毕业设计：键连失效分析与改进.docVIP

绪论 1.1键联接的概述 目前,国内外机械工程设计中键联接与花键联接已被广泛应用,并已形成标准化和系列化。但是,它们均存在一定的缺点和局限性,因而,不断补充、完善、发展和改造它们非常必要。在各种轴毅联接中, 键联接具有简单紧凑、装拆方便和成本低廉等特点, 因此是最常用的联接型式。因键是标准零件, 故传统设计主 要是根据键联接时结构特点、使用要求和工作条件选定键的类型, 然后由轴毅尺寸从标准中选定键的剖面尺寸及长度, 最后进行强度校核。传统方法的不足是速度慢且趋于保守(尺寸大), 故其经济性差。 键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，如齿轮、带轮、联轴器与轴的连接，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动导向。键在机械行业中的各种轴毅联接中, 根据类型不同有不同的用途，键联接具有结构简单、装卸方便和成本低廉的特点，因而得到广泛应用。 1.2键联接的分类 键连接可以分为松键连接、紧键连接和花键连接三大类。 键是标准件，分为平建、半圆键、楔键和切向键等。 花键联接分为：矩形花键、渐开线花键、三角形花键。 平键 普通平键与薄型平键 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。分圆头A、方头B、半圆头C三种型式 导向平键与滑键 导向平键分为圆头和方头两种一般用螺钉固定在轴槽中，导向平键与轮毂的键槽采用间隙配合，轮毂可沿导向平键轴向移动。 半圆键 靠键与键槽侧面的挤压传递转矩。键在槽中能绕键的几何中心摆动，可以自动适应轮毂上键槽的斜度。 楔键 楔键的上下面是工面，键的上表面有1100的斜度，轮毂键槽的底面也有1100的斜度，主要靠摩擦力传递转矩 切向键 由一对楔键组成的，装配时，将两键楔紧。键的两个窄面是工作面 花键联接 矩形花键 分为外径、内径、侧面等定心方式。 渐开线花键 齿廓为渐开线，齿形定心圆柱面定心外径定心 三角形花键 内花键齿为三角形 外花键齿为渐开线（α=45°） 加工方便，定心方式：齿侧定心 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，易串动（轴向），不能承受轴向力。导向平键用于轴上零件轴向移动量不大的场合,如变速箱中的滑移齿轮滑键用于轴上零件轴向移动量较大的场合工艺性好，装配方便，尤其适用于锥形轴与轮毂的联接轴槽对轴的强度削弱较大。只适宜轻载联接。一般用于轻载,适用于锥形轴楔键楔键楔键薄型楔键罩由两个斜度为1:100的楔键组成。其上下两面(窄面)为工作面,其中一面在通过轴心线的平面内。工作面上的压力沿轴的切线方向作用,能传递很大的转矩一组切向键只传递一个方向的转矩,传递双向转矩时,需用两组互成120o～135o的切向键用于载荷很大,对中要求不严的场合花键齿侧面为工作面——适用于动、静联接特点：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。 1.4键联接的不足 键和键槽径向跳动，轴向窜动，时间久了就会磨损。键连接对连接件产生切口效应，影响工件的承载能力和使用寿命有多种方法可用于TRIZ工具及方法的描述,流程图是可用方法之一,如图2-1所示。该图不仅描述了各种工具之间的关系,也描述了产品创新中的问题。应用TRIZ的第一步是对给定的问题进行分析;如果发现存在冲突,则应用原理去解决;如果问题明确,但不知道如何解决,则应用效应去解决;第三种选择是对待创新的技术系统进行进化过程的预测。之后是评价。最后是实现。该过程可采用传统手工方法实现,也可采用计算机软件辅助实现。功能分析的目的是从完成功能的角度,而不是从技术的角度分析系统、子系统、部件。该过程包括裁剪(trimming),即研究每一个功能是否必需,如果必需,系统中的其它元件是否可完成其功能。设计中的重要突破、成本或复杂程度的显著降低,往往是功能分析及裁剪的结果。 原理是获得冲突解所应遵循的一般规律。有技术与物理两种冲突。技术冲突是指传统设计中所说的折衷,即由于系统本身某一部分的影响,所需要的状态不能达到。物理冲突指一个物体有相反的需求。TRIZ引导设计者挑选能解决特定冲突的原理,其前提是要按标准参数确定冲突。 预测又称为技术预报。TRIZ确定了8种技术系统进化的模式。当模式确定后,系统、子系统及部件的设计应向高一级的方向发展。 效应指应用本领域,特别是其它领域的有关定律解决设计中的问题。如采用数学、化学、生物及电子等领域中的原理,解决机械设计中的创新问题。 该阶段将所求出的解与理想解进行比较,确信所作的改进不仅满足了用户需求,而且推进了产品创新。TRIZ中的特性传递(Feature Transfer)法可用于将多个解进