机械设计题库-键、花键和销联接.pdf

1 键、花键、销联接 一选择题 (1) 图 6-1 所示零件1 和 2 采用了B 联接。 A. 平键B. 楔键C. 切向键 图 6-1 (2) 传递轴向力可用C 联接。 A. 普通平键B. 半圆键C. 楔键D. 切向键 (3) 与平键联接相比，楔键联接的主要缺点是D 。 A. 键的斜面加工困难B. 楔紧后在轮毂中产生初应力 C. 键安装时易损坏键D. 轴和轴上零件对中性差 (4) 轴上键槽用盘铣刀加工的优点是C ，这种键槽应采用F 键。 A. 装配方便B. 对中性好C. 减小应力集中 D. 圆头E. 单圆头F. 方头 (5) 型面曲线为摆线或等距曲线的型面联接与平键联接相比，下列中不是型面联接的优点是 D 。 A. 对中性好B. 轮毂孔的应力集中小 C. 装拆方便D. 切削加工方便 (6) 当轮毂轴向移动距离较小时，可以采用C联接。 A. 普通平键B. 半圆键C. 导向平键D. 滑键 (7) 普通平键联接的主要用途是使轴与轮毂之间C 。 A. 沿轴向固定并传递轴向力B. 沿轴向可作相对滑动并具有导向作用 C. 沿周向固定并传递转矩D. 安装与拆卸方便 (8) 某变速齿轮需在轴上频繁移动，拟采用矩形花键联接，若两联接表面硬度均大于50HRC，该联接 宜采用B 定心方式。 A. 大径B. 小径C. 齿侧D. 任意 2 (9) 键的长度主要是根据B 来选择。 A. 传递转矩的大小B. 轮毂的长度C. 轴的直径 (10) 确定普通平键剖面尺寸hb的依据是B 。 A. 轴的转矩B. 轴的直径C. 轴的材料 (11) 已知铸铁带轮与轴用平键联接，则该键联接的强度主要取决于A的挤压强度。 A. 带轮材料B. 轴的材料C. 键的材料 (12) 已知普通平键键宽为b，键长为L，其强度校核公式为 102 p 3 p kld T ， 对于 A 型平键式中l为B 。 A. LB. LbC. Lb/2 (13) 平键是 (由 A、B 中选 1) A ，其剖面尺寸一般是根据(由 C、D、E、F 中选 1) D 按标准选 取的。 A. 标准件B. 非标准件C. 传递转矩大小 D. 轴的直径E. 轮毂长度F. 轴的材料 (14) 在下列轴一级联接中，定心精度最高的是A 。 A. 平键联接B. 半圆键联接C. 楔键联接D. 花键联接 (15) 半圆键联接当采用双键时两键应D 布置。 A. 在周向相隔90B. 在周向相隔120 C. 在周向相隔180D. 在轴向沿同一直线 (16) 对于采用常见的组合和按标准选取尺寸的平键静联接，主要失效形式是A ，动联接的主要 失效形式则是B。 A. 工作面的压溃B. 工作面过度磨损 C. 键被剪断D. 键被弯断 (17) 一般情况下平键联接的对中性精度B 花键联接。 A. 相同于B. 低于C. 高于D. 可能高于、低于或相同于 (18) 设平键联接原来传递的最大转矩为T，现欲增为T5.1，则应A 。 A. 安装一对平键B. 将轴直径增大到1.5 倍 C. 将键宽增大到1.5 倍D. 将键高增大到1.5 倍 (19) 设计键联接的几项主要内容是： 1) 按轮毂长度选择键长度；2) 按使用要求选择键的类型；3) 按轴的直径查标准选择键的剖面尺寸； 4) 对键进行必要的强度校核。具体设计时一般顺序是B。 3 A. 2 1 3 4 B. 2 3 14 C. 1 3 2 4 D. 3 4 21 (20) 为了楔键装拆的方便，在B 上制出D 的斜度。 A. 轴上键槽的底面B. 轮毂上键槽的底面C. 键的侧面 D. 1：100 E. 1：50 F. 1：10 (21) 半圆键联接的主要优点是B ，其键槽多采用D 加工。 A. 键对轴的削弱较小B. 工艺性好、键槽加工方便 C. 指状铣刀 (指形铣刀 ) D. 圆盘铣刀 (22) 矩形花键联接常采用的定心方式是C 。 A. 按大径定心B. 按侧面 (齿宽 )定心 C. 按小径定心D. 按大径和小径共同定心 (23) 两级圆柱齿轮减速器的中间轴上有两个转矩方向相反的齿轮，这两个齿轮宜装在 A 。 A. 同一母线上的两个键上B. 同一个键上 C. 周向间隔180 的两个键上D. 周向间隔120 的两个键上 (24) 1) 机床刀架手轮轮毂与丝杠轴端之间宜用C ； 2)锥轴伸与小带轮联接宜选用C ；3) 间歇工作的滑移齿轮与轴联接宜选用B ；4)汽车的高速、中载传动轴宜选用A 。 A. 渐开线花键联接B. 导向键联接 C. 半圆键联接D. 钩头楔键联接 (25) 由相同的材料组合，相同轴径，相同的毂长和工作条件下，下列的键或花键联接能传递转矩最小 的是E 。 A. A 型平键B. 30 压力角渐开线花键C. B 型平键 D. 矩形花键E. 45 压力角渐开线花键 (26) C键适用于定心精度要求不高、载荷较大的轴毂静连接。 A. 平键B. 花键C. 切向键D. 半圆键 (27) B 键适用于定心精度要求高、载荷大的轴毂静连接或动连接。 A. 平键B. 花键C. 切向键D. 半圆键 (28) 普通平键剖面尺寸根据B 来选择。 A. 传递力矩的大小B. 轴的直径C. 键的材料D. 轮毂的长度 (29) B 键对轴削弱最大。 A. 平键B. 半圆键C. 楔键D. 花键 4 (30) 当正常工作时，轴与轮毂之间有较长距离的相对移动，这时以采用C连接为宜。 A. 普通平键B. 半圆平键C. 滑键D. 切向键 (31) 楔键和切向键通常不宜用于B的连接。 A. 传递较大转矩B. 要求准确对中C. 要求轴向固定D. 要求轴向滑动 (32) D 键对轴削弱最小。 A. 平键B. 半圆键C. 楔键D. 花键 (33) 推荐用的普通平键连接强度校核的内容主要是A。 A. 校核键侧面的挤压强度B. 校核键的剪切强度 C. A、B 两者均需校核D. 校核磨损 (34) 平键 B2080 GB/T 1096 2003 中， 2080 是表示C。 A. 键宽轴径B. 键高轴径C. 键宽键长D. 键宽键高 (35) D 不能列入过盈配合连接的优点。 A. 结构简单B. 工作可靠 C. 能传递很大的转矩和轴向力D. 装配很方便 (36) 在渐开线花键中，连接是靠D 。 A. 齿侧定心B. 内径定心C. 外径定心D. 齿形定心 (37) 矩形花键采用B 定心方式。 A.D大径B. d小径C. b齿宽 (38) 采用两个平键时，一般设在相隔C ；采用两切向键时，两键应相隔B 。 A. 0 B. 120 C. 180 (39) 楔键联接可以实现轴与轮毂的C 。 A. 轴向固定B. 周向固定C. 同时做轴向和周向固定 (40) 标准平键的承载能力通常取决于C 。 A. 键的剪切强度B. 键的弯曲强度 C. 键联接工作表面挤压强度D. 轮毂的挤压强度 (41) 花键联接的强度取决于C 强度。 A. 齿根弯曲B. 齿根剪切 C. 齿侧挤压D. 齿侧接触 (42) 一齿轮与直径mmd70的轴段采用平键相联接，平键的标记为：键20 80GB1096-79 ，齿轮分 度圆直径mmd200 2 ，圆周力kNF5，则键联接产生的挤压应力为C MPa(见图 6-2)。 5 A. 31.75 B. 36.44 C. 39.68 D. 48.59 图6-2 二填空题 (1) 平键分为普通平键、导向平键和滑键3 种。 (2) 普通平键用于静联接，导键和滑键用于动联接。 (3) 考虑轮毂与轴之间是否有相对运动，半圆键用于静联接，楔键用于静联接。 (4) 花键联接按齿形不同可分为矩形和渐开线两种。 (5) 一般情况下平键用于静联接其失效是工作面压溃、磨损或挤压，用于动联接则失效是工作面 磨损或压溃、过度磨损。 (6) 一组切向键能传递单方向轴向力。 (7) 双向工作的轴应选用两组切向键 (每组由两个斜键组成)。 (8) 楔键联接当采用双键时，两键应在周向相隔90 120 或 90 135 布置。 (9) 普通平键联接当采用双键时两键在周向应相隔180 (度 )布置；用双楔键联接时两键在周向应相隔 90 120 布置；半圆键联接采用双键时则布置在同一母线上。 (10) 锥形薄壁零件的轴毂静联接宜选用45 渐开线形花键。 (11) 切向键传递双向转矩时应安装两对反向的，且相隔90 120 布置的切向键。 (12) C 型平键的端部形状是一端（半）圆头、一端方头，适用于轴端处使用。 (13) 普通平键标记键16100 GB/T 1096 2003 中， 16 代表键宽，100 代表公称长度。它常 用作轴毂连接的周向固定。 (14) 一轴颈截面上布置了两个普通平键，传递扭矩为T=150Nm，在进行强度验算时，若仍按一个 平键来计算，则只需将传递的扭矩改为100 Nm 即可。 (15) 在平键连接中，静连接应验算挤压强度；动连接应验算耐磨性强度。 (16) 楔键连接，既可传递扭矩，又可承受单向轴向载荷，但容易破坏轴与轮毂的对中性。 (17) 半圆键的侧面为工作面，当需要用两个半圆键时，一般布置在轴的同一条母线上。 (18) 普通平键有圆头、方头和单圆头三种，其中单圆头键用于轴的端部。 (19) 销钉连接的主要用途是固定零件之间的相对位置。 6 (20) 销按形状可分为圆柱销和圆锥销两种，在多次装拆的地方常选用 圆锥销。 (21) 切向键连接必须成对使用，只能传递单方向圆周力。 (22) 过盈连接是利用轮毂与轴之间存在过盈量靠摩擦传递载荷的一种连接。 (23) 过盈连接同轴性好， 对轴的削弱少，耐冲击的性能好，对配合面加工度要求高。 (24) 选择普通平键时，键的截面尺寸(hb)是根据轴径d查标准来确定；普通平键的工作面是键 两侧面。 (25) 平键联接中，键两侧面是工作面；楔形键联接中，上下两表面是工作面；平键联接中， 导向平衡、 滑键用于动联接。 (26) 在平键联接中，静联接应验算挤压强度；动联接应验算耐磨强度。 三判断题 (1) 普通平键的定心精度高于花键的定心精度。(F) (2) 切向键是由两个斜度为1：100 的单边倾斜楔键组成的。(T) (3) 45 渐开线花键应用于薄壁零件的轴毂联接。(T) (4) 导键的失效形式主要是剪断。(F) (5) 滑键的主要失效形式不是磨损而是键槽侧面的压溃。(F) (6) 在一轴上开有双平键键槽(成 180 布置 )，如此轴的直径等于一花键轴的外径(大径 )，则后者对轴的 削弱比较严重。(F) (7) 楔键因具有斜度所以能传递双向轴向力。(F) (8) 楔键联接不可以用于高速转动零件的联接。(T) (9) 切向键适用于高速轻载的轴毂联接。(F) (10) 平键联接中轴槽与键的配合分为松的和紧的，对于前者因工作面压强小，所以承载能力在相同条 件下就大一些。(F) (11) 45渐开线花键只按齿侧定心。(T) (12) 斜键因带有斜度打入键槽的轴毂间有摩擦力，因此它只是靠轴与孔之间的摩擦传转递矩的。 (F) (13) 传递双向转矩时应选用两个对称布置的切向键(即两键在轴上位置相隔180 )。(F) (14) 虽然平键侧面分别置于轴槽和毂槽中，但因键的高度小于宽度且键不倾斜，所以键侧面上压力分 布很均匀，计算所用的公式不属于条件性计算式。(F) (15) 普通平键是标准件。(T) (16) 花键连接的承载能力应按其齿侧面的挤压强度计算。（T） 7 (17) 标准平键连接的承载能力，通常取决于键的剪切能力。（F） (18) 普通平键的设计中，若采用一个平键时，强度不够，就应该采用两个按180 中对称布置的平键。 （T） (19) 一个平键连接能传递的最大转矩为T，则安装一对平键能传递的转矩为T2。（F） (20) 楔键在安装时要楔紧，故定心性能好。（F） (21) 渐开线花键的键齿是渐开线齿形，靠内外齿的啮合传动进行工作。（F） (22) 平键是利用键的侧面来传递载荷的，定心性能较楔键好。（T） (23) 同一键连接采用两个楔键时，应120 布置。（T） (24) 导向平键是利用键的上面与轮毂之间的动配合关系进行导向的。（F） (25) 销连接只能用于固定连接件间的相对位置，不能用来传递载荷。（F） (26) 平键的剖面尺寸是按轴的直径选择的，如强度校核发现不行，则应加大轴的直径以便加大键的剖 面尺寸。（F） (27) 平键的剖面尺寸是根据剪切和挤压强度来设计的。（F） (28) 普通平键的长度是根据轴的工作转矩来设计的。（F） (29) 花键连接具有受力不均匀、对轴与毂的强度削弱大、对中性与导向性好的特点。（F） (30) 型面连接是靠非圆柱表面的轴与毂的配合传递动力；过盈配合连接是靠轴毂装配时的过盈量产生 的压力所引起的摩擦力矩来传递动力。（ T） (31) 普通平键可以分为圆头(A) 型、方头 (B型)、单圆头 (C型 )，其中 A、C型可以承受轴向力，B型不能 承受轴向力。(F) (32) 普通平键的设计中， 若采用一个平键时， 强度不够，就应该采用两个按180 对称布置的平键。(T) 四设计计算题 (1) 图 6-3 所示减速器的低速轴与凸缘联轴器及圆柱齿轮之间分别采用键联接。已知轴传递的转矩 mNT1100，齿轮的材料为锻钢，凸缘联轴器材料为HT200，工作时有轻微冲击，联接处轴及轮毂尺 寸如图示。试选择键的类型和尺寸，并校核联接的强度。 图 6-3 8 解： (1) 左键：键MPaMPa pp 5538.5211020C1096T/GB， 右键：键MPaMPa pp 11049.6380251096T/GB， (2) 有一公称尺寸，bdDz为736408 的 45 钢矩形花键，齿长mml80，经调质处理， 使用和制造条件中等，能否用来传递 1 TmN1600的转矩 ? 解：TmN1600N1634m，能。 (3) 试校核A 型普通平键联接铸铁轮毂的挤压强度。已知键宽mmb18，键高mmh11，键 (毂) 长mmL80，传递转矩mNT840，轴径mmd60，铸铁轮毂的许用挤压应力 MPa p 80。 解：如答图1 所示。 答图 1 1) 键的工作长度 (接触长度 )l(或记为 l )，对于 A 型平键 mm621880bLl 2) 能传递的最大转矩 80606211 4 1 4 1 p hldTmN840mN4.818mm818400N 3) 结论：该A 型平键联接不安全。 附 1.楔键的传递转矩公式 pmax 6 12 1 dbblT 式中lb、为楔键的宽度和工作长度。 附 2.平键、楔键的键槽剖面尺寸（mm）如下： 轴径d键宽b键高h 6575 20 12 7585 22 14 键的长度系列为：，90，100， 110，125，。 9 (4) 图 6-4 所示转轴上直齿圆柱齿轮采用平键联接。已知传递功率P=5.5kW ，转速n=200rmin，联 接处轴及轮毂尺寸如图所示，工作时有轻微振动，齿轮用锻钢制造并经热处理。试确定键联接的尺寸，并 校核其联接强度。 附：取平键hb=1610，其长度系列 (mm)56 ，63， 70，80 图 6-4 解：平键（ A 型） 参见题图，取mm70L 键的工作长度mm541670bLl 200 5.5 1055.91055.9 66 n P TmN6.262mmN262625 M P a9.38 505410 106 .26244 3 p hld T p ，安全。 (5) 如上图所示转轴上锥齿轮采用半圆键联接。已知传递功率P=5.5kW ，转速n=200rmin，联接处 轴及轮毂尺寸如图所示，工作时有轻微振动，齿轮用锻钢制造并经热处理。试确定键联接的尺寸，并校核 其联接强度。 提示：半圆键强度计算公式为： bldT 2 1 及kldT P 2 1 上式中：T表示轴传递的转矩，单位为Nm； k表示半圆键与轮毂接触高度； d表示轴径，单位为mm； P 表示许用挤压应力，对减速箱中的键经热处理后工作于中等使用情况时， P （ 130180）MPa； b表示半圆键的宽度，单位为mm； L表示半圆键的长度，单位为 mm； 10 表示许用切应力，取90MPa。 附：取半圆键1013，其名义长度L=31.4mm，k=3mm。 解： （ a）按键的剪切强度 bld T2 对于锥轴上的半圆键仍取L作为键的工作长度，即mm4.31Ll M P a44 384.3110 106 .2622 3 ,安全。 （ b）按键的挤压强度 MPa7.146 384 .313 106 .26222 3 kld T p ，尚安全。 (6) 图 6-5 所示刚性凸缘联轴器允许传递最大转矩 mNT1000 ， 载荷稳定，联轴器的材料为HT200 。 试选择平键，并校核强度。若强度不足时，应采取哪此措施? 图 6-5 解： 确定平键的类型及尺寸。 依据题意及轴颈d=55mm，采用普通平键，其剖面尺寸b=16mm，h=10mm。参照毂长l=100mm 及 键的长度系列，取键长L=90mm 为宜。其规定标记为：键1690 GB/T 1096 2003。 挤压强度校核计算。 键接触长度mmbLl741690 MPa dhl T 28.98 741055 10100044 3 p MPa p 70 所以键的强度不合格，轮毂槽与键的侧面有压溃的危险。为了提高挤压强度，可使用花键连接。 (7) 在一直径mmd80的轴端， 安装一钢制直齿圆柱齿轮(如图 6-6所示 )，轮毂宽度dL5.1 1 ，工作 时有轻微冲击，试确定平键的尺寸，并计算其传递的最大转矩。 11 图6-6 解： 1）查 GBl096 79，按mmd80，选用平键剖面为1422hb； 2）mmdLL120805 .15 .1选键长mmL110(标准系列 )； 3） 采用双圆头键，其工作长度 mmbLl8822110 ； 4） 根据下表知MPa100 p 。 键联接的许用挤压力、许用应力 许用挤压应 力、许用压力 联接工作方式 键或毂、轴的 材料 载荷性质 静联接轻微冲击冲击 P 静联接 钢120150 100120 60 90 铸铁7080 5060 30 45 p动联接钢50 40 30 5） 按式 102 p 3 p kld T 得： mmNkldT2464102/10080088145. 0102/ 33 pmax (8) 如图 6-7所示为变速箱中的双联滑移齿轮，传递的功率KWP4，转速n=250r/min。齿轮在空载 下移动，工作情况良好。轴与毂的键齿面硬度为HRC30。试选择花键类型、尺寸，并校核连接的强度。 图6-7 12 解： 1）查机械设计手册，按mmd40，选用矩形花键，小径定心： 871144740368 10 11 11 10 7 7 GB d H a H f H 2）算平均直径mmDdd382/ )4036(2/ )( m 3）齿侧工作高度mmcdDh6.12 .02 2 3640 22/)( 4）计算扭矩mmNnPT152800/1055.9 6 5）查动联接许用压力 p ，按空载移动，工况良好，HRC=30 如下表得：MPa7040 p 。 许用挤压应力、 许用压力 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 p 静联接 不良 中等 良好 3550 60100 80120 4070 100400 120200 p 空载下移动的 动联接 不良 中等 良好 1520 2030 2540 2035 3060 4070 在载荷作用下 移动的动联接 不良 中等 良好 - - - 310 515 1020 6）按式 102 p m 3 p zhld T 计算得