键联接设计.ppt

第十五章轴毂联接设计,151键联接设计,152花键联接设计,联接分类,轴毂联接的功能主要是实现轴与轴上零件的周向固定并传递转矩，有些还能实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。,151键联接设计,一、键联接的主要类型和工作原理,平键联接,半圆键联接,楔键联接,切向键联接,一）平键联接,工作原理键的上表面和轮毂槽底之间留有间隙，两侧面为工作面，依靠侧面受挤压传递运动和转矩。,优点:结构简单，装拆方便，易加工，对中性好,缺点：不能实现轴上零件的轴向固定,应用：广泛,普通平键用于静联接,导向平键和滑键用于动联接,结构形式,单圆头(C型),圆头(A型),平头(B型),指状铣刀，固定良好，轴槽应力集中大,盘铣刀，应力集中小，紧定螺钉固定,指状铣刀，用于轴端,1、普通平键,标记实例：圆头普通平键(A型):键16100GB/T1096-2000,平头普通平键(B型):键B16100GB/T1096-2000,单圆头普通平键(C型):键C16100GB/T1096-2000,特点：静联接，周向固定，传递转矩T；不能承受轴向力及轴向固定。,布置：采用双键时，相隔180安置。,2、导向平键和滑键,零件可以在轴上移动，构成动联接。,结构特点：长度较长，需用螺钉固定。,为便于装拆，制有起键螺孔。,（1）导向平键,（2）滑键,移动距离大时，采用滑键。,动联接，键固定在毂上，一起沿键槽移动。,采用双键时，不能相隔180,应位于轴的同一母线上。,2、布置,1、特点1）静联接，定心好，装配方便；2）键的摆动适应毂键槽的斜度；3）侧面为工作面，传T，不能传轴向力；4）特别适于锥形轴端；5）对轴的强度削弱大，用于轻载。,二）半圆键联接,三）斜键联接,只能用于静联接。键的一个工作面为斜面：斜度1:100,工作面：上下表面，两侧面有间隙靠摩擦和互压传载：传递T和承受单向轴向力,1、楔键,采用双键时，相隔90120安置。,类型：普通楔键、钩头楔键（方便拆卸）,结构特点：键的上表面有1:100的斜度，轮毂槽的底面也有1:100的斜度。,缺点：定心精度不高,应用：只能应用于定心精度不高，载荷平稳和低速的联接。,工作面：上、下两面靠互压传载，有一个面必须与轴线共面。,2、切向键,两个单面斜楔构成,注意：一个切向键只能单向传动，当双向传递扭矩时，需要两个切向键分布成120130。,应用：切向键联接能传递很大的转矩，但对轴的强度削弱较大，故常用于直径大于100mm，对中要求不高而载荷较大的重型机械。,a）单向传动,b）双向传动,二、键的选择,由轴径d,由轮毂长,类型尺寸：（bh）L,1.类型选择键的类型应根据联接的结构特点、使用要求和工作条件来选择。,2.尺寸选择,普通平键：键长L轮毂长度B，一般可取L=B-（510）mm，并按标准长度系列确定。,导向平键：根据轮毂长度及其滑动距离来确定。,注意：键的尺寸由结构确定，而不是由强度确定。,普通平键的主要尺寸,3.键槽尺寸标注,三、键联接的强度校核,（1）平键联接受力分析,联接工作面（侧面）受挤压力F,式中：T转矩，Nmmd轴的直径，mm,键的截面受剪力,1.平键联接的强度校核,（2）失效形式及计算准则,静联接（普通平键联接）：进行较弱零件工作面挤压强度计算，即pp,动联接（导向平键联接）：进行较弱零件工作面耐磨性计算，即pp,较弱零件工作面被压溃（通常为轮毂）（静联接）较弱零件工作面过度磨损（动联接）键剪断（过载才发生）,（3）平键联接的强度校核计算,普通平键联接工作面挤压强度条件：,导向平键联接工作面耐磨性条件：,p、p联接工作表面挤压应力、许用挤压应力，MPa,p、p联接工作表面的压强、许用压强，MPa,式中：,k键与轮毂接触高度，mm，kh/2。,l键的接触长度，mm,T转矩，Nmm,d轴的直径，mm,（4）强度的方法,若pp，可采用如下措施：,（1）键长L，但Lmax=（1.61.8)d，否则承载不均。（2）采用双键，相隔180布置，考虑承载不均，校核强度时按1.5个键计算。,单键联接能传递的转矩很有限，当传递的转矩较大、而又不能增加键的长度时，可用多键来提高联接的承载能力。如图示双键、三键，但这样会严重削弱轴的强度。,两个平键组成的联接,三个平键组成的联接,2.半圆键联接的强度校核,失效形式为键剪断和工作面被压溃。,剪切强度条件：,挤压强度条件：,b键宽，mm,许用切应力，MPa,式中：l键的工作长度，mm，取l=L（键的公称长度）,一、花键联接的特点与类型选择,152花键联接设计,花键联接是由周向均布多个键齿的轴与带有相应键齿槽轮毂孔配合而成的可拆联接。,结构特点：沿周向均布多个键齿。齿侧为工作面。,优点：,1）齿槽浅，齿根应力集中小，对轴和轮毂的强度削弱小；,2）键齿对称布置，齿多接触面积大，承载能力高；,3）定心精度高，对中性和导向性好。,缺点：需要专门加工设备和工具，制造成本高。,应用：用于定心精度要求高，载荷大的动、静联接。,-制造容易，应用最广。,-用于高强度联接。,-用于薄壁零件联接。,矩形花键,渐开线花键,三角形花键,1、矩形花键,（1）矩形花键的参数及尺寸系列,主要参数及尺寸：键齿数z、小径d、大径D、键齿宽B,轻系列用于轻载或静联接中系列用于重载或动联接,尺寸系列：,花键的规格：用z（齿数）d（小径）D（大径）B（齿宽）表示。,（2）矩形花键的规格及标记,标记：包括花键的参数、尺寸及其公差带符号、国标号。,例如：z=6、d=28mm、D=32mm、B=7mm花键的表示方法为：,花键副标记：,内花键:628H732H107H11GB1144-87,外花键:628f732a117d10GB1144-87,（3）矩形花键的定心方式,矩形花键的定心方式有三种a)小径定心国家标准规定首先采用，定心精度高。如图示。b)大径定心定心精度不高。c)齿侧定心用于定心精度要求不高，载荷大的情况，要求齿侧受力均匀处。,2、渐开线花键,与渐开线齿轮相比，花键齿短，齿根宽，不产生根切的最小齿数较少。,定心方式：齿形定心-具有自动定心作用，受力均匀。,特点：制造工艺性好，精度高，齿根强度高，易于定心。常用于传递大扭矩和大轴径的场合。=45的花键工作面高度较小，承载能力较低，多用于载荷较轻，直径较小的静联接。特别适用于薄壁零件的联接。,压力角为30：齿形定心，承载能力大,压力角为45：齿数多，模数小，用于轻载。特别适用于轴和薄壁零件的连接,设各齿压力的合力作用在平均半径rm处，用不均匀系数修正，则花键联接的强度条件为：,静联接：,动联接：,二、花键联接强度计算,失效形式：工作面被压溃（静联接）工作面过度磨损（动联接）,一般只验算挤压强度和耐磨性。,各齿载荷分布不均系数，取=0.70.8；,z花键齿数；,L键齿的工作长度，mm；,h齿面