《机械设计基础》第八章 键联接和销联接

机械设计基础《机械设计基础》机械设计基础第八章键联接和销联接8.1概述动联接静联接可拆联接：键联接销联接螺纹联接小过盈联接焊接铆接粘接大过盈联接不可拆联接：•联接的组成联接的类型机械联接一般由被联接件和联接件组成，有些时候被联接件之间进行直接联接，并无独立的联接件。静联接：•联接的目的动联接：各种运动副实现机械运动便于机械的制造、装配、运输、安装和维护，降低成本。机械设计基础8.2键连接的类型8.2.1松键联接键是一种标准零件，通常用来实现轴与轴上零件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移动的导向。松键联接依靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩。键的上表面与轮毂上的键槽底部之间留有间隙，键不会影响轴与轮毂的同心精度。键联接根据装配时是否预紧，可分为松键联接和紧键联接。松键联接具有结构简单、装拆方便、定心性好等优点，因而应用广泛。这种键不能实现传动件的轴向固定。松键联接包括平键、半圆键和花键联接。机械设计基础1．平键联接平键载面为矩形，平键的两个侧面是工作面。平键又可分为普通平键、导向平键（导键）和滑动平键（滑键）三种单圆头键多用于轴端。普通平键有圆头（A型）、方头（B型）和单圆头（C型）三种结构型式，如图所示。（1）普通平键联接机械设计基础A型键轴向定位好，应用广泛，但轴上键槽端部的应力集中较大。C型键只能用于轴端。A、C型键的轴上键槽用立铣刀切制。B型键的轴上键槽用盘铣刀铣出。B型键避免了圆头平键的缺点，单键在键槽中的固定不好，常用紧定螺钉进行固定。圆头方头单圆头机械设计基础（2）导向平键联接键用螺钉固定在轴槽中，键与毂槽为间隙配合，故轮毂件可在键上作轴向滑动，此时键起导向作用。为了拆卸方便，键上制有起键螺孔，拧入螺钉即可将键顶出。导向平键用于轴上零件移动量不大的场合，如变速箱中的滑移齿轮与轴的联接。导向平键与普通平键结构相似，但比较长，其长度等于轮毂宽度与轮毂轴向移动距离之和。机械设计基础(3)滑键联接当零件滑移的距离较大时，因所需导向平键的长度过大，制造困难，故宜采用滑键。滑键比较短，固定在轮毂上，而轴上的键槽比较长，键与轴槽为间隙配合，轴上零件可带键在轴槽中滑动。滑键主要用于轴上零件移动量较大的场合，如车床光杠与溜板箱之间的联接。机械设计基础2．半圆键联接用于轴和轮毅之间的静联接，键的两个侧面为工作面，半圆键联接传递转矩的原理和平键相同，轴上的键槽用半径与键相同的盘状铣刀加工，因而键在槽中可绕其几何中心摆动，以适应轮毂键槽的斜度。这种联接的优点是工艺性较好，缺点是轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，一般用于传递转矩不大的锥形轴或轴端的轻载联接。机械设计基础8.2.2紧键联接１．楔键联接键的上表面与轮毂上键槽的底面各有1:100的斜度，键楔入键槽后具有自锁性，可在轴、轮毂孔和键的接触表面上产生很大的楔紧力，工作时靠摩擦力实现轴上零件的周向固定并传递转矩，同时可实现轴上零件的单向轴向固定，传递单方向的轴向力。楔键联接会使轴上零件与轴的配合产生偏心，故适用于精度要求不高和转速较低的场合。常用的有普通楔键和钩头楔键。机械设计基础２．切向键联接切向键由一对普通楔键组成，装配时将两键楔紧，窄面为工作面，其中与轴槽接触的窄面过轴线，工作压力沿轴的切向作用，能传递很大的转矩。一对切向键只能传递单向转矩，传递双向转矩时，需用两对切向键，互成120°~135°分布。（图中未画出轮毂零件）切向键对中性较差，键槽对轴的削弱大，适用于载荷很大，对中性要求不高的场合，如重型及矿山机械。机械设计基础8.3平键联接的尺寸选择和强度校核平键是标准件，选择的一般步骤是：先根据轴和轮毂联接的结构、使用条件和性能要求等选择键的类型；再根据轴的直径，从标准中选取键的尺寸；最后进行键联接的强度计算。8.3.1平键的类型选择选择平键的类型时应考虑以下因素：平键所联接的结构、使用特性及工作条件；所要传递的转矩大小、载荷性质、转速高低；轴上的零件是否需要沿轴线作轴向滑动、滑动距离的长短；对中性的要求；键是否需要具有轴向固定等。平键联接的性质和应用如表。机械设计基础8.3.2平键的尺寸选择参见表8-28.3.3平键联接的失效形式和强度校核计算普通平键联接属于静联接，其主要的失效形式是健和轴及轮毂上的键槽三者中最弱者的工作面被压溃。导向平键联接和滑键联接属于动联接，其主要失效形式为工作面过度磨损。静联接（普通平键联接）的挤压强度条件为4pThld＝≤P（MPa）机械设计基础动联接（导向平键和滑键联接）的比压强度条件为4Tphld＝≤P（MPa）表8-3键联接的许用挤压引力[σp]和许用比压[p]载荷性质许用应力联接方式零件材料静载荷轻微冲击大冲击钢120～150100～12060～80[σp]/MPa、静联接铸铁70～8050～6030～45[p]/MPa动联接钢504030如果校核后键联接的强度不够，在不超过轮毂宽度的条件下，可适当增加键的长度，单键的长度一般不应超过2.25d，否则载荷沿键长方向的分布将很不均匀；或者相隔180°安装2个平键，因考虑制造误差引起的载荷分布不均，只能按1.5个键作强度校核。机械设计基础8.4花键联接8.4.1花键联接特点花键联接是由带键齿的花键轴（外花键）和带键齿槽的轮毂（内花键）组成，工作面是齿侧面，可用于静连接或动连接。此联接在结构上可以近似看成多个均布的平键连接。花键联接的联接处载荷均匀，承载能力高，定心性和导向性好，对轴的削弱小，但齿根仍有应力集中，加工花键需专门的设备和刀具，成本高。机械设计基础花键按齿形可分为矩形花键和渐开线花键，其特性如下。8.4.2花键联接的类型类型特点应用按齿高不同分为轻系列和中系列，轻系列用于静联接和轻载联接；中系列用于中等载荷。为小径定心，定心精度高，定心稳定性好，能用磨削的方法消除热处理后的变形。广泛应用于飞机、汽车、拖拉机、机床、农业机械及一般传动装置中。齿廓为渐开线，应力集中小，齿根强度高。可用制造齿轮的方法来加工，同一把滚刀或插刀可加工模数相同、齿数不同的内、外花键，精度高、互换性好。为齿形定心，受载时齿上有径向分力，能起自动定心作用，使各齿受载均匀，寿命长。用于载荷较大、定心精度要求高以及尺寸较大的联接。机械设计基础8.4.3花键联接的选择和强度校核花键联接的计算与平键联接的计算相似，首先选择键的类型，查出标准尺寸，再做强度校核。花键的受力情况也和平键类似，其可能的失效形式为：齿面被压溃（静联接）或过度磨损（动联接），因此只对联接进行挤压强度或耐磨性计算。花键的强度条件为：2pmTkzldh＝≤P2mTPkzldh＝≤P静联接动联接花键联接的许用挤压应力、许用压强（MPa）见下表机械设计基础许用挤压应力、许用压强联接工作方式使用和制造情况齿面未经热处理齿面经热处理不良30～5040～70中等60～100100～140[σp]静联接良好80～120120～200不良15～2020～35中等20～3030～60空载下移动的动联接良好25～4040～70不良——3～10中等5～15[p]在载荷作用下移动的动联接良好10～20注：（1）使用和制造不良指受变载荷、有双向冲击、振动频率高和振幅大、润滑不良（对动联接）、材料硬度不高或精度不高等。（2）同一情况下，[σp]或[p]的较小值用于工作时间长和较重要场合。（3）花键材料的抗拉极限不低于600Mpa。机械设计基础8.5销联接销是标准的联接件，按结构可分为圆柱销和圆锥销等，按用途可分为定位销、联接销和安全销。被联接件上的销孔一般要进行配作，并进行铰削，销与孔多为过渡配合。圆柱销配合精度高，但不宜经常装拆，否则会降低定位精度或紧固性。圆锥销有1:50的锥度，定位精确，装拆方便，具有自锁性，可多次装拆。销的材料常用35钢和45钢，并进行淬火处理。定位销联接销安全销8.5.1销联接的类型、特点及应用机械设计基础根据销的结构形式有：圆柱销、圆锥销、槽销、销轴和开口销等。槽销销轴和开口销开尾圆锥销圆柱销圆锥销内螺纹圆锥销销的类型很多，且销均已标准化，销联接的类型取决于销的类型。定位销一般都不受载荷或只受很小的载荷，定位销的类型和尺寸有联接的结构或根据经验从标准中选取即可，一般也不做强度校核。但要注意，同一接合面上适用的定位销数目不得少于2个，否则不能起定位作用。销埋入一个被联接件的长度应大于（1～2）d；两个小之间的距离应尽可能远些，以提高定位精度。联接销的直径可根据联接结构的特点、工作要求，按照经验或规范选定。联接销要承受载荷，一般先选择其类型和尺寸，必要时按照剪切强度条件和挤压强度条件进行校核计算。设计联接销的链接结构时，应当者注意安装后不易松脱和装拆方便。机械设计基础8.5.2销联接的强度计算安全销是安全装置中的重要元件，在机器过载时应当被剪断，否则不起安全保护作用。因此，安全销的直径应按照过载时被剪断的强度条件来确定。设计安全销的联接结构时，应当考虑销被剪断后不易飞出和易于更换；为避免销被剪断时损坏孔壁，可在销孔内加销套。销联接的强度计算公式见课本表8-5机械设计基础谢谢观看