键和花键联接

§7-1键联接研制：侯玉英§7-2花键联接键、花键联接的用途——用于轴与轮毂之间的周向固定，并传递运动和转矩。本章主要内容键联接工作能力计算。键和花键的类型、结构形式选择；键的尺寸选择——重点；§7—1键联接一、键联接的主要类型及特点类型及特点松键联接：靠侧面受挤压传递运动和转矩，键两侧面是工作面。平键联接半圆键联接紧键联接：靠键的楔紧作用传递运动和转矩，键上下两面是工作面。楔键联接切向键联接平键联接工作面工作原理——键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙，两侧面为工作，依靠侧面受挤压传递运动和转矩。优点:结构简单，装拆方便，易加工，对中性好缺点：不能实现轴上零件的轴向固定。特点应用：广泛工作面半圆键联接工作原理——键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙，两侧面为工作，依靠侧面受挤压传递运动和转矩。优点:轴上键槽用半径与键相同的盘铣刀铣出，键能在轴槽中绕几何中心摆动，以适应轮毂槽底面。其优点是工艺性较好，装拆方便，缺点：键槽较深，对轴的强度削弱较大。特点主要用于载荷较轻的静联接，尤其适用于锥形轴与轮毂的联接。R楔键联接工作原理——键的上下两面为工作面，其上表面和轮毂槽底均有1：100的斜度。装配时，将键沿轴向打入轴向打入轴和轮槽内，工作表面上产生很大的正压力，工作时，依靠工作面上正压力产生摩擦力传递转矩T.优点:能承受单方向的轴向力，对轮毂起到单向轴向固定作用。工作面特点缺点：楔紧后会使轴与轮毂产生偏心，且在受到冲击、变载荷时易松脱，应用——由于故楔键联接仅适用于定心要求不高、载荷平稳的低速场合。fNNNfNT普通楔键钩头楔键1∶100切向键联接工作原理——切向键由两个具有1：100斜度的楔组成，装配时，两键以其斜面相互贴合，键分别从轮毂两端打入，使之楔紧。两键合并后，上下两面平行为工作面，故轴和轮毂键槽并无斜度。依靠工作面上正压力产生摩擦力传递转矩T。工作面a）单向传动b）双向传动注意：一个切向键只能单向传动，若需双向传动时，必须用两个互成120°分布的切向键。应用——切向键联接能传递很大的转矩，但对轴的强度削弱较大，故常用于直径大于100mm，对中要求不高而载荷较大的重型机械。120°切向键安装1∶1001.普通平键——用于静联接，即轴与轮毂之间无轴向相对运动按其端部形状，有三种结构形式1）圆头平键（A型）Llhb指状铣刀加工键槽但轴上键槽端部应力集中较大，有效接触长度l比键的公称长度L短lL-b轴上键槽用指状铣刀加工，轴槽与键的尺寸相符键在轴槽中固定可靠。工作面h2)方头平键（B型）lLl=L其优点是轴上键槽用盘铣刀加工，轴的应力集中较小，键的有效接触长度等于键的公称长度但对于尺寸较大的键需用紧定螺钉将键固定在轴上键槽中。盘铣刀加工键槽3)单圆头平键（C型）l=L-b/2lLh单圆头平键具有A、B键的特点常用于轴端与轮毂类零件的联接，。轴上键槽用指状铣刀加工，轴槽与键的尺寸相符键在轴槽中固定可靠导向平键是一种较长的平键，键用螺钉固定在轴的键槽中，轴上零件可沿键作轴向滑移。常用于轴上零件轴向位移量不大的场合。2.导向平键——用于动联接（即轴与轮毂之间有轴向相对运动）。滑键——用于动联接，轴上铣出较长的键槽，滑键固定在轮毂上，轴上零件带动键在轴上键槽中作轴向滑移。用于轴上零件轴向位移量较大的场合。1.键的类型选择——键的类型应根据联接的结构特点，使用要求和工作条件来选择。键宽b键高h根据被联接处的轴径d按标准选择。普通平键——根据被联接处轮毂长度确定，键长L≤轮毂长度B，一般可取L=B-（5～10）mm，并按标准长度系列确定。LB二）键的选择2.键的尺寸选择Lhb导向平键——根据被联接处轮毂长度及其滑动距离来确定。键公称长度Ld平键联接受力情况FTFk≈d/2三)键联接的强度计算1．平键联接受力分析联接工作面（侧面）——受挤压力F式中：T——转矩，N·mmd——轴的直径，mmNdTF2键的截面——受剪力：NdTF22．失效形式及计算准则静联接——较弱零件（通常是轮毂）被压溃。动联接——较弱零件（通常是轮毂）过度磨损。键——被剪断失效形式主要失效形式联接工作面（侧面）对于静联接(普通平键联接）：进行较弱零件工作面挤压强度计算；对于动联接(导向平键联接）：进行较弱零件工作面耐磨性计算。计算准则即：pp即：pp3．平键联接的强度校核计算普通平键联接工作面挤压强度条件：ppdhlTdlkTlkF42导向平键联接工作面耐磨性条件：pdhlTdlkTlkFp42k——键与轮毂接触高度，mm，k≈h/2。式中：σp、[σp]——联接工作表面挤压应力，许用挤压应力，MPa，表7-1p、[p]——联接工作表面的压强，许用压强，MPa，表7-1l—键的接触长度，mmA型键：l=L－blB型键：l=LlC型键：l=L－b/2l表7-1键联接的许用挤压应力和许用压强MPa许用值联接方式轮毂材料载荷性质静载荷轻度冲击冲击pp静联接（普通平键半圆键）钢120～150100～12060～90铸铁70～8050～6030～45动联接（导向平键）钢504030单键联接能传递的转矩很有限，当传递的转矩较大、而又不能增加键的长度时，可用多键来提高联接的承载能力。如图示双键、三键，但这样会严重削弱轴的强度两个平键组成的联接三个平键组合的联接花键联接是由周向均布多个键齿的轴与带有相应键齿槽轮毂孔配合而成的可拆联接。花键轴(外花键)轮毂(内花键)§7—2花键联接一．花键联接的特点及应用优点1）齿槽浅，齿根应力集中小，对轴和轮毂的强度削弱小；特点2）键齿对称布置，齿多接触面积大，承载能力高；3）定心精度高，对中性和导向性好。缺点——需要专门加工设备和工具，制造成本高。应用——用于定心精度要求高，载荷大的动、静联接。二．花键联接的类型及其选择矩形花键——键齿两侧面为平面，形状简单，加工方便，可用磨削方法获得较高精度，常用于机床、汽车、拖拉机等机械中。渐开线花键——渐开线花键的齿廓为渐开线，可用切制齿轮的加工方法来加工，工艺性较好。花键齿根较厚，强度高，寿命长。但加工内花键孔的制造成本较高，常用于载荷较大，定心精度要求高，尺寸较大的联接。矩形花键渐开线花键按键齿形状可分为：矩形花键和渐开线花键一）矩形花键的参数及尺寸系列主要参数及尺寸——键齿数N、小径d、大径D、键齿宽B花键的规格——用Z（齿数）×d（小径）×D（大径）×B（齿宽）表示。尺寸轻系列——用于轻载或静联接系列中系列——用于重载或动联接二）矩形花键的规格及标记标记——包括花键的参数、尺寸及其公差带符号、国标号。例如：N=6、d=28mm、D=32mm、B=7mm花键的表示方法为：花键副标记：内花键:6×28H7×32H10×7H11GB1144-87外花键:6×28f7×32a11×7d10GB1144-878711441011711103277286GBdHaHfHDB三）矩形花键的定心方式矩形花键的定心方式有三种1、小径定心国家标准规定首先采用定心精度高。如图示。2、大径定心定心精度不高3、齿侧定心用于定心精度要求不高，载荷大的情况，要求齿侧受力均匀处三）渐开线花键的类型及应用齿形定心，承载能力大齿数多，模数小，用于轻载。特别适用于轴和薄壁零件的连接压力角为30度压力角为45度