3.2 平键连接的设计计算

1.平键连接的强度计算

平键连接是靠两个侧面进行工作的，因此平键连接的失效形式为侧面压溃、键的剪断（静连接）和磨损（动连接）。压溃和磨损是主要失效形式。键的受力如图3-6所示，平键连接的抗压强度计算为

平键连接的抗剪强度计算为

式中 T ——键传递的转矩（N·mm）；

h ——键的高度（mm）；

h′ ——键与毂的接触高度（mm）， h′ ≈0.5 h ；

l′ ——键的工作长度（mm）：对于圆头平键 l′ ＝ L - b ，对于方头平键 l ′＝ L ， L 为键的公称长度， b 为键的宽度；

d ——轴的直径（mm）；

［ σ _p ］——许用挤压应力（MPa），如为动连接时，改为压强［ p ］，查表3-1；

［ τ ］——许用剪应力（MPa），静载时可取120MPa，冲击载荷时可取60MPa。

2.平键连接的设计

平键是标准件，设计时应先选择平键类型、尺寸，然后再进行强度验算。具体方法是：

（1）类型选择 键的类型应根据键连接的结构、使用要求和工作状况来选择。选择时应考虑传递转矩的大小、连接的对中性要求、是否要求轴向固定、轴上的零件是否需要沿轴滑动等。如果需要沿轴滑动，还应考虑滑动距离的长短以及键在轴上的位置（在轴的中部还是端部）等。

（2）确定键长 由轴段长（或毂宽）选键长，即由键所在的阶梯轴的轴段长度减掉3～8mm，使键槽离开阶梯轴的直径变化处，以避免该截面产生过大的应力集中，并且按标准（GB／T 1096—2003）选出接近的标准键的长度 L 作为设计长度。

（3）确定键宽 由键所在轴的截面尺寸即轴径 d 按标准（GB／T 1096—2003）选择键的宽度 b 及键高 h 。

（4）验算强度 按式（3-1）核算键的抗压强度，必要时可按式（3-2）核算键的抗剪强度，如果强度不够，可采用双键连接。

如果选用了双键，应成180°布置以使受力均匀，双键在进行强度计算时，按1.5个键计算以保证安全。如果选用双键后强度仍不够，可考虑增大轴径，或改选键的类型，或增大键长，但轮毂太长受力会不均匀，因此，最好的办法是改用花键连接。