机械设计第五章 键连接精.ppt

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1、机械设计第五章 键连接第1页，本讲稿共30页一、键联接的类型与构造一、键联接的类型与构造 主要类型：平键、半圆键、主要类型：平键、半圆键、楔键、切向键楔键、切向键1、平键、平键 1）普通平键）普通平键 用于静联接，即轴与轮毂间无相对轴向移动用于静联接，即轴与轮毂间无相对轴向移动 构造：两侧面为工作面，靠键与槽的挤压和键构造：两侧面为工作面，靠键与槽的挤压和键的剪切传递扭矩；的剪切传递扭矩；轴上的槽用盘铣刀或指状铣刀加工；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。轮毂槽用拉刀或插刀加工。第2页，本讲稿共30页普通平键：普通平键：圆圆 头头 A型（常用）型（常用）键顶上面与毂不接触有

2、间隙键顶上面与毂不接触有间隙 方方 头头 B型型常用螺钉固定常用螺钉固定半圆头半圆头C型（端铣刀加工）型（端铣刀加工）用于轴端与轮毂联接用于轴端与轮毂联接 第3页，本讲稿共30页2）薄薄型型平平键键键键高高约约为为普普通通平平键键的的60%70%：圆圆头头、方头、单圆头方头、单圆头 用于薄臂结构、空心轴等径向尺寸受限制的联接用于薄臂结构、空心轴等径向尺寸受限制的联接 第4页，本讲稿共30页3）导向平键与滑键）导向平键与滑键用于动联接，即轴与轮毂之用于动联接，即轴与轮毂之间有相对轴向移动的联接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

3、易制造，作用特点：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。可靠，多用于高精度联接。但只能圆周固定，不能承受轴向力但只能圆周固定，不能承受轴向力 第5页，本讲稿共30页2、半圆键、半圆键 轴槽用与半圆键形状相同的铣刀加工，键能在槽中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，工作时靠其侧面绕几何中心摆动，键的侧面为工作面，工作时靠其侧面的挤压来传递扭矩。的挤压来传递扭矩。第6页，本讲稿共30页特点：工艺性好，装配方便，适用于锥形轴与轮毂的联接特点：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

4、。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、楔键联接 第7页，本讲稿共30页特特 点点：适用于低速轻载、精度要求不高。对中性：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，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如在中间用键槽应比键长2倍才能装入。且要罩倍才能装入。且要罩安全罩安全罩 普通楔键：上、下面为工作表面，有普通楔键：上、下面为工作表面，有1：100 斜度斜度（侧面有间隙），工作时打紧，靠上下面摩擦传（侧面有间隙），工作时打紧，靠上下面摩擦传

5、递扭矩，并可传递小部分单向轴向力递扭矩，并可传递小部分单向轴向力第8页，本讲稿共30页两两个个斜斜度度为为1：100的的楔楔键键联联接接，上上、下下两两面面为为工工作作面面（打入）布置在圆周的切向。（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、切向键第9页，本讲稿共30页二、键联接的强度校核二、键联接的强度校核 失效形式：失效形式：压溃（静联接压溃（静联接键、轴、毂中较弱者；键、轴、毂中较弱者；)磨损（动联接）；磨损（动联接）；键的剪断（较少）。键的剪断（较少）。第10页，本讲稿共30页1、平键联接的强度校核、平

6、键联接的强度校核 a)挤压强度条件为：挤压强度条件为：允许传递的扭矩：允许传递的扭矩：T扭矩（扭矩（N.mm）k工作高度工作高度 k=h/2 d轴径（轴径（mm）l工作长度工作长度 A型键：型键：l=L-b B型键：型键：l=L C型键：型键：l=L-b/2 L公称长度公称长度第11页，本讲稿共30页 b）剪切强度条件）剪切强度条件 第12页，本讲稿共30页2、半圆键联接强度校核、半圆键联接强度校核 强度不够时，措施：强度不够时，措施：1）双键，）双键，180布置（按布置（按1.5个键计算）个键计算）三键，三键，120布置布置2）增大轴径）增大轴径d3）增长）增长L，但轮毂长，但轮毂长受力不利

7、受力不利4）改用花键）改用花键 第13页，本讲稿共30页552 2 花键联接花键联接 花花键键联联接接是是由由多多个个键键齿齿与与键键槽槽在在轴轴和和轮轮毂毂孔孔的的周周向向均均布而成布而成 花键齿侧面为工作面花键齿侧面为工作面适用于动、静联接适用于动、静联接 第14页，本讲稿共30页一、类型、特点和应用一、类型、特点和应用 1、特点：、特点：1）齿较多、工作面积大、承载能力较高）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）键均匀分布，各键齿受力较均匀3）齿槽线、齿根应力集中小，对轴的强度削弱减少）齿槽线、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）轴上零件对

8、中性好5）导向性较好）导向性较好6）加工需专用设备、制造成本高）加工需专用设备、制造成本高第15页，本讲稿共30页2、花键类型、花键类型 按齿形分：按齿形分：矩形花键矩形花键 矩形花键联接按新矩形花键联接按新标准为内径定心，定标准为内径定心，定心精度高，定心稳定心精度高，定心稳定性好，配合面均要研性好，配合面均要研磨，磨削消除热处理磨，磨削消除热处理后变形，应用广泛后变形，应用广泛第16页，本讲稿共30页 渐开线花键渐开线花键 定定心心方方式式为为齿齿形形定定心心，当当齿齿受受载载时时，齿齿上上的的径径向向力力能能自自动动定定心心，有有利利于于各各齿齿均均载载，应用广泛，优先采用应用广泛，优先

9、采用 三角形花键三角形花键齿数较多，齿较小，对轴强度削弱小。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适于轻载、直径较小时及轴与薄壁零件的联接应用较少的联接应用较少 第17页，本讲稿共30页二、花键联接的设计计算二、花键联接的设计计算 设计：设计：选花键类型选花键类型按轴径定花键尺寸按轴径定花键尺寸验算联接强度验算联接强度 失效形式：失效形式：键齿的压溃（静联接）键齿的压溃（静联接）磨损（动联接）磨损（动联接）齿根剪断齿根剪断 第18页，本讲稿共30页设：工作载荷沿键的工作长度设：工作载荷沿键的工作长度l均均匀分布。且各齿面上压力的合匀分布。且各齿面上压力的合力力N作

10、用在平均半径作用在平均半径dm处，如处，如图图 挤压强度条件：挤压强度条件：动联接（耐磨性条件）：动联接（耐磨性条件）：T传递扭矩（传递扭矩（N.m）Z花键齿数花键齿数 l 键齿工作长度（键齿工作长度（mm）dm花键的平均直径花键的平均直径载荷分布不均系数载荷分布不均系数 h键齿侧面工作高度（键齿侧面工作高度（mm）第19页，本讲稿共30页553 3 无键联接无键联接 用轴与毂的联接不用键或花键时，统称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、型面联接一、型面联接 轴和毂孔有柱形和圆锥形等。轴和毂孔有柱形和圆锥形等。第20页，本讲稿共30页特点：特点：没有应力集中源，对中性好，承

11、载能力强，没有应力集中源，对中性好，承载能力强，装拆方便，但加工不方便，需用专用设备，应装拆方便，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。圆形等，但对中性较差。第21页，本讲稿共30页二、胀紧联接二、胀紧联接 如如下下图图为为弹弹性性环环联联接接利利用用锥锥面面贴贴合合并并挤挤紧紧在在轴轴毂毂之之间用摩擦力传递扭矩，有过载保护作用。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，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。）并经热处理。锥角一

12、般为锥角一般为12.517，另外要求内、外环锥面配，另外要求内、外环锥面配 合良合良好。好。第22页，本讲稿共30页特点：特点：可传递较大扭矩和轴向力，无应力集中，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。对中性好，但加工要求较高，应用受限制。第23页，本讲稿共30页554 4 销联接销联接 定位销定位销主要用于零件间位置定位，左图，常用作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。组合加工和装配时的主要辅助零件。联接销联接销主要用于零件间的联接或锁定，中图，可主要用于零件间的联接或锁定，中图，可传递不大的载荷传递不大的载荷安全销安全销主

13、要用于安全保护装置中的过载剪断元件主要用于安全保护装置中的过载剪断元件，右图右图第24页，本讲稿共30页a)定位销定位销b)连接销连接销c)安全销安全销第25页，本讲稿共30页圆柱销圆柱销不能多于装拆（否则定位精度下降）不能多于装拆（否则定位精度下降）圆圆锥锥销销1：50锥锥度度，可可自自锁锁，定定位位精精度度较较高高，允允许许多多于装拆，且便于拆卸于装拆，且便于拆卸特特殊殊型型式式销销带带螺螺纹纹锥锥销销，开开尾尾锥锥销销（右右图图）弹弹性性销销，开口销，开口销，槽销和开口销等多种形式槽销和开口销等多种形式 第26页，本讲稿共30页d)圆柱销，圆锥销圆柱销，圆锥销 e)特殊形式销特殊形式销第

14、27页，本讲稿共30页555 5 过盈联接过盈联接 一、过盈联接的类型与应用一、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。包容件，另一为被包容件。无无辅辅助助件件（左左图图）用用于于轴轴与与轮轮毂毂联联接接，轮轮圈圈与与轮轮芯芯的的联联接接及及滚滚动动轴轴承与轴及座孔的联接承与轴及座孔的联接有有辅辅助助件件（右右图图）借借助助于于扣扣紧紧板板或或环环将将重重型型剖剖分分零零件件2、4沿沿接接缝缝面面3联接成一体，现大多由螺栓代替联接成一体，现大多由螺栓代替第28页，本讲稿共30页二、过盈联接的工作原理与装配

15、方法二、过盈联接的工作原理与装配方法 工工作作原原理理：利利用用包包容容件件与与被被包包容容件件的的径径向向变变形形使使配配合合面面间间产产生很大压力，从而靠摩擦力来传递载荷生很大压力，从而靠摩擦力来传递载荷装配方法：装配方法：1 1）压入法）压入法利用压力机将被包容件压入包容件中，由于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而降低了联接的紧固性2 2）温差法）温差法加热包容件，冷却被包容件。可避免擦伤加热包容件，冷却被包容件。可避免擦伤联接表面，联接牢固。联接表面，联接牢固。第29页，本讲稿共30页谢谢！第30页，本讲稿共30页