键连接课件资料

第六章键联接键和花键主要用于轴和带毂零件，实现周向固定以传递转矩的轴毂联接。6.1键联接6.1.1键联接的分类和构造键联接松键联接紧键联接平键半圆键楔键切向键斜键一、平键（普通平键、导向平键、滑键）工作原理：平键的两侧是工作面，上表面与轮毂键槽底面间有间隙（如图），工作时靠轴槽、键及毂槽的侧面受挤压来传递转矩，不能实现轴上零件的轴向固定。1、普通平键：用于静联接。平键连接普通平键的结构型式•平键特点•优点：结构简单、装拆方便、对中性较好等。•这种键连接不能承受轴向力，因而对轴上的零件不能起到轴向固定的作用。•平键按用途分类（1）普通平键（2）薄型平键（3）导向平键（4）滑键•键槽的加工（1）轴上键槽：圆柱立铣刀（A和C型）和圆盘铣刀（B型）；（2）轮毂上键槽：插刀。2、导向平键：用于短距离动联接3、滑键：用于长距离动联接。二、半圆键：用于静联接。键的侧面为工作面，键的上表面与毂槽底面间有间隙。同学们思考半圆键的优缺点？轴上键用尺寸与半圆键相同的半圆键槽铣刀铣出，因而键在槽中能绕其几何中心摆动以适应轮毂中键槽的斜度。半圆键连接特点优点：工艺性较好，装配方便，尤其适用于锥形轴端与轮毂的连接。缺点：轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，故一般只用于轻载静连接中。三、斜键工作面是键的上下两面，用于静联接。1、楔键楔键的上下面分别与毂和轴上的键槽的底面贴合，为工作面。2、切向键切向键由一对斜度为1：100的楔键组成。切向键的工作面是由一对楔键沿斜面拼合后相互平行的两个窄面，被连接的轴和轮毂上都制有相应的键槽。7.1.2键的选择和平键联接的计算1、键的选择1）类型选择需要传递的扭矩大小；联接于轴上的零件是否需要沿轴向滑动及滑动距离的长短；联接的对中性要求；是否需要具有轴向固定的作用；键在轴上的位置。dL)2~5.1(2）尺寸选择键的剖面尺寸（键宽b×键高h）:按轴的直径d由标准中选定。普通平键的长度L：按轮毂的长度而定。导向平键的长度L：按轮毂的长度及其滑动距离而定。轮毂长度：五、普通平键的选用步骤：1、根据键的工作情况，确定平键类型2、按轴的直径d确定键的剖面尺寸b×h3、按轮毂宽度B确定键的长度L，一般L=B－(5～10)mm，并须符合标准中规定的长度系列。例：钢轴与铸铁带轮采用键连接，已知轴径d=45mm，带轮轮毂长L=80mm，试选用键连接的类型和尺寸。解：（1）、选择键连接的类型：由于带轮与轴连接的对中性高，选普通平键A型。（2）确定尺寸按轴径：d=45mm，查表得：键宽b=14mm，键高h=9mm，键长L=[80-（5～10）]mm=（75～70）mm。取标准长度=70mm。标记为：键14×70GB/T1096设计准则校核挤压强度设计准则校核压强2、平键联接的强度计算普通平键失效形式：键、轴上键槽、轮毂上键槽这三种最弱的工作面被压溃。导向键或滑键的失效形式：工作面过渡磨损。l—键的工作长度；对于A型键l=L-b对于B型键l=L对于C型键l=L-b/22、平键联接的强度校核※主要失效形式：挤压→压溃σp[σp]剪切→剪断[]动联接：+工作面磨损→p[p]其中：k——键与轮毂的接触高度（mm），一般取k≈h/2；l——键的接触长度（mm），[σp]——查表6-2静联接★强度条件:NNh/23210[]ppTkld静联接:动联接：3210[]Tppkldl—键的工作长度；对于A型键l=L-b对于B型键l=L对于C型键l=L-b/2提高键的承载能力的措施：1、增大键长；2、改用方头键；3、两个键相隔180º布置（承载能力按一个键时的1.5倍计算）。4、改变键的材料使其许用应力增大。选择平键联接类型按静或动联接校核强度取决于强度较弱的那种材料▲增大键长设计步骤根据轴径、毂宽查标准确定键的尺寸设计时注意：许用应力强度不够时不同轴段的键槽应开在同一母线上▲同一截面采用双键联接课堂练习：在一直径d=80mm的轴端，安装一钢制直齿圆柱齿轮，轮毂宽度L‘=1.5d，工作时有轻微冲击。试确定平键联接的尺寸，并计算其能够传递的最大转矩。解：由图可知采用A型平键。由轴径d=80mm查表b=22mm，h=14mm。轮毂长度为1.5*80=120mm取键的公称长度为L=90mm，键的标记为键22X90GB1096-79.键的工作长度为l=L-b=90-22=68mm键与轮毂键槽接触高度为k=h/2=7mm根据齿轮材料为钢，载荷轻微冲击，查表得需用挤压=110Mpa。根据普通平键联接的强度公式：键连接能传递的最大转矩为[]p3210[]ppTkld§2花键联接优点：⑴承载能力大；⑵键槽较浅，对轴的强度削弱较轻；⑶具有较平键更好的定心性和导向性；⑷装拆性能好。缺点：花键需要专用设备制造，成本较高。花键联接适用于定心精度较高、载荷较大或经常滑动的联接。一、花键联接的特点花键轴花键孔二、花键联接的分类和构造①有两个系列（轻、中系列）；②定心方式：小径定心，定心精度高、定心稳定性好，能用磨削的方法消除热处理变形。③加工简便，应用广泛。⑴矩形花键d⑵渐开线花键①与矩形花键比较，具有工艺性较好、制造精度较高、键齿根部强度高、应力集中小、易于定心等特点。②有两种压力角：一种为45º，一种为30º。前者与后者比较，因其齿高较小，承载能力较低，多用于轻载、直径小以及薄壁零件的联接。③定心方式：齿形定心，有利于各齿均匀承载。三、花键联接的计算一般花键的齿数、尺寸、配合等均应按标准选取，而后进行强度校核。pmPzhldT2静联接pzhldTpm2动联接例题1：一轻系列矩形花键6x28x32x7连接齿轮和轴。若传递转矩T=200Nm，轮毂长L’=20mm，轮毂许用挤压应力值为60MPa。依标准查花键倒角C=0.3mm，并取键长l=L’=20mm，载荷分布不均匀系数为0.7.试验算此连接强度。若强度不够，有何改进措施？解：1.由花键标记得Z=6，D=32mm，d=28mm，求的键的工作高度2.键的平均直径为：3.根据花键静联接强度条件公式得21.42DdhCmm3210113.460PppmTMPaMPazhld302mDddmm改进措施：1.改用中系列矩形花键；2.增加轮毂宽度例2：有一公称尺寸Z-Dxdxb为8-40x36x7的45钢矩形花键，齿长l=80mm，经调质出来，使用和制造条件中等，能否用来传递T1=1600Nm的转矩？解：本题目考查花键的联接强度公式，将其变形便可求出转矩，比较转矩与题目中转矩的大小，便可解决。1.求齿面的工作高度：倒角尺寸查表得C=0.3mm花键平均直径：载荷分配不均系数按静连接、齿面经过热处理、使用和制造条件中等查的许用挤压应力为：100-140MPa，取120MPa。变形求得T值为1634Nm21.42DdhCmm382mDddmm3210PpmTzhld0.8★其他联接形式1、过盈配合联接2、弹性环联接一、过盈联接的特点及应用:过盈联接是利用零件间的配合过盈来达到联接目的的。这种联接也称干涉配合联接或紧配合联接。过盈联接主要用于轴与毂的联接、轮圈与轮芯的联接以及滚动轴承与轴或座孔的联接等。过盈联接结构简单、对中性好、承载能力大、承受冲击性能好、对轴削弱少，但配合面加工精度要求高、装拆不便。二、过盈联接的工作原理过盈联接之所以能传递载荷，原因在于零件具有弹性和联接具有装配过盈。装配后包容件和被包容件的径向变形使配合面间产生很大的压力，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。当其它条件相同时，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。采用哪一种装配法由工厂设备条件、过盈量大小、零件结构和尺寸等决定。3、成形（无键）联接4、销联接其他不可拆联接方法铆接：参考动画焊接：胶接：铆接利用铆钉把两个以上的被铆件联接在一起的不可拆联接一、铆缝铆钉和被铆件铆合部分一起构成铆缝。a搭接缝b单盖板对接缝c双盖板对接缝32143214123焊接焊接——利用局部加热的方法将被联接件联接成为一个整体的一种不可拆联接一、焊接的类型、特点及应用焊接可以分为：①熔化焊；②压力焊；③钎焊二、焊接件常用材料及焊条焊接的金属结构常用材料为Q215、Q235、Q255焊接的零件则常用Q275、15~50号碳钢，以及50Mn、50Mn2、50SiMn2等合金钢胶接一、胶接及其应用胶接是利用胶接剂在一定条件下把预制的元件联接在一起，并具有一定的联接强度的不可拆联接二、胶接接头设计胶接接头时应注意以下各点：（1）尽可能使胶层受剪或受压（2）尽可能使胶层应力分布均匀（3）胶层厚度为0.1~0.2mm时，胶层强度最高（4）胶接面积宜取大些以利于金属强度的充分利用扯开加固定件卷边增大胶接面积凹座剥离三、胶接剂（胶粘剂）胶接剂的品种很多，基本组合成分为：环氧树脂、环氧树脂——酚醛树脂、酚醛树脂、聚酰胺—环氧树脂、丙烯酸酯树脂、聚酰亚胺等优点：①被胶件的材料能得到充分利用②胶层有缓冲减振作用③胶层，可防电化腐蚀④胶层有电、热绝缘性，需要时也可加金属提高导电或导热性能⑤联接的重量轻⑥可起到密封作用。缺点：①有的胶接剂胶接工艺较为复杂②胶接件的缺陷无完善可靠的无损检验方法③可靠程度和稳定性受环境因素的影响较大四、胶接与铆接、焊接的比较