第22练 键连接 江苏省（职教高考）机械类《机械基础》（高教版·第3版）一课一练

编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了江苏省（职教高考）机械类《机械基础》（高教版·第3版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是江苏省（职教高考）机械类《机械基础》（高教版·第3版）一课一练的第22练，内容涵盖4-1 键连接。 江苏省（职教高考）机械类 一课一练 《机械基础》（高教版·第3版） 第22练 模块4 连接 第1节 键连接 一、单项选择题 1．在电动机输出轴与带轮之间需要传递转矩且保证两者同步旋转，维修人员在安装时选用了普通平键连接。这种键连接依靠键的哪个工作面来传递转矩（ ） A．键的两个侧面 B．键的上表面 C．键的下表面 D．键的端面 2．设计人员为减速器中的齿轮与轴选配了平键连接后，需要校核键连接的强度。普通平键连接通常只需校核（ ） A．键的剪切强度和轴的扭转强度 B．键的剪切强度和键槽的挤压强度 C．键槽的挤压强度和轴的弯曲强度 D．键的弯曲强度和键槽的剪切强度 3．维修技师在拆卸一个锥形轴端的带轮时发现键的上下面均有压痕，而两侧面无明显痕迹。该连接使用的键类型是（ ） A．普通平键 B．楔键 C．半圆键 D．导向平键 4．一根较长的传动轴上，齿轮需要在轴上作轴向滑动以变换啮合位置，但仍需传递转矩。适合这种工况的键连接是（ ） A．普通平键 B．楔键 C．半圆键 D．导向平键或花键 5．机床主轴变速箱中的滑移齿轮需要在轴上频繁移动变换转速，且传递的转矩较大。设计时选用了花键连接而非平键连接，主要原因是花键连接（ ） A．制造成本更低 B．对轴的削弱程度更小 C．承载能力更大、导向性好且对中性好 D．安装和拆卸更方便 6．普通平键一般选用中碳钢（如45钢）制造即可满足使用要求，不需要选用高强度合金钢。这主要是因为（ ） A．键是标准件，截面尺寸已标准化，剪切强度一般足够 B．键在工作时主要承受拉伸应力，对材料强度要求不高 C．键连接中首先发生失效的是轴而不是键 D．键的材料越软越能保护轴不被磨损 二、填空题 7．普通平键靠键的____个侧面与轴槽和轮毂槽侧面之间的____来传递转矩，键的____面与轮毂槽底之间有____不参与传力。平键连接的主要失效形式是键槽侧面的____破坏和键的____破坏。 8．常用的键连接类型有：以两侧面为工作面的____键和____键；以上下面为工作面靠摩擦力传递转矩的____键；以及沿圆周方向加工出多个键齿、承载能力大且导向性好的____连接。____键因对轴的削弱较大且只能传递较小转矩，已较少使用。 三、问答题 9．普通平键、半圆键、楔键和花键是四种常用的键连接类型。请分别说明这四种键的工作面是什么、各依靠什么方式传递转矩、各自的优缺点和一个典型应用场合。 四、计算题 10．一轴与齿轮用普通平键连接，轴的直径d等于50mm，键的宽度b等于14mm，键的高度h等于9mm，键的工作长度l等于56mm。传递的转矩T等于300N·m，键材料的许用挤压应力[σjy]等于100MPa。试校核该键连接的挤压强度。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 编写说明：考虑到中职学生普遍基础知识相对薄弱的情况，我们依据支架式教学理念，精心编制了江苏省（职教高考）机械类《机械基础》（高教版·第3版）一课一练。专辑里的每一份练习，都与课堂所授知识点紧密相关，题目围绕课堂所学知识点呈现。目的在于激发学生的学习兴趣，培养他们的学习自觉性，帮助学生扎实掌握课程的基本概念与基本方法，为他们后续的逐步提升奠定坚实基础。 本卷是江苏省（职教高考）机械类《机械基础》（高教版·第3版）一课一练的第22练，内容涵盖4-1 键连接。 江苏省（职教高考）机械类 一课一练 《机械基础》（高教版·第3版） 第22练 模块4 连接 第1节 键连接 一、单项选择题 1．在电动机输出轴与带轮之间需要传递转矩且保证两者同步旋转，维修人员在安装时选用了普通平键连接。这种键连接依靠键的哪个工作面来传递转矩（ ） A．键的两个侧面 B．键的上表面 C．键的下表面 D．键的端面 【答案】A 【解析】普通平键靠两侧面与轴槽和轮毂槽的侧面挤压来传递转矩，键的顶面与轮毂槽底之间有间隙不参与传力。两侧面为工作面是平键连接区别于楔键连接（上下面为工作面）的重要特征。 2．设计人员为减速器中的齿轮与轴选配了平键连接后，需要校核键连接的强度。普通平键连接通常只需校核（ ） A．键的剪切强度和轴的扭转强度 B．键的剪切强度和键槽的挤压强度 C．键槽的挤压强度和轴的弯曲强度 D．键的弯曲强度和键槽的剪切强度 【答案】B 【解析】普通平键连接的主要失效形式为键槽侧面的挤压破坏和键本身的剪切破坏。一般只需校核挤压强度，因为键的截面尺寸已标准化，剪切强度通常足够。选项A中轴的扭转强度不是键连接的失效形式，选项C中轴的弯曲强度无关，选项D中键的弯曲和键槽剪切非主要失效。 3．维修技师在拆卸一个锥形轴端的带轮时发现键的上下面均有压痕，而两侧面无明显痕迹。该连接使用的键类型是（ ） A．普通平键 B．楔键 C．半圆键 D．导向平键 【答案】B 【解析】楔键的上下面为工作面，安装时楔入键槽使键的上下两面与轴槽和轮毂槽紧密接触产生摩擦力传递转矩，装配后键的两侧面有间隙。平键和半圆键以两侧面为工作面，上下面有间隙。从压痕位置可判断键的类型。 4．一根较长的传动轴上，齿轮需要在轴上作轴向滑动以变换啮合位置，但仍需传递转矩。适合这种工况的键连接是（ ） A．普通平键 B．楔键 C．半圆键 D．导向平键或花键 【答案】D 【解析】导向平键用螺钉固定在轴槽中，轮毂可在键上沿轴向滑动，适用于轴向移动距离不大的场合。若移动距离大或传递转矩大，则选用花键连接。普通平键、楔键和半圆键均为固定连接，不能实现轴向滑动。 5．机床主轴变速箱中的滑移齿轮需要在轴上频繁移动变换转速，且传递的转矩较大。设计时选用了花键连接而非平键连接，主要原因是花键连接（ ） A．制造成本更低 B．对轴的削弱程度更小 C．承载能力更大、导向性好且对中性好 D．安装和拆卸更方便 【答案】C 【解析】花键连接在轴上加工出多个键齿，相当于多个平键沿圆周均匀分布，承载能力大（键齿多）、导向性好（滑移齿轮沿花键轴向滑动平稳）、对中性好（齿侧定心或大径定心）。花键制造成本高于平键，安装也非更简便。 6．普通平键一般选用中碳钢（如45钢）制造即可满足使用要求，不需要选用高强度合金钢。这主要是因为（ ） A．键是标准件，截面尺寸已标准化，剪切强度一般足够 B．键在工作时主要承受拉伸应力，对材料强度要求不高 C．键连接中首先发生失效的是轴而不是键 D．键的材料越软越能保护轴不被磨损 【答案】A 【解析】键为标准件，截面尺寸（b×h）已按标准系列化，键的剪切面积足够大，其剪切强度通常不是薄弱环节。键连接的挤压强度是主要校核对象。若采用强度过高的材料，反而可能使键槽孔壁被压溃，轴或轮毂成为薄弱环节。 二、填空题 7．普通平键靠键的____个侧面与轴槽和轮毂槽侧面之间的____来传递转矩，键的____面与轮毂槽底之间有____不参与传力。平键连接的主要失效形式是键槽侧面的____破坏和键的____破坏。 【答案】两；挤压；上（顶）；间隙；挤压；剪切 【解析】平键以两侧面为工作面、上顶面有间隙。工作时键的两个侧面承受挤压力，键本身承受剪切力。由于键的尺寸已标准化，通常键的剪切强度足够，只需校核键槽的挤压强度。键的标记如键16×100表示键宽16mm、键长100mm。 8．常用的键连接类型有：以两侧面为工作面的____键和____键；以上下面为工作面靠摩擦力传递转矩的____键；以及沿圆周方向加工出多个键齿、承载能力大且导向性好的____连接。____键因对轴的削弱较大且只能传递较小转矩，已较少使用。 【答案】普通平；半圆；楔；花键；半圆 【解析】键连接类型选择依据：一般场合选普通平键（标准化、成本低）；轴端锥形连接可选半圆键（能自动适应轮毂的倾斜）；需承受较大轴向力选楔键（有轴向固定作用）；需轴向滑动或传递大转矩选花键。 三、问答题 9．普通平键、半圆键、楔键和花键是四种常用的键连接类型。请分别说明这四种键的工作面是什么、各依靠什么方式传递转矩、各自的优缺点和一个典型应用场合。 【答案】（1）普通平键：两个侧面为工作面，靠侧面挤压传递转矩。顶面与轮毂槽底之间有间隙。优点：结构简单、装拆方便、标准化程度高。缺点：不能实现轴向固定和轴向滑动。应用：电动机轴与带轮、齿轮与轴的连接。（2）半圆键：两个侧面为工作面，靠侧面挤压传递转矩。键可在轴槽中绕其几何中心摆动以适应轮毂槽的斜度。优点：能自动适应轮毂槽的倾斜，装配方便。缺点：轴上键槽较深，对轴的削弱较大，只适用于轻载或锥形轴端。应用：机床手轮与轴端的锥形连接。（3）楔键：上下面为工作面，靠楔入产生的摩擦力和挤压力传递转矩，并能承受单向轴向力。装配后两侧面有间隙。优点：能轴向固定零件，可承受不大的单向轴向力。缺点：对中性差（楔紧使轮毂偏心），在高速和有对中要求的场合不宜使用。应用：低速且对中要求不高的带轮连接。（4）花键：沿圆周分布的多个键齿的侧面为工作面，靠多齿挤压传递转矩。优点：承载能力大、导向性好、对中性好、对轴的削弱小。缺点：制造成本高，需专用设备加工花键孔。应用：汽车变速器滑移齿轮、机床主轴箱。 【解析】键连接选型三要素：传力方式（侧面挤压vs摩擦）、是否有轴向滑动需求、对中精度要求。平键满足大多数固定连接，花键满足滑动和高承载需求。 四、计算题 10．一轴与齿轮用普通平键连接，轴的直径d等于50mm，键的宽度b等于14mm，键的高度h等于9mm，键的工作长度l等于56mm。传递的转矩T等于300N·m，键材料的许用挤压应力[σjy]等于100MPa。试校核该键连接的挤压强度。 【答案】键与轮毂槽的实际接触高度取键高的一半，即h'等于4.5mm。挤压面积Ajy等于h'乘以l等于4.5乘以56等于252mm²。键传递的圆周力F等于2T除以d等于2乘以300000除以50等于12000N。挤压应力σjy等于F除以Ajy等于12000除以252约等于47.6MPa。σjy约等于47.6MPa，小于[σjy]等于100MPa，键连接的挤压强度满足要求，且有较大的安全裕度。 【解析】键的挤压强度校核步骤：确定接触高度（平键取h/2）→计算挤压面积→由转矩求圆周力（F=2T/d）→计算挤压应力→与许用值比较。圆周力公式F=2T/d来源：T=F×d/2，将F解出。注意单位：转矩T用N·mm时d用mm。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $