键与花键、无键连接和销连接

§5-6键、花键、无键连接和销联接键联接键是一种标准件，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常用键：普通平键、半圆键、钩头楔键普通平键半圆键钩头楔键一、键连接主要类型：平键、半圆键、楔键、切向键1）普通平键用于静联接，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。1、平键工作面(b)(a)(c)(d)普通平键：圆头—A型（常用）—键顶上面与毂不接触有间隙方头—B型—常用螺钉固定半圆头—C型（端铣刀加工）—用于轴端与轮毂联接工作面(b)(a)(c)(d)A型B型C型滑键——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、单圆头用于薄臂结构、空心轴等径向尺寸受限制的联接3）导向平键与滑键——用于动联接，即轴与轮毂之间有相对轴向移动的联接2、半圆键1）工作原理：键侧挤压、键剪切传扭矩2）特点：优点：键在槽中可摆动，适应轮毂槽底斜度对中性好、装配方便、适应锥形轴端缺点：键槽深，对轴削弱大3）应用：轻载、锥形轴端联接半圆键联接3、楔键1）工作原理：键上表（毂槽底）面为1：100斜度斜面键上、下表面工作，挤压楔紧、摩擦传扭2）特点：优点：轴上零件的轴向定位，承受较小轴向力缺点：楔键破坏轴上零件对中性3）应用：对中精度要求不高、载荷平稳、低速场合方头）钩头楔键普通楔键圆头）4、切向键1）、工作原理：切向键由两个1：100斜度的楔键组成组合后上、下平行表面工作，其中之一在轴截面内，工作面挤压、轴与轮毂间的摩擦传扭矩2）、特点：优点：传递载荷大缺点：切向键破坏轴上零件对中性3）、应用：对中精度要求不高、载荷大的重型机械中，如：大型飞轮、矿用卷扬机卷筒等切向键联接（单向传动）（双向传动）工作面1:100斜面失效形式：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(推导图)a)挤压强度条件为：PdPkldTlkTlkN][2000/10002允许传递的扭矩：PkldT][21T——扭矩（Nm）k——工作高度k=h/2d——轴径（mm）l——工作长度A型键：l=L-bB型键：l=LC型键：l=L-b/2L——公称长度二、键联接的强度校核b）剪切强度条件][2000/10002bldTblTblNd2、半圆键联接强度校核][2000/10002bldTblTblNd强度不够时，措施：1）双键，180°布置（按1.5个键计算）三键，120°布置2）增大轴径d↑3）增长L↑，但轮毂长↑受力不利4）改用花键三、花键联接花键联接是由多个键齿与键槽在轴和轮毂孔的周向均布而成花键齿侧面为工作面——适用于动、静联接一、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，各键齿受力较均匀花键孔花键轴花键联接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2、花键类型按齿形分：①矩形花键矩形花键联接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，应用广泛工作面定心面矩形花键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，优先采用三角形花键——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二、花键联接的设计计算设计：选花键类型→按轴径定花键尺寸→验算联接强度工作面定心面渐开线花键失效形式：①键齿的压溃（静联接）②磨损（动联接）③齿根剪断hCCdmNdD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）无花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。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，但加工要求较高，应用受限制。dLDl圆锥销圆柱销开口销销连接返回§10-12销联接定位销——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。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，右图销套安全销圆柱销——不能多于装拆（否则定位精度下降）圆锥销——1：50锥度，可自锁，定位精度较高，允许多于装拆，且便于拆卸特殊型式销——带螺纹锥销，开尾锥销（右图）弹性销，开口销，槽销和开口销等多种形式过盈联接一、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（左图）——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（右图）——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1234二、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。例题1已知减速器中某直齿圆柱齿轮安装在轴的两个支承点间，齿轮和轴的材料都是锻钢，用键构成静联接。齿轮的精度为7级，装齿轮处的轴径d＝70mm，齿轮轮毂宽度为100mm，需传递的转矩T=2200N·m，载荷有轻微冲击。试设计此键联接。解1.选择键联接的类型和尺寸一般8级以上精度的齿轮有定心精度要求，应选用平键联接。由于齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（A型）。根据d=70mm从标准表10-9中查得键的截面尺寸为:宽度b=20mm，高度h＝12mm。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L＝90mm（比轮毂宽度小些）。2．校核键联接的强度p][p][lk键、轴和轮毂的材料都是钢，由表10-10查得许用挤压应力=100～120MPa，取其平均值，=110MPa。键的工作长度=L-b=90-20＝70mm，键与轮毂键槽的接触高度＝0.5h＝0.512＝6mm。由式（6-43）可得110][7.14970706102200210233PPkldTMPal可见联接的挤压强度不够。考虑到相差较大，因此改用双键，相隔180º布置。双键的工作长度=1.570=105mrn。由式（6-43）可得110][8.99701056102200210233ppkldTMPa(合适)键的标记为：键2060GB1066-76（一般A型键可不标出“A”，对于B型或C型键，须将“键”标为“键B”或“键C”）。