键与键槽设计的12个原则

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键是连结其他零件进行同步运动的机械元件,必须在零件设计键槽才能放置。

键有许多种类 ( 平键、半圆键、滑键…… ) 每种的功能及特性都不相同,本篇主要介绍各种键在设计阶段要注意的12个点

键与键槽设计的12个原则

键的应用

1. 带头键不适用于高转速

带头楔键可以更容易拆卸。但轴在旋转时,常发生偏心现象或是勾到其他外物,当高速旋转时,离心力变得更大产生震动。

 

键与键槽设计的12个原则

2. 切向键运用于双向转动的轴

切向键必须要成对使用。切向键必须与轴的边缘相切,用以承受剪力,角度必须为90°~120°之间,如果轴只有一个旋转方向,只要设计一个位置即可,常用于冲击负荷。

 

键与键槽设计的12个原则

键槽设计

1. 键槽底部圆角大小

槽底部是轴最脆弱的地方,常在此发生应力集中的现象,发生于2种原因:1. 轴旋转的扭矩;2.键槽设计紧配合,组装过程将键打入键槽,在底部产生的应力。

 

建议设计键槽时,最佳状况键槽底部圆角(r)/轴直径(D)>0.03,若上述条件无法成立,则必须满足最小0.015。

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2. 键槽避免在材料薄的一侧

无论是在轴或轮毂开槽后,强度一定会减弱,所以尽量避免在材料薄的位置开槽,如果不得已一定要在薄材料开槽,那么需适时地补强材料。

 

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3. 键槽避免在孔侧

当毂上有孔时,键槽方向要与孔错开避免材料太薄。

 

键与键槽设计的12个原则

4. 键槽避免在阶级轴阶梯旁

阶级轴阶梯过渡圆角附近是应力集中的地方,但键槽本身也会形成应力集中,若将键槽设计于附近,则两个的应力集中条件会重叠,对轴的强度相当不利。

 

建议阶梯前的轴径D<30mm时,S距离为2~3mm;当D>30mm时,S距离为4~5mm。

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5. 平键不应有侧向间隙

平键只有在切线方向才会承受负荷,如果键两侧有间隙,轴在旋转会产生振动及噪音,有可能转速也会被影响而变慢,故理想间隙应设计于径向。

 

键与键槽设计的12个原则

键的位置设计

1. 键槽应在同一直线上

当轴设计多个键槽要与其他零件固定,考虑加工的方便性,最好将键槽设计在同线上。

 

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2. 长键槽应对称布置

轴上有长键槽,单侧布置容易发生弯曲现象,如果在对称边180°开同样大小的键槽,会减轻轴的变形。

 

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3. 不适合在短距离设计多个键槽

在相同轴径上有多个零件要连接时,不应该设计成多个键槽,会使得在安装过程无法将键推入,将多个连续键槽修改为一个长键槽即可。

 

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4. 扭矩大的轴采用对称双键式

重机械使用的轴,会产生相当大的扭矩,这时必须采用双键式设计,但为了确保轴的对称性,将键槽设置在对称边180°,确保两键受力平均。

 

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5. 半圆键双键式设计时位置不能对称

因半圆键槽深度较深,对称设计会使轴的材料变薄,严重减弱强度。但由于半圆键键长较短,所以可在同线上放置。

 

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