键、花键、无键连接和销连接.ppt

第六章 键、花键、无键连接和销连接,6-1 键 连 接 6-2 花键连接 6-3 无键连接 6-4 销 连 接,功能: 主要实现轴与轴上零件的轴向固定并传递转矩，有些 还能实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。,6-1 键 连 接,一、键连接的类型及特点 二、键的选择及强度计算,键是标准件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，有时也作导向零件用。,一、键连接的类型及特点:,（1）、平键连接 （2）、半圆键连接 （3）、楔键连接 （4）、切向键连接,键连接的主要类型有：,按用途,平键分为： 、普通平键 、薄型平键 、导向平键 、滑 键,（1）、平键连接：,横截面是正方形或矩形，两侧面是工作面，顶面与轮毂上键槽底面有间隙。靠键与键槽侧面挤压传递转矩。,应用最广的键,、普通平键:,特点：对中性好，安装方便。,分类：按端部形状，圆头(A)、平头(B)、单圆头(C)。,A型平键 B型平键 C型平键,用于静连接,指状铣刀铣键槽：,用于加工圆头或单圆头平键的键槽。,圆盘铣刀铣键槽,用于加工平头键的键槽。,、薄型平键：,A型 B型 C型,传递转矩能力较低，适用空心轴、薄壁轮毂或只传递运动的轴毂连接。,特点：标准薄型平键的高度约为普通平键的60%70%。,分类：按端部形状，圆头(A)、平头(B)、单圆头(C)。,、导向平键：,用于轮毂移动距离不大的场合。,特点：一般用螺钉固定于轴，键与轮毂键槽采用间隙配合， 轮毂可作轴向移动。,分类：按端部形状，圆头(A)、平头(B)。,A型 B型,A型 B型,、滑键：,应用于轮毂轴向移动距离较大的场合。,特点：滑键固定在轮毂上，可随轮毂一起沿轴向移动。轴上 应铣出较长的键槽。,结构：固定方式而定。,（2）、半圆键连接：,半圆键,特点：键在槽中能绕键几何中心摆动，以适应轮毂键槽底面 的斜度。,两侧面为工作面，工作时，靠键与键槽侧面的挤压传递转矩。,适用轻载连接或锥形轴端与轮毂连接。,（3）、楔键连接：,楔键分类：,、普通楔键：圆头(A)、平头(B)、单圆头(C)。,、钩头楔键：,(圆头)A型 (平头)B型 (单圆头)C型,楔键连接特征：,楔键的上表面及轮毂键槽底面各有 1：100的斜度。 键的上、下两面为工作面，键与键 槽的两侧面不接触； 靠键与键槽之间及轴与轮毂之间的 摩擦力来传递转矩。,钩头楔键连接,仅适用于对中要求不严格，不受冲击振动或变载荷的低速轴的连接中。 楔键最好用于轴端，尤其是钩头楔键，用于不能从轮毂的另一端将键打 出的场合。,普通楔键中的平头、单圆头及钩头楔键，在轮毂装好后，将键放入 键槽并打紧，所以轴上的键槽要长些。 普通楔键中的圆头楔键，先把键放入轴上键槽中，然后打紧轮毂。,（4）、切向键连接：,切向键,切向键连接特征：,工作面是两楔键沿斜面拼合后相互 平行的两窄面； 靠工作面上的挤压力和轴与轮毂之 间的摩擦力来传递转矩； 键槽对轴的削弱较大，常用于直径 大于100mm的轴上； 一个切向键，只传递单向转矩；传 递双向转矩时，必须用两个切向 键，其夹角为120130。,二、键的选择及强度计算：,1、键的选择 （1）、类型选择 （2）、尺寸选择,2、键连接强度计算 （1）、平键连接的强度计算 （2）、半圆键的强度计算 （3）、楔键的强度计算 （4）、切向键连接简化强度计算,3、使用键连接时应注意的问题,（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择。,、传递载荷的大小：,（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择。,、传递载荷的大小： 、轴上零件是否沿轴向移动及移动距离：,（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择。,、传递载荷的大小： 、轴上零件是否沿轴向移动和滑动距离： 、对中性要求：,（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择。,、传递载荷的大小： 、轴上零件是否沿轴向移动和滑动距离： 、对中性要求： 、按键是否有轴向固定作用：,（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择。,、传递载荷的大小： 、轴上零件是否沿轴向移动和滑动距离： 、对中性要求： 、按键是否有轴向固定作用： 、按键装在轴上的位置：,（2）、尺寸选择 ：,A型平键尺寸示意图,截面尺寸(键宽b键高h)与长度L。,原则：,（1）、平键连接的强度计算：,、受力分析： 平键受转矩T作用 键的侧面受挤压 截面aa受剪切,、失效形式：,工作面被压溃 键被剪断,、强度计算：,假定挤压应力在键长上和高度上均匀分布。 则：,按工作面上挤压应力校核。,平键连接传递的转矩：,普通平键连接(静连接),导向平建连接和滑键连接(动连接),按工作面上压力校核。,注意：,若一个平键不能满足轴所传递转矩要求：,考虑载荷分布不均，强度计算按1.5个键计算。,可在轴与轮毂连接处180的方向上，再布置一个平键(两个键对称分布,这样布置对轴上零件的键槽没有方向要求)。,（2）、半圆键的强度计算：,键的剪切强度条件：,、受力分析：,、失效形式：,、强度计算：,按工作面的挤压应力校核：,（3）、楔键的强度计算:,、受力分析：,、失效形式：,、强度计算：,沿键的工作长度 及沿键宽度 上的压力分布情况发生变化，压力合力不再通过轴心。,则，楔键连接的挤压强度条件：,设压力沿键长均匀分布，沿键宽三角形分布。 取,键与轴对轴心的受力平衡条件：,强度计算：,y,x,b,T,（4）、切向键连接强度计算(简化)：,、受力分析：,、失效形式：,、强度计算：,把键与轴看成一体。,主要是工作面被压溃。,假定压力在键的工作面上均匀分布。 取,轴心受力平衡条件：,则，切向键连接的挤压强度条件：,式中： 键的倒角。 键槽深度， ；取 。,由,3、使用键连接时应注意的问题：,当强度不够时，可用两个键来进行连接； 键的长度不易过长，一般应(1.61.8)d； 用双键时，平键最好轴向相隔180； 两个半圆键布置在轴的同一条母线上； 两个楔键应布置在沿轴线相隔90120； 考虑两键载荷分配不均，强度校核只按1.5个键算。,6-2 花键连接,一、花键连接的特点 二、花键连接的组成及类型 三、花键连接的计算,花键连接由具有多个键齿的轴和有相应凹槽的毂孔组 成。适用于载荷较大，定心精度要求较高的静连接和动连接。,一、花键连接的特点：,1、优点： （1）、键齿和键槽均匀分布，连接受力均匀； （2）、轮毂上各齿间凹槽较浅，齿根应力集中较小， 对轴、轮毂强度削弱较小； （3）、齿数多，总接触面积大，可承受较大载荷； （4）、对中性好； （5）、导向性好； （6）、可用研磨方法来提高加工精度。,2、 缺点： （1）、齿根处，仍有应力集中； （2）、成本高，需用专门设备加工。,3、 用途： 适用于载荷较大，定心要求较高的静连接和动连接。,二、花键连接的组成及类型：,(1)、组成：由内花键和外花键组成：,(2)、类型：已标准化。 按其截面的齿形，可分为：,1、矩形花键 2、渐开线花键 3、三角花键,内花键,外花键,花键连接,1、矩形花键：,外径定心 内径定心 齿侧定心,矩形花键的定心方式：,按键齿数目和齿高，规定四个尺寸系列：,内、外径定心,定心精度不高，但利于压力在各齿侧接触面均布，适于传递较大的转矩。,定心精度高，适于对中性要求高的连接。,齿侧定心,（1）、轻 系 列,1、矩形花键：,外径定心 内径定心 齿侧定心,矩形花键的定心方式：,按键齿数目和齿高，规定四个尺寸系列：,内、外径定心,定心精度不高，但利于压力在各齿侧接触面均布，适于传递较大的转矩。,定心精度高，适于对中性要求高的连接。,齿侧定心,（1）、轻 系 列 （2）、中 系 列,1、矩形花键：,外径定心 内径定心 齿侧定心,矩形花键的定心方式：,按键齿数目和齿高，规定四个尺寸系列：,内、外径定心,定心精度不高，但利于压力在各齿侧接触面均布，适于传递较大的转矩。,定心精度高，适于对中性要求高的连接。,齿侧定心,（1）、轻 系 列 （2）、中 系 列 （3）、重 系 列,1、矩形花键：,外径定心 内径定心 齿侧定心,矩形花键的定心方式：,按键齿数目和齿高，规定四个尺寸系列：,内、外径定心,定心精度不高，但利于压力在各齿侧接触面均布，适于传递较大的转矩。,定心精度高，适于对中性要求高的连接。,齿侧定心,（1）、轻 系 列 （2）、中 系 列 （3）、重 系 列 （4）、补充系列,2、渐开线花键：,根据齿廓分度圆压力角分类：,特点：,、与矩形花键比，齿根较厚，应力集中较小，连接强度较高； 、有一定自动定心作用； 、花键轴用加工齿轮方法，加工花键孔的拉刀制造成本较高； 、用于载荷较大、定心要求较高及尺寸较大的连接。,定心：,主要以渐开线齿形定心。,3、三角花键：,（1）、特点：,齿数较多，而齿较细，键强度较高； 花键孔齿形为三角形，而花键轴的齿 形为分度圆压力角等45的渐开线。,（2）、定心方式：,花键轴的内径与外径处都存在径向间隙。,用于轻载、直径小的静连接，尤其是轴与薄壁零件的连接。,齿侧面定心,（3）、用途：,三、花键连接的计算：,通常先选类型和定心方式，再按轴的直径从标准中查出 尺寸，必要时，作强度校核。,1、失效形式：,通常按工作面的挤压应力进行强度计算。,齿面压溃或磨损，齿根剪断或弯断。,主要,2、设计准则：,静连接,动连接,静连接,动连接,通常按工作面的压力进行条件性强度设计。,3、强度计算：,静连接：,动连接：,假设： 载荷沿齿侧接触面上均匀分布，各齿所受压力的合力作用在平均直径 处。,齿间载荷分布不均匀系数,则，花键连接的强度条件：,传递转矩：,0.7 0.8,花键连接许用挤压应力、许用压力可查表,6-3 无键连接,一、定义：,凡轮毂与轴的连接，如不用键或花键，统称无键连接。,二、分类：,1、型面连接 2、过盈连接 3、弹性环连接,1、型面连接:,（1）、定义：,柱形型面连接,锥形型面连接,（2）、分类：,利用非圆截面的轴与相应轮毂孔配合构成的连接。,根据轴与毂孔的形状，常用：,三维图,柱形型面连接,锥形型面连接,此外，型面连接也采用方形、六方形等截面形状。,各类型面连接,优点： 装拆方便；传递转矩时对中良好；可传递较大的转矩。 缺点： 加工比较复杂，最后工序多要在专用机床磨削加工。,(3)、型面连接特点：,2、过盈连接：,（1）、定义：,（2）、特点：,优点： 结构简单，定心好，承载能力高，承载变载和冲击性能好，可避免零件因开键槽而被削弱。 缺点： 配合面加工精度要求较高，装配不便。,为便于装配，通常在被连接零件上加工倒角或锥面。,利用零件间的过盈配合形成的连接。,可用压入、温差或液压等方法装配，通过过盈使配合面产生一定压力，并靠产生的摩擦力来传递转矩或轴向力。,3、胀紧连接（弹性环连接）：,（1）、定义：,轴和毂孔间放置的内、外锥面贴合的弹性钢环。,一个胀套连接,两个胀套连接,利用轴、毂孔和锥形弹性环之间接触面上产生的摩擦力来传递转矩和轴向力。,（2）、常见结构：,胀套,三维图,一个胀套连接,两个胀套连接,（3）、特点和用途：,特点： 、弹性环连接的定心性好； 、装拆方便； 、承载能力高； 、可避免零件因键槽等原因而削弱； 、有密封作用和安全保护作用； 、配合表面的制造精度要求较高。 用途： 胀紧连接在船用螺旋桨中常用。,6-4 销连接,一、定义： 标准件，常用材料是钢。可用作连接，定位零件或安全 保险装置的零件。 （1）、定位销： 用来固定零件之间的相对位置。 （2）、连接销： 指用于连接的销，可传递不大的载荷； （3）、安全销： 指作为安全装置中的过载剪断元件的销。,二、类型：,（1）、圆柱销 （2）、圆锥销 （3）、槽 销 （4）、销 轴 （5）、开口销 （6）、定位销 （7）、安全销,（1）、圆柱销：,靠过盈配合固定在销孔中。多次拆装后，销的定位 精度及可靠性会降低。,圆柱销连接,圆柱销,（2）、圆锥销：,具有1：50锥度，受横向力时，可以自锁。圆锥销安装方 便，定位精度高，能经多次拆装，不影响定位精度。,圆锥销连接,、开尾圆锥销 、端部带螺纹的圆锥销,、开尾圆锥销：,将开口撑开，保证销不会松脱，适用于有冲击、振动场合。,开尾圆锥销,、端部带螺纹的圆锥销：,螺尾圆锥销 内螺纹圆锥销,这种销可用于盲孔或拆卸困难的场合。,(3)、槽销：,沿母线方向开有三条沟槽，将销压入孔后，沟槽产生