第6章 键 花键 销 型面连接

第六章键、花键、无键和销连接第1页轴、毂要可靠地传递运动和转矩，可用什么样的连接结构？第六章键、花键、无键和销连接第2页第六章键、花键、无键连接和销联接第六章键、花键、无键和销连接第3页键是一种标准件，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、切向键键连接第六章键、花键、无键和销连接第4页1、平键1）普通平键(generalflatkey)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。A型平键B型平键C型平键园头方头半园头第六章键、花键、无键和销连接第5页2）薄型平键键高约为普通平键的60%~70%：圆头、方头、单圆头用于薄壁结构、空心轴等径向尺寸受限制的联接3）导向键(divekey；featherkey)与滑键(slidingkey)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，不能承受轴向力第六章键、花键、无键和销连接第6页2、半圆键（woodruffkey)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。第六章键、花键、无键和销连接第7页普通楔键：上、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3、楔键联接（taperkey)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。且要罩安全罩第六章键、花键、无键和销连接第8页两个斜度为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4、切向键(tangentialkey)工作原理：靠工作面与轴及轮毂相挤压来传递扭矩第六章键、花键、无键和销连接第9页键的选择类型根据键连接的特点、使用要求和工作条件按轴的直径查标准选择≤轮毂的长度尺寸b×h×L第六章键、花键、无键和销连接第10页二、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）键的剪断（较少）1、平键联接的强度校核a)挤压强度条件为：允许传递的扭矩：PkldT][21T——扭矩（N·m）k——工作高度k≈h/2d——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/2L——公称长度A型平键B型平键C型平键园头方头半园头PPkldTlkdTlkN][200021000第六章键、花键、无键和销连接第11页b）剪切强度条件][200021000bldTbldTblN2、半圆键联接强度校核][200021000bldTbldTblN强度不够时，措施：1）双键：180°布置（按1.5个键计算）(楔键：90°~120°布置)(半圆键：同一母线)2）增大轴径d↑3）增长L↑，但轮毂长↑受力不利4）改用花键第六章键、花键、无键和销连接第12页花键联接（spline）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、制造成本高第六章键、花键、无键和销连接第13页2、花键类型按齿形分：①矩形花键联接按新标准为小径定心，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②渐开线花键矩形花键第六章键、花键、无键和销连接第14页渐开线花键（involutespline)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，有利于各齿均载，应用广泛，优先采用齿数较多，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mha5.0,30mha4.0,45第六章键、花键、无键和销连接第15页二、花键联接的设计计算：选花键类型→按轴径定花键尺寸→验算联接强度①键齿的压溃（静联接）②磨损（动联接）③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dm处，如图NdmCChDd设计失效形式：第六章键、花键、无键和销连接第16页挤压强度条件：PmPdlhzT][2000动联接（耐磨性条件）：][2000PdlhzTPm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ψ——载荷分布不均系数h——键齿侧面工作高度（mm）8.0~7.0mhmhCdDh8.0453022，；，渐开线：矩形：NdmCChDd第六章键、花键、无键和销连接第17页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，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。摆线、等距曲线第六章键、花键、无键和销连接第18页二、胀紧联接如图为弹性环联接——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12.5~17°，另外要求内、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，装拆方便，有时受到结构尺寸的限制。Z1型第六章键、花键、无键和销连接第19页GB/T5867-1986规定了5种型号：传递转矩时：传递轴向力时：转矩、轴向力联合作用时：][TmTZ1~Z5型m——涨套的额定载荷系数][aaFmF][200022aaFmdTF第六章键、花键、无键和销连接第20页销连接(pin)定位销——主要用于零件间位置定位，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第六章键、花键、无键和销连接第21页圆柱销(cylindricalpin,straightpin)——不能多次的装拆（否则定位精度下降）圆锥销(conicalpin,taperpin)——1：50锥度，可自锁，定位精度较高，允许多次装拆，且便于拆卸特殊型式销——带螺纹锥销，开尾锥销,弹性销，开口销，槽销和开口销等多种形式销的材料：35、45（开口销为低炭钢）同键][80][pMPa第六章键、花键、无键和销连接第22页过盈联接一、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——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——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，现大多由螺栓代替第六章键、花键、无键和销连接第23页二、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。第六章键、花键、无键和销连接第24页复习思考题1、平键联接的可能失效形式为。①疲劳点蚀；②弯曲疲劳破坏；③胶合；④压溃、摩损、剪切破坏等2、楔键联接与平键联接相比，前者对中性。①好；②差；③相同；④无法比较3、半圆键联接具有特点。①对轴强度削弱小；②工艺性差、装配不方便；③调心性好；④承载能力大4、若采用单键强度不够，需双键连接，键的位置应如何布置？5、渐开线花键的定心方式有哪些？6、花键联接与平键联接相比，有哪些特点？第六章键、花键、无键和销连接第25页习题如图所示的凸缘半联轴器及圆柱齿轮，分别用键与减速器的低速轴相联接。试选择两处键的类型及尺寸，并校核其联接强度。已知轴的材料为45号钢，传递的转矩T=1000N·m，齿轮用锻钢制成，半联轴器用灰铸铁制成，工作时有轻微冲击。