《机械设计》第五章键连接.ppt

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1、 第 五 章 键 与 花 键 联 接 51 键 联 接 键 是 一 种 标 准 件 ， 通 常 用 于 联 接 轴 与 轴 上 旋转 零 件 与 摆 动 零 件 ， 起 周 向 固 定 零 件 的 作 用 以 传递 旋 转 运 动 成 扭 矩 ， 而 导 键 、 滑 键 、 花 键 还 可 用作 轴 上 移 动 的 导 向 装 置 。 一 、 键 联 接 的 类 型 与 构 造 主 要 类 型 ： 平 键 、 半 圆 键 、 楔 键 、 切 向 键1、 平 键 1） 普 通 平 键 用 于 静 联 接 ， 即 轴 与 轮 毂 间 无 相 对 轴 向 移 动 构 造 ： 两 侧 面 为 工 作

2、面 ， 靠 键 与 槽 的 挤 压 和键 的 剪 切 传 递 扭 矩 ； 轴 上 的 槽 用 盘 铣 刀 或 指 状 铣 刀 加 工 ； 轮 毂 槽 用 拉 刀 或 插 刀 加 工 。 普 通 平 键 ： 圆 头 A型 （ 常 用 ） 键 顶 上 面 与 毂 不 接 触 有 间 隙 方 头 B型 常 用 螺 钉 固 定半 圆 头 C型 （ 端 铣 刀 加 工 ） 用 于 轴 端 与 轮 毂 联 接 2） 薄 型 平 键 键 高 约 为 普 通 平 键 的 60%70%：圆 头 、 方 头 、 单 圆 头 用 于 薄 臂 结 构 、 空 心 轴 等 径 向 尺 寸 受 限 制 的 联 接 3）

3、导 向 平 键 与 滑 键 用 于 动 联 接 ， 即 轴 与 轮 毂之 间 有 相 对 轴 向 移 动 的 联 接 滑 键 键 随 轮 毂 移 动导 向 键 键 不 动 ， 轮 毂 轴 向 移 动特 点 ： 装 拆 方 便 ， 对 零 件 对 中 性 无 影 响 ， 容 易 制 造 ， 作用 可 靠 ， 多 用 于 高 精 度 联 接 。 但 只 能 圆 周 固 定 ， 不 能 承 受 轴 向 力 2、 半 圆 键 轴 槽 用 与 半 圆 键 形 状 相 同 的 铣 刀 加 工 ， 键 能 在 槽中 绕 几 何 中 心 摆 动 ， 键 的 侧 面 为 工 作 面 ， 工 作 时 靠 其侧 面

4、 的 挤 压 来 传 递 扭 矩 。 特 点 ： 工 艺 性 好 ， 装 配 方 便 ， 适 用 于 锥 形 轴 与 轮 毂 的联 接缺 点 ： 轴 槽 对 轴 的 强 度 削 弱 较 大 。 只 适 宜 轻 载 联 接 。 3、 楔 键 联 接 特 点 ： 适 用 于 低 速 轻 载 、 精 度 要 求 不 高 。 对 中 性较 差 ， 力 有 偏 心 。 不 宜 高 速 和 精 度 要 求 高 的联 接 ， 变 载 下 易 松 动 。 钩 头 只 用 于 轴 端 联 接 ，如 在 中 间 用 键 槽 应 比 键 长 2倍 才 能 装 入 。 且要 罩 安 全 罩 普 通 楔 键 ： 上 、

5、 下 面 为 工 作 表 面 ， 有 1： 100 斜 度（ 侧 面 有 间 隙 ） ， 工 作 时 打 紧 ， 靠 上 下 面 摩 擦 传递 扭 矩 ， 并 可 传 递 小 部 分 单 向 轴 向 力 两 个 斜 度 为 1： 100的 楔 键 联 接 ， 上 、 下 两 面 为 工 作面 （ 打 入 ） 布 置 在 圆 周 的 切 向 。工 作 原 理 ： 靠 工 作 面 与 轴 及 轮 毂 相 挤 压 来 传 递 扭 矩 4、 切 向 键 二 、 键 联 接 的 强 度 校 核 失 效 形 式 ： 压 溃 （ 静 联 接 键 、 轴 、 毂 中 较 弱 者 ； ) 磨 损 （ 动 联 接

6、 ） ； 键 的 剪 断 （ 较 少 ） 。 1、 平 键 联 接 的 强 度 校 核 a) 挤 压 强 度 条 件 为 ： PdP kldTlkTlkN 2000/1000 2 允 许 传 递 的 扭 矩 ： PkldT 21 T扭 矩 （ N.mm） k工 作 高 度 k=h/2 d轴 径 （ mm） l工 作 长 度 A型 键 ： l=L-b B型 键 ： l=L C型 键 ： l=L-b/2 L公 称 长 度 b） 剪 切 强 度 条 件 2000/1000 2 bldTblTblN d 2、 半 圆 键 联 接 强 度 校 核 2000/1000 2 bldTblTblN d强 度

7、不 够 时 ， 措 施 ：1） 双 键 ， 180 布 置 （ 按 1.5个 键 计 算 ） 三 键 ， 120 布 置2） 增 大 轴 径 d3） 增 长 L， 但 轮 毂 长 受 力 不 利4） 改 用 花 键 52 花 键 联 接 花 键 联 接 是 由 多 个 键 齿 与 键 槽 在 轴 和 轮 毂 孔 的 周 向均 布 而 成 花 键 齿 侧 面 为 工 作 面 适 用 于 动 、 静 联 接 一 、 类 型 、 特 点 和 应 用 1、 特 点 ：1） 齿 较 多 、 工 作 面 积 大 、 承 载 能 力 较 高2） 键 均 匀 分 布 ， 各 键 齿 受 力 较 均 匀3） 齿

8、 槽 线 、 齿 根 应 力 集 中 小 ， 对 轴 的 强 度 削 弱减 少4） 轴 上 零 件 对 中 性 好5） 导 向 性 较 好6） 加 工 需 专 用 设 备 、 制 造 成 本 高 2、 花 键 类 型 按 齿 形 分 ： 矩 形 花 键 矩 形 花 键 联 接 按 新标 准 为 内 径 定 心 ， 定心 精 度 高 ， 定 心 稳 定性 好 ， 配 合 面 均 要 研磨 ， 磨 削 消 除 热 处 理后 变 形 ， 应 用 广 泛 渐 开 线 花 键 定 心 方 式 为 齿 形 定 心 ，当 齿 受 载 时 ， 齿 上 的 径向 力 能 自 动 定 心 ， 有 利于 各 齿 均

9、 载 ， 应 用 广 泛 ，优 先 采 用 三 角 形 花 键 齿 数 较 多 ， 齿 较 小 ， 对 轴 强 度 削弱 小 。 适 于 轻 载 、 直 径 较 小 时 及 轴 与薄 壁 零 件 的 联 接 应 用 较 少 二 、 花 键 联 接 的 设 计 计 算 设 计 ： 选 花 键 类 型 按 轴 径 定 花 键 尺 寸 验 算 联 接 强 度 失 效 形 式 ： 键 齿 的 压 溃 （ 静 联 接 ） 磨 损 （ 动 联 接 ） 齿 根 剪 断 设 ： 工 作 载 荷 沿 键 的 工 作 长 度 l均 匀 分 布 。 且 各 齿 面 上 压 力的 合 力 N作 用 在 平 均 半 径

10、 dm处 ， 如 图 挤 压 强 度 条 件 ： P mP dlhz T 2000 动 联 接 （ 耐 磨 性 条 件 ） ： 2000 Pdlhz TP m T传 递 扭 矩 （ N.m） Z花 键 齿 数 l 键 齿 工 作 长 度 （ mm） dm花 键 的 平 均 直 径载 荷 分 布 不 均 系 数 h键 齿 侧 面 工 作 高 度 （ mm） 53 无 键 联 接 用 轴 与 毂 的 联 接 不 用 键 或 花 键 时 ， 统 称 无 键 联 接 一 、 型 面 联 接 轴 和 毂 孔 有 柱 形 和 圆 锥 形 等 。 特 点 ： 没 有 应 力 集 中 源 ， 对 中 性 好

11、， 承 载 能 力 强 ，装 拆 方 便 ， 但 加 工 不 方 便 ， 需 用 专 用 设 备 ， 应用 较 少 。 另 外 成 形 面 还 有 方 形 、 六 边 形 及 切 边圆 形 等 ， 但 对 中 性 较 差 。 二 、 胀 紧 联 接 如 下 图 为 弹 性 环 联 接 利 用 锥 面 贴 合 并 挤 紧 在轴 毂 之 间 用 摩 擦 力 传 递 扭 矩 ， 有 过 载 保 护 作 用 。 弹 性 环 的 材 料 为 高 碳 钢 或 高 碳 合 金 钢 ，（ 65， 70， 55Cr2、 60Cr2） 并 经 热 处 理 。锥 角 一 般 为 12.517 ， 另 外 要 求 内

12、 、 外 环 锥 面 配 合 良 好 。 特 点 ： 可 传 递 较 大 扭 矩 和 轴 向 力 ， 无 应 力 集 中 ，对 中 性 好 ， 但 加 工 要 求 较 高 ， 应 用 受 限 制 。 54 销 联 接 定 位 销 主 要 用 于 零 件 间 位 置 定 位 ， 左 图 ， 常 用作 组 合 加 工 和 装 配 时 的 主 要 辅 助 零 件 。联 接 销 主 要 用 于 零 件 间 的 联 接 或 锁 定 ， 中 图 ，可 传 递 不 大 的 载 荷安 全 销 主 要 用 于 安 全 保 护 装 置 中 的 过 载 剪 断 元件 ，右 图 a)定位销b) 连接销c) 安全销 圆

13、 柱 销 不 能 多 于 装 拆 （ 否 则 定 位 精 度 下 降 ）圆 锥 销 1： 50锥 度 ， 可 自 锁 ， 定 位 精 度 较 高 ，允 许 多 于 装 拆 ， 且 便 于 拆 卸特 殊 型 式 销 带 螺 纹 锥 销 ， 开 尾 锥 销 （ 右 图 ） 弹性 销 ， 开 口 销 ， 槽 销 和 开 口 销 等 多 种 形式 d)圆柱销，圆锥销 e)特殊形式销 55 过 盈 联 接 一 、 过 盈 联 接 的 类 型 与 应 用 利 用 两 个 被 联 接 件 本 身 的 过 盈 配 合 来 实 现 ，一 为 包 容 件 ， 另 一 为 被 包 容 件 。 无 辅 助 件 （ 左

14、 图 ） 用 于 轴 与 轮 毂 联 接 ， 轮 圈 与 轮 芯 的 联 接及 滚 动 轴 承 与 轴 及 座 孔 的 联 接有 辅 助 件 （ 右 图 ） 借 助 于 扣 紧 板 或 环 将 重 型 剖 分 零 件 2、 4沿 接 缝 面 3联 接 成 一 体 ， 现 大 多 由 螺 栓 代 替 二 、 过 盈 联 接 的 工 作 原 理 与 装 配 方 法 工 作 原 理 ： 利 用 包 容 件 与 被 包 容 件 的 径 向 变 形 使 配合 面 间 产 生 很 大 压 力 ， 从 而 靠 摩 擦 力 来 传 递 载 荷装 配 方 法 ：1） 压 入 法 利 用 压 力 机 将 被 包 容 件 压 入 包 容 件 中 ，由 于 压 入 过 程 中 表 面 微 观 不 平 度 的 峰 尖 被 擦 伤 或压 平 ， 因 而 降 低 了 联 接 的 紧 固 性2） 温 差 法 加 热 包 容 件 ， 冷 却 被 包 容 件 。 可 避免 擦 伤 联 接 表 面 ， 联 接 牢 固 。