第三章键花键无键联接及销联接

1第三章键、花键、销联接和无键联接3.1重点、难点分析本章的重点是平键联接的选用和强度计算。3.1.1键联接（1）键联接的类型、特点和应用键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。键分为平键、半圆键、楔键和切向键等。从工作原理看，平键和半圆键联接靠被联接件与键的挤压和键的剪切传递转矩；楔键联接靠被联接件与键的摩擦力传递转矩；切向键联接靠被联接件与键的挤压和摩擦力传递转矩。切向键联接用于转矩大，对中性要求不高的大型轴毂联接；楔键联接用于转矩不大，定心精度要求不高，转速较低的联接；半圆键承载能力较小，常用于轴端锥形轴毂的联接；平键联接对中性好，结构简单，装拆方便，承载能力较大，应用最广。（2）键联接的设计步骤1）根据键联接的工作条件，选择键联接的类型。选择时主要考虑：载荷大小和性质，转速高低，对中性要求，装配要求（如静联接还是动联接、是否要有轴向固定作用、是否常拆装、位于轴的中部还是端部）等。普通平键联接有圆头（A型）、方头（B型）和单圆头（C型）三种。其中A型（键槽端铣加工），键在槽中轴向固定良好，但槽对轴引起的应力集中较大；B型（盘铣），轴槽应力集中较小；C型（端铣），仅用于轴端。2）根据轴头直径d和轮毂长度L，查手册确定键联接的结构尺寸。键和键槽的剖面尺寸已标准化，可由手册查出。键长一般略短于轮毂长度，而导向平键的长度还要考虑滑动距离，可从标准中查取标准长度L。3）键联接的强度校核。4）确定键槽的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度。（3）键联接的强度计算用于静联接的普通平键联接，主要失效形式为工作面（通常是轮毂）被压溃，强度条件≤[p]式中T——转矩，N·mm;d——轴径，mm；k——键与键槽的接触高度，k≈h/2，h为键的高度，mm；l——键的工作长度，mm,lA=L-b,lB=L,lC=L-b/2，L、bdhlTdklT42p2为键长和键宽；[p]——许用挤压应力，MPa，应取轴、键、毂三者中的较小值。用于动联接的导向平键和滑键，用于静联接的半圆键、楔键和切向键的失效形式和强度计算详见教材。键联接强度不够时，可采取以下措施：1）用双键两个平键最好相隔180°，两个半圆键应在一条直线上，两个楔键可相隔90°120°。双键联接的强度按1.5个键计算。2）适当增加键的长度，但不宜过长，一般L≤(1.6~1.8)d。3）适当加大轴径，以增加键的剖面尺寸。3.1.2花键联接花键联接由轴和轮毂周向均布的多个键齿构成，因而传力大，对中性好，导向性好，且对轴的削弱小。但需用专用设备加工，成本较高。适用于重载或变载，以及定心精度要求高或经常滑移的动、静联接。花键按齿形分为矩形花键、渐开线花键和三角形花键，矩形花键应用最广。花键联接的工作原理、强度校核与平键类似，只是各键齿上载荷分布不均匀，其不均匀程度对强度的影响用齿间载荷分布不均匀系数修正。3.1.3销联接销按功能可分为定位销、联接销和安全销。其中定位销的基本形式为普通圆柱销和普通圆锥销。圆柱销经多次装拆后会降低定位精度和联接的紧固性。圆锥销有1:50的锥度，便于安装，多次装拆定位精度的影响较小。定位销的直径按结构确定，数目一般取两个。3.1.4无键联接胀套联接靠外环胀大撑紧毂、内环缩小箍紧轴时产生的压紧力所引起的摩擦力来传递转矩和轴向力；型面联接是靠非圆柱表面的轴与毂的配合传递转矩；过盈配合联接是靠装配时的过盈量产生的压力所引起的摩擦力来传递转矩。无键联接的特点是对中性好，传递的转矩较大，应力集中小。3.2典型题解析例3.1一双联齿轮需要在直径d=50mm的轴上滑移，距离a=25mm，若转矩T=400N·m,有轻微冲击，齿轮轮毂长L=70mm。试设计需用的键联接。要点分析：轴毂动联接可采用导向平键和花键两种联接型式。现将导向平键和花键进行比较计算。解：1．导向平键（1）确定导向平键的结构尺寸根据轴头直径d=50mm，查标准得导向平键3L'的剖面尺寸b×h=14×9mm2。键长L为键工作长度l与滑动距离a之和。并取标准值，键工作长度应略短于轮毂长，故取l=65mm，而键长L=l+a=(65+25)mm=90mm,恰好为标准值。导向平键用螺钉固定在轴上，为减轻轴槽的应力集中和增大工作长度，采用方头键。（2）强度校核导向平键主要失效形式为磨损，应按压力作条件性计算。查得，在轻微冲击下，轴、毂材料均为钢时，许用压力[p]=40MPa。，不合格。（3）采用双导向平键（按1.5个键计），合格。2．矩形花键（1）确定花键的结构尺寸根据轴头直径d=50mm，查标准得轻型矩形花键的结构尺寸z—D×d×b=8—50×46×9mm3,倒角c=0.3mm。（2）强度校核取平均半径rm=(D+d)/4=(50+46)/4mm=24mm；齿面工作高度h=(D-d)/2-2C=(50-46)/2-2×0.3mm=1.4mm；载荷分布不均匀系数=0.7；工作长度l=L=70mm。，合格。3．比较采用双向导向平键成本比花键低些，但对中性较差，装配不太方便。双联滑动齿轮要求对中性较高，因此采用矩形花键联接较好。题3.3.3(1)图[p]54.7MPaMPa6595010400443dhlTp[p]MPa47.63MPa5.17.545.1pp[p]MPa37.03MPa24704.187.0104003mzhlrTp