键连接装置的拆装

活动情景

通过对汽车传动机构的观察，我们会发现，许多盘类零件与轴类零件一般都是通过键将盘类零件固定在轴上的，如汽车变速器中的齿轮与轴之间大部分都是由各种键进行连接和传递动力的。一旦键连接失效，将会直接影响动力的传递。通过对键连接装置的拆装和对键连接装置工作过程的观察，了解键连接装置的工作原理。

任务要求

（1）了解常用键的基本类型。

（2）掌握常用键的应用特点和正确选用方法。

（3）观察常用键连接各构件之间的相互装配关系。

（4）进一步了解常用键在汽车上的应用。

技能训练

进行发电机皮带轮拆装所需器材和操作步骤如下。

1．所需器材

拆装发电机皮带轮所需器材和工具有拆装工作台及台钳、发电机、套筒组合扳手、专用拉器、穿芯平起子、二用扳手、手锤，如图3－176所示。

2．操作步骤

（1）用二用扳手拧松发电机电枢螺母，如图3－177所示，拆后防尘罩固定螺栓，如图3－178所示，取下后防尘罩。

图3－176 拆装发电机皮带轮所需工具

图3－177 拧松发电机电枢螺母

注意

防尘罩固定螺栓共有4只，其中有1只需用十字起子拆卸，如图3－179所示。

图3－178 用二用扳手拆卸连接螺栓

图3－179 用十字起子拆卸连接螺栓

（2）拆下发电机内置式调节器固定螺栓，如图3－180所示，拔下调节器接插线，如图3－181所示。

图3－180 拆发电机内置式调节器固定螺栓

图3－181 拔调节器，接插线

（3）翻转发电机，拆下发电机壳固定螺栓，如图3－182所示，用橡胶锤敲击发电机外壳，如图3－183所示。

图3－182 拆下发电机壳固定螺栓

图3－183 用橡胶锤敲击发电机外壳

（4）将发电机转子固定在台虎钳上，如图3－184所示，用套筒扳手拧松发电机皮带轮固定螺栓，拆下皮带轮固定螺母及垫圈，如图3－185所示，取下皮带轮。

图3－184 固定发电机转子

图3－185 拆皮带轮固定螺母

（5）用皮带轮拉器将皮带轮拆下，从轴上取下半圆键，仔细观察皮带轮与发电机轴的连接方式和发电机转子轴与皮带轮键槽的形状，如图3－186所示。

小贴士

有些发电机皮带轮轴端呈圆锥形，具有轴向限位作用。

（6）按拆卸相反的顺序安装发电机皮带轮。

（7）拆装完毕，清洁、归还工具和实习器材。

高级技术

键连接的特点和分类

键连接是汽车中最常用的连接方式之一，是一种主要用于轴和轴上旋转零件（如齿轮、链轮、带轮、蜗轮等）或摆动零件（如摇臂等）之间的周向固定的可拆性连接，有时也能作为导向零件（如变速器中的直齿滑移齿轮与轴的连接等）。根据键连接的结构形状不同，汽车上常用的键连接主要有平键、半圆键和花键3类；根据键工作前是否存在预紧力，键连接又可以分为松键连接和紧键连接两类。

图3－186 皮带轮与发电机轴连接件

小贴士

键和花键是标准件，键和花键的材料、剖面尺寸、键与键槽的配合等都有国家标准，通常只是选用适当类型和尺寸标准。

1）平键连接

平键连接有普通平键、导向平键和滑键三种。

（1）普通平键。普通平键的两侧面是工作面，靠对两侧面挤压传递转矩。普通平键根据其形状，分为A型、B型和C型3种，如图3－187所示。普通平键具有结构简单、拆装方便、对中性好、承载能力大、应用广泛的特点。

图3－187 普通平键

A型键在键槽中轴向固定良好、拆装方便，通常键与键槽配合较紧，但不能轴向固定零件，而轴上键槽的应力较为集中，常用于轴的中间部位。

B型键无轴向定位，应力集中小，常用于轴的中间部位。

C型键应用较少些，常用于轴端。

（2）导向平键。除了具有普通平键的特点外，导向平键较普通平键要长，还必须用螺钉将键固定在轴的键槽中，如图3－188所示，适用于轴上零件滑移距离不大的场合，该键同时起导向作用。键与键槽之间采用动配合连接，分为A型和B型两种。

（3）滑键。滑键的性质与导向平键相似，适用于零件滑移距离较大的场合，滑键是将键固定在轮毂上，并与轮毂一起在轴上作轴向滑移，滑键结构如图3－189所示。

图3－188 导向平键

图3－189 滑键

在传递较大扭矩和一个平键不能满足要求时可采用双平键结构，按180°对称布置两个平键。

平键的失效形式是键在工作时键的两侧面受键槽的挤压而被剪切，造成工作面挤溃剪切，如图3－190所示；导向平键和滑键的失效形式是工作面磨损。

小贴士

图3－190 普通平键失效形式

2）半圆键连接

半圆键的结构如图3－191所示，键呈半圆形，上面是平面，两侧面是工作面，主要用于锥形轴端与轮毂的连接，如图3－192所示。半圆键结构紧凑、拆装方便，键能在轴的键槽中摆动，以适应轮毂中键槽的斜度，但轴上的键槽较深而影响轴的强度，只能用于轻载场合。

图3－191 半圆键

图3－192 半圆键的工作原理

小贴士

半圆键的优点：工艺性好、装配方便，适用于锥形轴与轮毂的连接。

3）花键连接

花键的结构如图3－193所示，沿圆周均匀分布的多个键齿分别构成内、外花键。由轴上加工的外花键和孔壁上加工的内花键所构成的连接，称为花键连接，如图3－194所示。

图3－193 花键结构

图3－194 转向摇臂轴花键连接

花键与普通平键相似，两侧面是工作面，靠键的两侧面挤压传递转矩。与普通平键或半圆键相比，花键具有以下特点：

（1）齿数较多、工作面积大、承载能力较强；

（2）键齿分布均匀，使各键齿的受力也比较均匀；

（3）花键连接精度高，轴上零件的对中性好；

（4）导向性好，轴上的零件可实现滑移，具有滑键功能；

（5）加工制造成本较高，需要在专用设备上加工。

根据齿形不同，花键可以分为矩形花键、渐开线花键、三角形花键3种，如图3－195所示。

图3－195 花键类型

根据GB／T1144—2001规定，矩形花键为小径定心，具有定心精度高、定心稳定，配合面经磨削后能消除热处理产生的变形等特点，应用广泛。

渐开线花键的定心方式为齿形定心，当齿受载时齿上的径向力能自动定心，有利于各齿均匀承载，应用广泛且优先采用。如转向摇臂轴与转向垂臂之间的连接，如图3－196所示。

图3－196 转向摇臂轴与转向垂臂间的连接

三角形花键的键齿较小、齿数较多，对轴的强度削弱小，适用于较小直径的轻载场合，应用较少

。

小贴士

通过观察机械有级变速器中间轴上各挡齿轮的连接，认识键的连接。

拓展训练

（1）通过对键连接装置的拆卸实践，了解键连接装置的作用和组成。

（2）感兴趣的同学可以通过拆卸变速器和转向器，进一步观察键连接装置的工作原理和各构件之间的相互连接关系，并完成装配工作。

（3）让学生在汽车中找出各种常用的键连接。

任务归纳

（1）通过拆装发电机，了解常用键的类型和特点。

（2）通过拆装发电机，掌握常用键的正确选用方法。

思考练习

（1）发电机皮带轮的连接方法与装配关系如何？

（2）常用键的基本类型和种类有哪几种？

（3）常用键有何应用特点？如何正确选用常用键？

（4）各种常用键连接各构件之间的相互装配关系如何？

（5）通过观察，在汽车上找出常用键不同的应用。

表3－16 任务测评表