内蒙古工业大学机械设计课件第六章

第六章键、花键连接§6-1键连接一、键连接的功能、分类、结构型式及应用键连接的类型：平键、半圆键、楔键、切向键键的功用：键是一种标准件，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。1、平键工作原理：两侧面为工作面，靠键与键槽的挤压和键的剪切传递转矩；特点：结构简单、装拆方便、对中性好，但不能承受轴向力，对轴上零件不能起到轴向固定作用。轴上的键槽用盘铣刀或指状铣刀加工；轮毂键槽用拉刀或插刀加工。分类：普通平键、薄型平键、导向平键、滑键静连接动连接1）普通平键：圆头—A型（常用）—键顶面与轮毂不接触，有间隙方头—B型—常用螺钉固定单圆头—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、单圆头用于薄壁结构、空心轴等径向尺寸受限制的连接3）导向平键与滑键——用于动连接，即轴与轮毂之间有相对轴向移动的连接滑键——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，多用于高精度连接。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，工作时靠其侧面的挤压来传递扭矩。优点：工艺性好，装配方便，适用于锥形轴与轮毂的连接缺点：轴上键槽对轴的强度削弱较大，只适宜轻载连接。3、楔键连接工作原理：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。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连接，变载下易松动。钩头只用于轴端连接，如在中间用键槽应比键长2倍才能装入，且要罩安全罩。类型：普通楔键：圆头、平头、单圆头钩头楔键4、切向键两个斜度为1:100的楔键连接，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转矩。二、键的选择和键连接强度计算1、键的选择1）类型选择：根据键连接的结构特点、使用要求和工作条件选定。2）尺寸选择：符合标准规格和强度条件来选定。键的尺寸：截面尺寸与长度b×h×L2、键连接的强度计算挤压强度条件：][102p3pkldTTdFFb][1023pkldTp导向平键和滑键强度条件：[p]－键、轮毂、轴三者中最弱材料的许用压力，MPaT－传递的转矩，N·mk－键与轮毂键槽的接触高度，mml－键的工作长度，mmd－轴的直径，mm[σp]－键、轮毂、轴三者中最弱材料的许用挤压应力，MPa磨损－导向平键、滑键（动连接）失效形式：压溃（剪断）－普通平键（静连接）（1）平键连接强度计算：][102p3pkldTk－键与轮毂键槽的接触高度，查标准，mml－键的工作长度，近似取键的公称长度，mm（2）半圆键连接强度计算：TdFFb强度不够时，采取的措施：平键：双键，180°布置（按1.5个键计算）半圆键：双键，布置在同一母线上（按1.5个键计算）键的长度：L≤（1.6～1.8）d，不宜太长L2.25d时，多余部分不承载§6-2花键连接1、组成：外花键、内花键2、特点：平键在数目上的增多一、类型、特点和应用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）可以采用磨削的方法提高加工精度及连接质量。优点：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；缺点：1）齿根仍有应力集中；2）需要专门的加工设备，成本高。3、应用场合：适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的连接。4、花键类型(按齿形分)①矩形花键定心方式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。②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，有利于各齿均载，应用广泛。轻系列：承载能力较小，静连接或轻载连接。中系列：中等载荷连接。压力角α不同，分为：30°：齿顶高为0.5m，m为模数45°：齿顶高为0.4m，m为模数二、花键连接的设计计算设计过程：选花键类型→按轴径定花键尺寸→验算连接强度失效形式：①键齿的压溃（静连接）②磨损（动连接）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。挤压强度条件：][102pm3pzhldT动联接（耐磨性条件）：][102m3pzhldTp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）作业p1126-4对中性对中性好对中性不好