減速器中鍵與銷的選擇和應用

王 棟

(新鄉職業技術學院，河南 新鄉 453006)

0 引言

減速器的作用一是改變動力傳輸的方向，二是作為變速器的延伸為各個擋位提供一個共同的傳動比。由于旋轉運動一般由軸帶動，這樣軸和軸上零件的固定就十分重要。軸和軸上的旋轉零件大多是通過鍵聯接來傳遞運動和動力的。

鍵聯接一般用在減速器內軸與軸上旋轉零件的動力傳遞和運動，根據鍵聯接的結構和承受載荷情況，鍵聯接可以分為松鍵聯接和緊鍵聯接。

1 松鍵聯接

1.1 平鍵聯接

常見的松鍵聯接分為平鍵聯接、半圓鍵聯接和花鍵聯接。平鍵聯接可分為圓頭型、方頭型和半圓頭型三種。平鍵聯接軸上所加工的鍵槽需制成與鍵的形狀相同，才能實現準確安裝。不同鍵采用不同的加工方法，如端銑刀加工圓頭平鍵，圓盤銑刀用來加工方頭平鍵。安裝使用時，鍵的上頂面與輪轂鍵槽的底面之間留有間隙，但是鍵的兩個側面與軸和輪轂鍵槽的側面不得有間隙，需要緊密配合。當減速器工作時，內部的軸開始轉動，此時鍵的兩側面為工作面，它通過鍵與鍵槽側面的擠壓來傳遞運動和轉矩。不同平鍵也有不同特點和應用類型。普通平鍵對于軸和軸上零件來說對中性好，不能承受軸向力，它適用于傳動精度要求較高的場合。圓頭平鍵可以使鍵在鍵槽中的固定較好，但是鍵的頭部側面與輪轂鍵槽并不接觸，因為鍵的圓頭部分不能受力，所以得不到充分利用，另外軸上鍵槽端部的應力集中較大，此類鍵一般用于軸的中部。方頭普通平鍵鍵槽端部應力集中較小，但是鍵在鍵槽中的軸向固定不好，一般用于軸端和軸的中部[1]。最后，半圓頭的普通平鍵常用于軸端。

1.2 薄型平鍵聯接

生活中有很多小型減速器，例如：數碼相機、手持風扇、平衡車、無人機、智能互動機器人、電動公仔、打印機、復印機等。這種類型的減速器由于整體尺寸較小，所需轉矩不大，所以采用的是薄型平鍵聯接。薄型平鍵結構與普通平鍵相似，端部結構分為圓頭型、方頭型、半圓頭型三種，但是它們的尺寸較小，鍵高僅為普通平鍵的60%～70%。所以薄型平鍵聯接適用轉矩不大、薄壁結構、空心軸以及徑向尺寸受限制的場合。

1.3 導向平鍵

當軸的整體距離較長或者軸上的零件需要做軸向移動的時候，常選用導向平鍵或者是滑鍵聯接來實現軸和軸上零件聯接，從而實現軸向固定的要求。導向平鍵其實就是可以看做是加長的普通平鍵，端部結構也是包括圓頭型、方頭型兩種。由于鍵是放置在軸中的，為了防止鍵自身在工作時松動，常采用兩個螺釘將導向平鍵固定在軸上；同時為了拆卸方便，鍵上有起鍵螺孔。導向平鍵常用于輪轂需要沿軸做軸向移動且移動距離不太大的場合，所以一般不適合用于大型減速器中。如果遇到減速器整體尺寸較大，例如，農業機械、礦山機械、汽車中，這類軸上零件的軸向移動量很大，就可以采用滑鍵聯接。直接將滑鍵固定到輪轂上，并與輪轂一起在軸的鍵槽內實現滑動。

1.4 半圓鍵

如果減速器受到的載荷不大，且軸上輪轂寬度較窄的情況下，也可以采用半圓鍵聯接。半圓鍵的上表面是平面，下表面為半圓形弧面，兩側相互平行，工作時，以鍵的兩側面為工作面，依靠鍵與鍵槽側面的擠壓來傳遞運動和轉矩。半圓鍵的特點，結構緊湊、工藝性好、安裝方便；同時鍵也可以在鍵槽中繞自身的幾何中心擺動來適應輪轂槽底部的傾斜；缺點是鍵槽加工比較深，這就對軸自身的削弱大，影響了軸的剛度。另外，半圓鍵特別適用于錐形軸端與輪轂的聯接。

1.5 花鍵聯接

如果減速器的載荷較大，定心精度要求高，且軸上零件需要經?；频那闆r下，會采用花鍵聯接，例如，拖拉機、汽車、飛機、機床上面用到的減速器?；ㄦI聯接是在軸上加工外花鍵齒和在輪轂孔壁上加工的內花鍵齒構成的一種鍵聯接?；ㄦI聯接的花鍵上有多個齒，齒的兩個側面為它的工作表面，當減速器工作時，軸上的花鍵靠齒的擠壓傳遞轉矩。根據花鍵鍵齒形狀的不同，花鍵聯接分為矩形花鍵和漸開線花鍵兩種?；ㄦI聯接由于工作面的齒數比較多，所以其特點是承受載荷的能力高，沿著軸向移動的導向性能好，軸上零件與軸的對中性好。軸上的鍵槽加工較淺，所以花鍵軸的強度比較好。但是花鍵聯接也有其自身的缺點，由于花鍵形狀復雜，所以花鍵加工時較為困難，制造成本高，花鍵適用于專門設備來大批量生產，單件、小批量的加工成本較高。

2 緊鍵聯接

緊鍵聯接分為楔鍵聯接和切向鍵聯接。楔鍵聯接分為普通楔鍵聯接和鉤頭楔鍵聯接。普通楔鍵的工作面為上下兩個面，左右面和鍵槽之間有間隙，在鍵的上表面有1∶100的斜度，輪轂鍵槽的底面有1∶100的斜度。把楔形鍵裝入軸和輪轂時，鍵的表面會產生很大的預緊力，鍵的上下表面受到擠壓，工作時主要靠擠壓產生的摩擦力來傳遞扭矩，并能承受單方向的軸向力。缺點是會迫使軸和輪轂之間產生偏心、偏斜，不適合要求精度高的聯接，僅適用于對定心要求不高、載荷平穩和低速的場合，例如農業機械、建筑機械等。有些情況下安裝楔鍵后還需要將楔鍵再次取出，而楔鍵的斜面采用的是過盈配合，取出不太方便。為了避免此類情況，可以在楔鍵的端部做一個凸起，稱為鉤頭楔鍵，凸起的鉤頭露在外部，這樣就方面了楔鍵的裝拆[2]。

當減速器整體尺寸較大，或者減速器中的軸和軸上零件需要承受較大轉矩時，可以采用切向鍵聯接。切向鍵由兩個斜度為1∶100的楔鍵組成。其上下兩面(窄面)相互平行為工作面，其中的一面在通過軸心線的平面內。工作面上的壓力沿軸的切線方向作用，能傳遞很大的轉矩。一對切向鍵只能傳遞一個方向的轉矩，傳遞雙向轉矩時，須用互成120°～130°角的兩對鍵，切向鍵都是成對使用的。切向鍵聯接能傳遞大的轉矩，但是由于兩個切向鍵的存在，對軸的強度削弱也比較大，這種聯接方式還會使軸上零件產生偏心。所以，切向鍵聯接適用于精度要求不高，轉速較低和轉矩較大的重型減速器或機器中。

3 銷的選擇與應用

鍵的聯接一般用于減速器內部的軸上，減速器的外殼一般由上下兩個箱體組成，為了保證箱體的準確定位和安裝，就需要采用銷來對減速器上下箱體進行定位。銷是標準件，銷聯接的主要功用是來確定零件間的相對位置，稱為定位銷。銷也可起聯接作用，以傳遞橫向力或轉矩，這類銷是聯接銷；或作為安全裝置中的過載切斷零件，此類銷是安全銷。為了保證裝配位置的準確性，在單件、小批量生產時，一般是裝配后，配做定位銷孔。在大批量生產時，定位銷孔的位置精度要求很高，定位銷的使用不得少于兩個。銷可以分為圓柱銷、圓錐銷和異形銷等。圓柱銷依靠少量過盈固定在孔中，對銷孔的尺寸、形狀、表面粗糙度等要求較高，銷孔在裝配前須鉸削。圓柱銷主要是用來定位，也可以用來聯接。通常被聯接件的兩孔應同時鉆鉸，孔壁的粗糙度不大于Ra0.6 μm。裝配時，在銷上涂上潤滑油，用銅棒將銷打入孔中。圓錐銷一般有1∶50的錐度，可以反復多次拆裝。另外，還有一種開口銷，用來鎖定其他零件，如軸、槽型螺母等，是一種比較可靠的鎖緊方法，應用廣泛。銷軸一般用45鋼、40Cr、42Cr或T8A、T10A等材料,并經淬火達到要求的硬度，開口銷一般采用低碳鋼制成。

減速器類型多樣，用到的鍵和銷種類也比較多，它們的特點還需要進一步探索、改進。只有充分利用它們的優點，才能在使用中更好地滿足使用要求。

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