轴毂

与轮毂相似，轴毂（shaft bossing）指与轴相连接的轴上零件，常见齿轮、带轮等。轴毂定义较为宽泛，一般以“轴毂连接”较为常用。

轴和回转零件（如齿轮、凸轮、联轴器等）轮毂的联接称为轴毂联接。联接使回转零件在轴上定位和固定，以便传递运动和动力。

轴毂联接的方式有键链接、花键联接、成形联接、胀套联接、销联接、紧定螺钉联接、过盈联接等，有些联接方式仅用于轴毂联接，有些联接方式可兼作其它联接。键和花键是最常见的轴毂联接方式。

轴毂简介

轴毂一般指为轴毂连接，轴毂连接的功能主要是实现轴与轴上零件(如齿轮、带轮等)的周向固定并传递转矩。轴毂连接的形式很多，如键连接、花键连接、销连接等。

轴毂键连接

键是标准件，键设计的主要内容是：选择键的类型；确定键的尺寸；必要时校核键连接的强度。

轴毂普通平键

普通平键用于静连接，即轴与轮毂间无相对轴向位移的连接。如图1所示。

(1)类型和特点

普通平键按端部形状不同可分A型(圆头)、B型(方头)、C(单圆头)三种。圆头键的轴槽用指状铣刀加工，轴槽两端具有与键相同的形状，故键在槽中固定良好，但槽对轴引起的应力集中较大。方头键的轴槽用盘形铣刀加工，轴的应力集中较小，但需用紧定螺钉将其固定在键槽中。单圆头键常用于轴端。

普通平键是靠侧面传递转矩，侧面是工作面，而键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙。普通平键结构简单、对中良好、装拆方便、加工容易，故应用广泛，但它不能实现轴上零件的轴上固定。

(2)尺寸选择

键的剖面尺寸(b×h)根据键槽所在轴段直径d由标准选取；键长L一般略小于零件轮毂的长度，且须符合键长标准系列。

(3)强度验算

如图2所示为平键连接时的受力情况。在切向力F_t的作用下，键和键槽的两侧面受挤压，键的a-a截面受剪切。因此，键连接的主要失效形式是较弱零件(通常是轮毂)的工作面被压溃，其强度条件如下：

式中：σ_p——挤压应力，MPa；

T——轴传递的转矩，N·mm；

d——轴的直径，mm；

h——键的高度，mm；

h'——键与轮毂的接触高度，取h'≈h/2，mm；

——键的工作长度，mm，A型键：

=L-b，B型键：

=L，C型键：

=L-b/2；

_p——许用挤压应力MPa，见表1。

如果一个键不能满足强度要求时，可采用两个平键，两键应相隔180°布置。考虑到载荷分配不均，其强度按1.5个键计算。也可适当增加键长，但键长一般不宜超过(1.6～1.8)d，否则载荷沿键长的分布严重不均。

轴毂导向键和滑键

导向键和滑键用于动连接，即轴与轮毂之间用有相对轴向移动的连接。导向键如图3所示用螺钉固定在轴槽中，轴上零件能沿键作少量轴向滑移；为拆装方便，设有起键螺孔。滑键如图4所示固定在轮毂上，轴上零件带着键作轴向移动；滑键用于轴上零件轴上移动量较大的场合。由于导向键和滑键连接是动连接，所以其主要失效形式是工作面的磨损，强度条件如下：

式中：p——压强，MPa；

——许用压强，MPa，见表1。

轴毂半圆键

半圆键只用于静联接，与平键一样也是以两侧面为工作面(图5(a))。轴上键槽用与半圆键尺寸相同的铣刀铣出，半圆键可在槽中绕键的几何中心摆动，以适应于毂槽底面的斜度。

这种键联接定心较好，装配方便，但轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，主要用于载荷较小的连接及锥形轴端与轮毂的连接(图5(b))。若强度不足需装两个半圆键时，两键应布置在轴的同一母线上，以免轴的强度削弱过大。

轴毂楔键和切向键

楔键和切向键用于静连接。

楔键如图6所示，上、下面是工作面，键的上表面和轮毂键槽底面的斜度均具有1：

1、00的锥度。装配后，键楔紧在轴毂之间。工作时，靠键、轴毂之间的摩擦力传递转矩，并能承受单方向的轴向力，但定心精度不高，主要用于载荷平稳和低速的场合。

切向键如图7所示由两个斜度为1：

1、00的楔键组成，其上、下两面(窄面)为工作面，其中之一的工作面通过轴心线的平面，使工作面上压力沿轴的切向作用，能传递很大转矩。当传递双向转矩时，需用两个切向键并分布成120°～130°。切向键主要用于轴径大于100 mm、对中要求不严而载荷很大的重型机械中。

轴毂花键连接

花键在轴上加工出多个键齿，称为花键轴。在轮毂孔上加工出多个键槽，称为花键孔，二者组成的连接称为花键连接如图8所示。花键齿的侧面为工作面，靠轴与毂的齿侧面的挤压传递转矩，可用于动连接和静连接。

花键因多齿承载，故承载能力高。它对轴的强度削弱轻，应力集中小，定心精度高，导向性能好，故花键连接常用于载荷大、定心精度高的静连接和动连接。但花键连接的花键轴和孔需用专用设备和工具加工，成本较高。

花键已标准化，按齿廓形状不同，分为矩形花键(图9)和渐开线花键(图10)。矩形花键因加工方便而应用最广泛。它分为轻、中两个系列，轻系列用于载荷较轻的静连接，中系列用于中等载荷的静连接和动连接。矩形花键采用小径定心。渐开线花键采用齿形定心，其加工方法与齿轮相和同，压力角有30°和45°两种，易获得较高的精度，与矩形花键相比较，它齿根厚、齿根圆角大、强度高，且具有自动定心作用。

轴毂销连接

销主要用来固定零件之间的相对位置的称为定位销(图11)，它是组合加工和装配时的重要辅助零件；也可用于连接，称为连接销(图12)，可传递不大的载荷；还可作为安全装置中的过载剪断元件，称为安全销(图13)。

销的材料一般用强度极限不低于500～600 MPa的碳素钢，例如35、45钢，许用剪应力为800 MPa。

销的主要类型有圆柱销(图11(a))、圆锥销(图11(b))、槽销如图15(a)所示和弹性圆柱销如图15(b)所示，除槽销外均已标准化。

圆柱销利用微量过盈固定在铰光的销孔中，这种销经过多次拆装会损坏连接的紧固性和定位的精确性。

圆锥销具有1：50的锥度，在受横向力时能白锁；靠锥挤作用固定在铰光的锥孔中，定位精度比圆柱销高，多次拆装而定位精度影响较小。圆锥销比圆柱销应用较广。

内螺纹圆锥销如图14(a)所示、螺尾圆锥销如图14(b)所示可用于销孔没有开通或装拆困难的场合，开尾圆锥销如图14(c)所示可保证销在冲击、振动或变载荷情况下不松脱。

槽销为沿圆柱或圆锥的母线方向开有沟槽的销，通常开三条沟，用弹簧钢滚压或模锻而成，槽销压人销孔后，其凹槽压缩变形，故可借材料的弹性而固定在销孔中，安装槽销的孔不需精确加工，槽销制造简单，可多次装拆，并适于受振动载荷的连接。

弹性圆柱销是由弹簧钢带制成的纵向开缝的圆管，借弹性均匀地挤紧在销孔中。销孔无须铰光。这种销比实心销轻，可多次装拆，但因其刚度较差，不适于高精度定位。

用作连接的销在工作时通常受到挤压和剪切，有时还受弯曲。设计时，可先根据连接的构造和工作要求选择销的类型、材料和尺寸，必要时可作适当的强度验算。用作安全装置的销。其尺寸须按过载时被剪断的条件决定。

定位销通常不受载荷或只受很小的载荷，其尺寸可按结构由经验确定。同一接合面上的定位销数目至少要用两个。