机械设计键、花键及销联接.docVIP

PAGE  PAGE ９ 第六章：键、花键和销联接 主要内容 键连接类型与结构 平键连接的设计 花键连接、销连接及型面连接的基本概念 重点难点 键连接的类型与结构 平键连接的选用和强度校核 § 6 – 1 键 联 接 【功能】 主要用于实现轴与轴上零件之间的周向固定，并且传递转矩。其中有些类型的键还可以实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。 【设计内容】 键是标准件。我们的任务是：选择键的类型、尺寸；键槽的公差和表面粗糙度；必要时校核键联接的强度。 一. 键联接的类型及特点 1．平键联接 【工作原理】键的两侧面是工作面，工作时，靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩。键的上表面与轮毂的键槽底面间则留有间隙。 优点：结构简单、装拆方便、对中性较好，在冲击、变载下不易松脱，应用广泛。常用于精度和转速较高或承受冲击、变载的场合。 缺点：不能承受轴向力，对轴上零件不能起到轴向固定的作用。 平键分为：普通平键，薄型平键—静联接；导向平键，滑键—动联接 1）普通平键 A型（圆头）—指状铣刀加工键槽，轴向固定较好；键的圆头部分不能充分利用，键槽端部应力集中较大。 B型（平头）—圆盘铣刀加工键槽。克服了上述缺点，但键在键槽中的轴向固定不好。 C型（单圆头）—用于轴端与轴上零件的联接。 2）薄型平键 键较薄，厚度约为普通平键的60% ? 70% ，也分为圆头、平头和单圆头。 【特点】传递的转矩较小 【应用】常用于薄壁结构、空心轴及径向尺寸受限制的场合。 3）导向平键 导向平键较长，用螺钉固定在轴上的键槽中，轴上零件可沿导向键作轴向移动。为了便于装拆，在键上设有起键螺纹孔。 4）滑键 当所需导向键太长时，由于制造困难，宜采用滑键。滑键固定在轮毂上，轮毂带动滑键在轴槽中移动。 2．半圆键联接 【工作原理】与平键相同，同样是工作面受挤压。 【特点】键可以在键槽中摆动，以适应键槽的斜度；工艺性好，装配方便。对轴的强度削弱较大。 【应用】适用于轻型机械；尤其是锥形轴端联接。 3．楔键联接 【工作原理】键的上下面是工作面。键和键槽均具有1：100的斜度。装配后，键就楔紧在轴和轮毂的键槽中。靠键的楔紧作用来传递转矩。 【特点】可承受单向的轴向载荷；联接可靠。当有较大的冲击、振动转矩时，仍能保证联接的可靠性。缺点：偏心、偏斜 【应用】要求毂类零件定心度不高、低转速的场合 普通楔键—圆头、平头和单圆头 钩头楔键—钩头用于拆卸，安装在轴端时，应加防护罩 4．切向键联接 【工作原理】是由一对楔键组成的。工作面是两个楔键沿斜面拚和后的相互平行的上下两窄面。装配时，将两个楔键分别从轮毂的两端打入。工作时，靠工作面上的挤压力和轴与轮毂间的摩擦力来传递转矩。 【特点】 能传递很大的转矩。由于工作面上的压力是沿轴的切线方向作用。 一个切向键只能传递单向转矩，两个切向键才能传递双向转矩。两个切向键的夹角为120°? 130°。原因是：为了不致严重削弱轴的强度。 【应用】常用于重型机械中，轴的直径?100mm。 大型带轮，大型飞轮，大型齿轮及大型绞车的卷筒等。 二. 键的选择和平键联接的强度计算 1. 键的选择 类型：根据键联接的结构特点、使用要求和工作条件。 尺寸：截面尺寸b?h按轴的直径d由标准中选定；长度L按轮毂的长度选定—键长等于或略短于轮毂的长度。L亦应符合标准规定的长度系列。 一般轮毂的长度可取为L′? (1.5 ? 2) d 2. 键联接的强度计算 平键联接的强度计算 主要失效形式是：工作面被压溃；除非严重过载，一般键不会被剪断。 挤压强度条件： ?p=???p? （6–1） 导向平键和滑键联接的强度计算 主要失效形式是：工作面过渡磨损 强度条件： p=???p? （6–2） （限制压强，防止过度磨损） 式中： T—转矩，N?mm d—轴的直径，mm h—键的高度，mm l—键的工作长度，mm。圆头l = L – b；方头l = L；L键的公称长度，mm；b键的宽度，mm。 ??p?—许用挤压应力，Mpa；键、轴、轮毂三者中的最弱者。 ?p?——许用压强，Mpa；键、轴、轮毂三者中的最弱者。 【强调】 如果一个键不能满足强度条件，可采用双键。两平键相隔180°布置。两楔键相隔90°? 120°。强度计算时按1.5个键计算。（考虑到载荷分布的不均匀性） 键的长度?2.25d时，按2.25d计；一般键长?(1.6?1.8)d 虽然两个式子的形式完全一样，但是表示的物理意义不同。键的材料为强度极限不低于600 Mpa的钢，45钢。 半圆键的强度计算和平键相同。 § 6 – 2 花 键 联 接 一．花键联接的类型、特点和应用 花键联接是由外花键和内花键组成。 花键的工作面是齿侧面。靠工作面的相互挤压，传递转矩。 【优点】齿数较多而