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鍵 (機械)

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旋轉件上的键座

(key)是机械工程中的一個构件,可以連接旋轉機械的元件以及传动轴,讓兩者可以依相同的轉速,可以傳遞力矩。若元件和軸要用鍵連接,旋轉元件和軸上需要有鍵槽(keyway)及键座(keyseat),分別是符合鍵大小的槽及固定位,軸上安裝旋轉元件後,對位後再安裝鍵。整個系統稱為键接合(keyed joint)[1][2]。键接合允許兩元件之間有延著軸向的相對移動。

常用用鍵固定的元件包括齿轮滑轮联轴器等。

分類

鍵主要可以分為五種:埋頭鍵(sunk key)、鞍形鍵(saddle key)、切向鍵(tangent key)、圓鍵(round key)、花键(spline key)。

埋頭鍵

埋頭鍵可以分為以下幾種:平行鍵(parallel key)、錐形鍵(Tapered keys)、彎頭键(gib-head key)、滑键(feather key)及半圓鍵(Woodruff key)。

平行鍵

平行鍵的剖面圖

平行鍵是最常用的鍵,截面是長方形或是方形。較小的軸會使用方鍵,長方鍵則用在軸直徑超過6.5英寸(170 mm)或是軸轂壁深度可能不足的情形,平行鍵一般會配合固定螺絲,讓鍵定位[3]。平行鍵的鍵槽有一部份在軸上,另一部份在配合件上。

半圓鍵

半圓鍵的剖面圖

半圓鍵(Woodruff keys)是半圓形,部份會安裝在弓形的鍵槽,其餘的部份會裝在配合件上的長形鍵槽內。弓形部份可以直接用圓形半圓銑刀切割,無需退刀槽。半圓鍵的優點不用在軸肩進行銑削加工(銑削加工會造成應力集中[4],也會影響軸和配合件的同心。半圓鍵常用在工具機、汽車應用、除雪機英语snow blower及船舶的螺旋槳

半圓鍵(Woodruff keys)是康州的William N. Woodruff在1888年發明的,因為其發明,富蘭克林研究所授與John Scott Medal[5]

錐形鍵

錐形鍵在靠配合件的一端有斜度。配合件的鍵槽會有配合錐形鍵的斜度。有些錐形鍵有彎頭(gib),方便拆裝時將鍵移出。錐形的好處是可以固定鍵,而且在沒有固定螺絲的情形下可以緊密的固定軸和配合件。不過錐形鍵可能會讓軸和配合件的圓心略為偏離[3]

鞍形鍵

鞍形鍵(saddle key)一般是放在傳動件(例如軸)上。鞍形鍵的強度比平行鍵要低。

花鍵

花鍵英语Spline (mechanical)在軸轂有數個對應的鍵槽,可傳送較高的功率。

相關條目

參考資料

  1. ^ Bhandari, V. B., Design of machine elements 2nd, Tata McGraw-Hill: 340, 2007 [2019-01-12], ISBN 978-0-07-061141-2, (原始内容存档于2021-05-07). 
  2. ^ Leonard 1908,第394頁.
  3. ^ 3.0 3.1 Keys and Keyways (PDF), [2010-03-19], (原始内容 (PDF)存档于2011-06-14). 
  4. ^ Shigley, Joseph; Mischke, Charles, Mechanical Engineering Design 5, McGraw-Hill, 1989, ISBN 0-07-331657-1. 
  5. ^ Garfield, Eugene. The John Scott Award Recipients from 1826 - present. 2007 [2007-08-23]. (原始内容存档于2023-11-29). 

文獻

  • Leonard, W. S. (1908). Machine-shop tools and methods. (7th ed., pp. 39–42). New York: John Wiley & sons, inc.

外部連結