键、花键、无键联接和销联接

第十二章键、花键、无键联接和销联接§12-1键联接§12-3销联接§12-2花键联接§12-4其它轴毂联接简介轴毂联接：轴与轴上传动零件(如齿轮、带轮等)的联接。功用：实现轴上零件的周向固定并传递转矩，有些还能实现轴向固定以承受轴向力，此外可构成动联接现轴向滑移(导向)。键联接的结构错误思考题键联接1平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂上的键槽底部之间留有间隙，键的上、下表面为非工作面。工作时靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩，故定心性较好。1．平键联接键联接普通平键与轮毂上键槽的配合较紧，属静联接。导向平键和滑键与轮毂的键槽配合较松，属动联接。根据用途，平键又可分为普通平键导向平键滑键12.1.1键联接的分类、功用、结构及应用键连接结构简单、拆装方便、工作可靠，应用广泛。键连接设计的主要内容是：①选择类型；②确定尺寸；③强度校核。平键连接、半圆键连接、楔键连接、切向键连接A型平键的键槽用端铣刀加工，键在槽中固定良好，但轴上键槽引起的应力集中较大；B型平键的键槽用盘铣刀加工，轴的应力集中较小；键联接轮毂上的键槽可用插削或拉削加工。键和键槽的结构尺寸及配合公差查标准或手册。薄型平键：与普通平键类似，分为圆头、方头和单圆头三种。在宽度相同时，其高度约为普通平键的60%~70%，传递转矩的能力较低。常用于薄壁结构、空心轴及一些径向尺寸受限制的场合。普通平键的应用最为广泛！键联接3键联接2．半圆键联接键呈半圆形，其侧面为工作面，键能在轴上的键槽中绕其圆心摆动，以适应轮毂上键槽的斜度，安装方便。常用与锥形轴端与轮毂的联接。4．切向键由两个斜度为1:100的楔键组成。一个切向键只能传递一个方向的转矩，传递双向转矩时，须用互成120°～130°角的两个键。详细说明楔键的上、下表面为工作面，两侧面为非工作面。键的上表面与键槽底面均有1:100的斜度。工作时，键的上下两工作面分别与轮毂和轴的键槽工作面压紧，靠其摩擦力和挤压传递扭矩。3．楔键联接详细说明详细说明键联接4键联接12.2.2键的选择和强度校核1．键的尺寸选择b×h根据轴径d由标准中查得，键的长度参考轮毂的长度确定，一般应略短于轮毂长（5～10mm），并符合标准中规定的尺寸系列。平键的尺寸主要是键的截面尺寸b×h及键长L。2．平键联接的失效和强度校核对于普通平键联接（静联接），其主要失效形式是工作面的压溃，有时也会出现键的剪断，但一般只作联接的挤压强度校核。对于导向平键联接和滑键联接，其主要失效形式是工作面的过度磨损，通常按工作面上的压力进行条件性的强度校核计算。详细说明键的材料一般用强度极限不低于600MPa的碳素钢，常用45钢。当轮毂用非铁金属或非金属材料时，键可用20钢或Q235钢。设键侧面的作用力沿键的工作长度和高度均匀分布，则普通平键的强度条件为:][2ppkldTklF当强度不足时，可适当增加键长或采用两个键按180º布置。考虑到两个键的载荷分布不均匀性，在强度校核中可按1.5个键计算。键联接2bLlbLlLl（圆头平键）（平头平键）（单圆头平键）pkldTp2导向平键和滑键联接的强度条件为：键联接5例题2hk式中：[p]、[p]为许用应力与许用压力幻灯片22花键联接1花键联接花键联接是将具有均布的多个凸齿的轴置于轮毂相应的凹槽中所构成的联接。其工作面是键齿侧。花键联接是多齿传递载荷，故比平键联接的承载能力高，定心性和导向性好，对轴的削弱小(齿浅、应力集中小)；花键联接一般用于定心精度要求高和载荷较大的地方。花键加工需用专门的设备和工具，成本较高。花键联接按齿形不同，可分为矩形花键和渐开线花键两类，且均已标准化。详细说明花键联接花键联接强度计算花键联接的受力情况如右图。其主要失效形式仍是工作面被压溃（静联接）或工作面过度磨损（动联接）。强度计算时，假定载荷在键的工作面上均匀分布，且压力的合力F作用在平均直径dm处，并引入载荷分配不均匀系数K，则花键联接的强度校核式为：pmp2KzhldT静联接：pKzhldTpm2动联接：8.0~7.0)(载荷不均匀系数K上两式中:矩形花键CdDh22键的工作高度为：花键联接2[p]、[p]为花键联接的许用挤压应力和许用压力渐开线花键a=30°，h=ma=45°，h=0.8mdm—矩形：dm=(D+d)/2渐开线：dm=d1，d1为分度圆直径表12.2花键连接的许用挤压应力和许用压强连接工作方式使用和制造情况齿面未经热处理齿面经过热处理静连接[σP]不良中等良好35~5060~10080~12040~70100~140120~200动连接[p](空载下移动)不良中等良好15~2020~3025~4020~3530~6040~70动连接[p](载荷下移动)不良中等良好———3~105~1510~20注：1)同一情况下，[σP]或[p]的较小值用于工作时间长和较重要的场合。2)使用和制造情况不良是指受变载荷、有双向冲击、振动频率高和振幅大、润滑不良(对动联接)、材料硬度较低或精度不高等。花键联接销联接根据销的用途不同，一般有：定位销、联接销、安全销。根据销的结构形式有：圆柱销、圆锥销、槽销、销轴和开口销等。销联接主要用于确定零件之间的相互位置，并可传递不大的载荷。也可用于轴和轮毂或其他零件的联接。销联接详细说明详细说明销的材料为35、45钢（开口销为低碳钢），许用应力[t]=80MPa，许用挤压应力[p]与键联接的挤压应力相同。槽销销轴和开口销开尾圆锥销圆柱销圆锥销内螺纹圆锥销一.过盈连接过盈连接是利用两个被连接件本身的过盈配合来实现的。这种连接一般属于不可拆连接。其它轴毂联接简介优点：构造简单、定心性好、承载能力高，在振动下能可靠地工作。主要缺点：装配困难和对配合尺寸的精度要求较高。工作原理：装配后包容件和被包容件的径向变形使配合面间产生了很大的压力，工作时载荷就靠着相伴而生的摩擦力来传递。当配合面为圆柱面时，可采用压入法或温差法(加热包容件或冷却被包容件)装配。当其他条件相同时，用温差法能获得较高的摩擦力或力矩，因为它不像压入法那样会擦伤配合表面。对于重载、过盈量大，要求可靠度高的圆锥面过盈连接，可利用液压的装拆方法。高压油的压力大于200MPa。装配方法：其它轴毂联接简介过盈连接实例：其它轴毂联接简介胀紧联接胀套的尺寸选择：胀紧联接是在毂孔与轴之间装入胀紧联接套（简称胀套），在轴向力作用下，同时胀紧轴与毂而构成的一种静联接。各型胀套已标准化，选用时可根据轴、毂尺寸及传递载荷大小，从标准中选择合适的型号和尺寸。选择时应满足：TT传递转矩时aaFF传递轴向力时a22aR2FdTFF传递联合作用的转矩和轴向力时键联接4二、胀紧联接更多介绍TmTm当一个胀套不满足要求时，可用两个以上的胀套串联使用，此时总的额定载荷为：m为额定载荷系数。其它轴毂联接简介型面联接是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与相同轮廓的毂孔配合以传递运动和转矩的可拆联接，它是无键联接的一种型式。在家用机械、办公机械等中，采用了大量的压铸、注塑零件。要注塑出各种各样的非圆形孔是毫无困难的，故型面联接的应用获得了发展。应用较多的是带切口圆形和正六边形型面。由于型面联接要用到非圆形孔，以前因其加工困难，限制了型面联接的应用。三、型面联接型面联接更多介绍其它轴毂联接简介键联接的结构错误键联接的结构错误键联接的结构错误思考题1.平键的工作面是，楔键的工作面是。①上下两个面②两个侧面③两侧面和上下面2.平键联接主要失效形式为；通常只按工作面上的进行强度校核计算。3.键的剖面尺寸通常是根据按标准来选择的。①传递扭矩大小②传递功率大小③轮毂长度④轴的直径4.某平键联接的最大转矩为T，现要传递转矩为1.5T，则应。①键长增加到1.5倍②键宽b增大到1.5倍③安装一对平键④键高增大到1.5倍5.如果一个平键的强度不满足，而采用双平键时，其承载能力就是一个平键的两倍。-----（）6.设计键联接的几项主要内容是：A.按轮毂长度选键的长度B.按使用要求选键的主要类型C.按轴的直径选键的剖面尺寸D.对联接进行必要的强度校核。在具体设计时，一般顺序是。①B—A—C—D②B—C—A—D③A—C—B—D④C—D—B--A7.花键和平键相比有哪些特点？按其齿形分成哪几类？7080φ4511090AA14φ150h=9b=14AAfKfDzFT2/0NdF73923.141201.103.14][2210思考题8.图示刚性联轴器，材料为铸铁[]=60MPa，取四个M12普通螺栓(d1=10.1mm）[]=120MPa，联轴器接合面f=0.2，摩擦可靠度系数Kf=1.2，联轴器与轴用普通平键联接，轴和键均为45号钢，轴的转速n=100r/min，试确定联接装置所能传递的功率。解:1.求螺栓联接能传递的扭矩联轴器结合面摩擦力矩：其中代入上式：NmT6.3692.12/1502.0739242.键联接能传递的扭矩NmhbLdTp34049)1470(45604)(][kbLDTDlkTp)(22综合以上分析，应按键联接计算所能传递的功率：kWTnP56.395491003409549