平键连接强度校核算例：剪切、挤压双校核与双键布置的承载口径

键连接校核的输入：扭矩先换成圆周力

平键是最常见的轴毂连接形式。校核它的第一步不是查键的尺寸表，而是把扭矩换算成作用在键侧面的圆周力。本例：某减速器中间轴，直径 d = 40 mm，传递转矩 T = 400 N·m，选用 b×h = 12×8 的 A 型普通平键（圆头），键长 L = 80 mm：

20 kN 的圆周力全部通过键的两个侧面和顶面/底面的接触传递——校核就是验证这两条传力路径都不被压溃或剪断。

两个失效模式：剪断与压溃

平键的校核永远是一对，缺一不可。先明确工作长度：A 型圆头键的两端圆弧不承载，有效长度要减去一个键宽，l = L − b = 80 − 12 = 68 mm。用全长 80 算会高估 18% 承载面积，这是新手第一个坑。

① 剪切校核——沿键的纵截面（宽 b × 长 l）被剪断：

② 挤压校核——键侧面被轴槽/毂槽压溃。接触高度只有键高的一半（h/2 嵌在轴槽、另外 h/2 嵌在毂槽，单侧承压高度按 h/2 计）：

判定：许用值怎么取

教材通用的工程惯例口径（静连接、轻微冲击）：键的许用切应力 [τ] 取 60~90 MPa，许用挤压应力 [σp] 钢制轮毂取 100~120 MPa（铸铁轮毂减半量级，约 50~60 MPa）。本例：

• τ = 24.5 MPa ≪ 60 MPa，剪切裕量很大——平键几乎从不是被剪断的
• σp = 73.5 MPa < 100 MPa，挤压通过，但已是控制项——挤压应力是剪切的 3 倍，键连接的真正短板永远是挤压

若轮毂是铸铁件，73.5 MPa 对 50~60 MPa 的许用值就超标了——同样的轴和键，换轮毂材料结论翻转。工程上的补救排序：先加长键（l 直接进分母）、再加大轴径、最后才考虑双键。

双键布置：为什么不能按 2 倍算

一根键不够时常见做法是 180° 布置双键。但两条键的载荷分配受加工误差影响天然不均，教材通用的工程惯例口径是双键按 1.5 个键的承载能力计算，不是 2 个。本例若换铸铁轮毂需 σp ≤ 55 MPa：双键口径下单键等效应力 = 73.5 / 1.5 = 49 MPa < 55 MPa，可通过；键长方向空间不够时这是有效手段。楔键、切向键的校核口径与普通平键不同（还有摩擦传力成分），不在本文范围。

边界提醒

• 许用应力 60~90 / 100~120 MPa 是教材通用/工程惯例口径，对应静连接轻微冲击；有冲击、正反转或高频循环时要下调并另做疲劳评估
• 键与键槽的配合（正常连接/紧密连接）影响载荷分布均匀性，精密场合选紧一档配合
• 键槽会削弱轴的扭转强度，轴本身的强度要单独校核，不能只看键

工具对照

本文的圆周力换算、剪切/挤压双校核与许用值口径，与工程师平台的键连接强度计算器同一套算法，可在线代入自己的轴径、扭矩与键尺寸复算本文数字。