Передають обертаючий момент між валом і колесом. Утворяться за допомогою шпонки, установленої в сполучені пази вала й колеса.
Шпонка має вигляд призми, клина або сегмента, рідше застосовуються шпонки інших форм.
Шпонкові з'єднання:
прості, надійні;
зручні в зборці-розбиранні;
дешеві.
Шпонки, однак:
послабляють перетин валів і маточин коліс;
концентрують напруги в кутах пазів;
порушують центрування колеса на валу (для цього доводиться застосовувати дві протилежні шпонки).
Шпонкові з'єднання можуть бути:
ненапруженими, виконуваними призматичними або сегментними шпонками. Вони передають момент тільки бічними гранями;
напруженими, виконуваними клиновими шпонками. Вони передають момент за рахунок сил тертя по верхніх і нижніх гранях.
Шпонки всіх основних типів стандартизовані.
Для призматичних шпонок стандарт указує ширину й висоту перетину. Глибина шпонкового паза у валу приймається як 0,6 від висоти шпонки.
Призматичні й сегментні шпонки всіх форм випробовують зминання бічних поверхонь і зріз по середній поздовжній площині:
; ,
тут h – висота перетину шпонки, d – діаметр вала, b – ширина перетину шпонки, l – робоча довжина шпонки (ділянка, що передає момент).
Виходячи зі статистики поломок, розрахунок на зминання проводиться як проектний. По відомому діаметрі вала задаються стандартним перетином призматичної шпонки й розраховують її робочу довжину.
Розрахунок на зріз - перевірочний. При невиконанні умов міцності збільшують робочу довжину шпонки.