長度時。兩個平鍵連接，一般沿周向相隔 布置，對軸的削弱均勻，并且兩鍵的擠壓力對軸平衡，對軸不產生附加彎矩，受力狀態好。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，其不宜用于對中要求嚴格或高速、精密的配合，而只適用與對中性要求不高，低速、輕載、載荷平穩的場合。在采用兩個楔鍵時，一般要相隔90°到120°分布，在安裝時，鍵的斜面與輪槽的斜面必須緊密貼合。

2 鍵的受力計算

2.1 平鍵

在工程實際問題中，鍵在工作時都要承受各種不同載荷的作用，本文將從材料力學的強度條件和剪切力，來探討鍵槽的位置不同對軸結構的影響。得到雙鍵作180°對稱布置和雙鍵在同一母線上對軸結構的影響不同，雙鍵在同一母線上對軸強度的影響比雙鍵作180°對稱布置大得多。

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

假設兩個平鍵在同一個母線上，如圖1所示，

圖1

強度計算：

由此可見鍵在同一母線上軸上的強度是原來的兩倍，遠超其許用擠壓應力。

2.2 楔鍵

采用兩個楔鍵時，相隔布置。若夾角過小，則對軸的局部削弱過大。若夾角過大，則兩個楔鍵的總承載能力下降。當夾角為90°～120°時，兩個楔鍵的承載能力大體上只相當于一個楔鍵盤的承載能力。

3 結語

本章僅從二維層面，用機械設計和材料力學的知識簡單分析了平鍵位置的不同和楔鍵位置不同對軸的強度的影響，其具有局限性，并不能完全表面鍵的位置對軸的影響，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°，這樣不會減少太多軸的強度使其在承受范圍內。