第6章键花键无键联接销联接--机械设计课件.pdf

青岛科技大学专用潘存云教授研制 6 6 1 键联接键联接 第六章 键 花键 无键联接和销联接第六章 键 花键 无键联接和销联接 6 6 2 花键联接 6 花键联接 6 3 无键联接 6 无键联接 6 4 销联接销联接 青岛科技大学专用潘存云教授研制 青岛科技大学专用潘存云教授研制 普通 平键 结构 普通 平键 结构 单圆头单圆头 C型型 圆头圆头 A型型 平头平头 B型型 用指状铣刀加工 固定良好 轴槽应力集中大 用盘铣刀加工 轴的应力集中小 用于轴端 用指状铣刀加工 固定良好 轴槽应力集中大 用盘铣刀加工 轴的应力集中小 用于轴端 普通平键应用最广 普通平键应用最广 A型型B型型 C型型 盘铣刀盘铣刀 薄型平键薄型平键的高度为普通平键的的高度为普通平键的60 70 也分圆头 平 头 单圆头三种 传递扭矩能力低 常用于薄壁结构 空心轴等径向尺寸受限制的场合 也分圆头 平 头 单圆头三种 传递扭矩能力低 常用于薄壁结构 空心轴等径向尺寸受限制的场合 青岛科技大学专用潘存云教授研制 青岛科技大学专用潘存云教授研制 青岛科技大学专用潘存云教授研制 青岛科技大学专用潘存云教授研制 表表6 1 普通平键和键槽尺寸 普通平键和键槽尺寸 GB1095 79 GB1096 79 A型型B型型 C型型 b h R b 2 C 45 或或r1 L LL b h b t d t b t1 d t1 标记实例 标记实例 圆头普通平键圆头普通平键 A型型 键键16 100 GB1096 79 方头普通平键方头普通平键 B型型 键键B16 100 GB1096 79 单圆头普通平键单圆头普通平键 C型型 键键C16 100 GB1096 79 d 青岛科技大学专用潘存云教授研制 d b h C或或r L t t1 半径半径r 续表续表6 1 键的尺寸 键槽 轴的直径 自 键的尺寸 键槽 轴的直径 自 6 8 2 2 6 20 1 2 1 8 10 3 3 0 16 0 25 6 36 1 8 1 4 0 08 0 16 10 12 4 4 8 45 2 5 1 8 12 17 5 5 10 56 3 0 2 3 17 22 6 6 0 25 0 4 14 70 3 5 2 8 0 16 0 25 22 30 8 7 18 90 4 0 3 3 30 38 10 8 22 110 5 0 3 3 38 44 12 8 28 140 5 0 3 3 44 50 14 9 0 4 0 6 36 160 5 5 3 8 0 25 0 4 50 58 16 10 45 180 6 5 4 3 58 65 18 11 50 200 7 0 4 4 65 75 20 12 56 220 7 5 4 9 75 85 22 14 63 250 9 0 5 4 0 6 0 8 0 4 0 6 青岛科技大学专用潘存云教授研制 青岛科技大学专用潘存云教授研制 3 楔键联接和切向键联接 结构特点 楔键联接和切向键联接 结构特点 键的上表面有键的上表面有1 100的斜度 轮毂槽的底面也有 的斜度 轮毂槽的底面也有1 100的斜 度 的斜 度 缺点 缺点 定心精度不高 定心精度不高 应用 应用 只能应用于定心精度不高 载荷 平稳和低速的联接 只能应用于定心精度不高 载荷 平稳和低速的联接 安装时用 力打入 安装时用 力打入 工作面工作面 青岛科技大学专用潘存云教授研制 d 类型类型 普通楔键 钩头楔键 普通楔键 钩头楔键 钩头是用来拆卸用的 拆卸空间拆卸空间 斜度斜度1 100 在重型机械中常采用切向键在重型机械中常采用切向键 一对楔键组成 一对楔键组成 装配时将两楔键楔紧 键的窄面是工作面 所产生 的压力沿切向方向分布 当双向传递扭矩时 需要 两对切向键分布成120 130 窄面 工作面 窄面 工作面 青岛科技大学专用潘存云教授研制 d 二 平键联接的强度校核二 平键联接的强度校核 键的材料 键的材料 B 370 Mpa的碳素钢 常用的碳素钢 常用45钢 键的截面尺寸 钢 键的截面尺寸b h查表选取 长度查表选取 长度L参照轮毂长 度从标准中选取 键的主要失效形式 压溃 磨损 参照轮毂长 度从标准中选取 键的主要失效形式 压溃 磨损 动联接动联接 剪断 剪断 L b h 2 1 平键联接的强度 平键联接的强度 p S Ft d 2 h 2 l T p MPa MPa d h l 4T l L b l L 一般不会出现 d 挤压应力 挤压应力 b A型型 b B型型 l 青岛科技大学专用潘存云教授研制 青岛科技大学专用潘存云教授研制 青岛科技大学专用潘存云教授研制 一 花键联接的类型 特点和应用一 花键联接的类型 特点和应用 1 均匀受力 均匀受力 6 6 2 花键联接花键联接 结构特点 结构特点 沿周向均布多个键齿 齿侧为工作面 沿周向均布多个键齿 齿侧为工作面 组成 组成 外花键 内花键 外花键 内花键 优点 优点 2 对轴的削弱程度小对轴的削弱程度小 3 载能力高载能力高 齿数多 总接触面积大 4 轴上零件与轴的对中性好 轴上零件与轴的对中性好 对高速及精密机器很重要 5 导向性好导向性好 对动联接很重要 6 可用磨削方法提高加工精度及 联接质量 可用磨削方法提高加工精度及 联接质量 因齿槽浅 齿根应力集中小 轴和轮毂直接而均匀制出齿与槽 缺点 缺点 齿根仍有应力集中 需专 用设备制造 成本高 齿根仍有应力集中 需专 用设备制造 成本高 青岛科技大学专用潘存云教授研制 应用 应用 定心精度要求高 载荷大 或经常滑移的联接 定心精度要求高 载荷大 或经常滑移的联接 类型类型 制造容易 应用最广 制造容易 应用最广 用于高强度联接 用于高强度联接 用于薄壁零件联接 矩形花键 键开线花键 三角形花键用于薄壁零件联接 矩形花键 键开线花键 三角形花键 1 矩形花键 矩形花键 轻系列 轻系列 轻系列的承载能力较小 多用于静联接和 轻载联接 轻系列的承载能力较小 多用于静联接和 轻载联接 按齿高的不同 矩形花键的齿型尺寸在标准中规定了两个系列 中系列 中系列 中系列用于中等载荷的联接 中系列用于中等载荷的联接 定心方式 定心方式 小径定心小径定心 精度高 稳定性好 精度高 稳定性好 青岛科技大学专用潘存云教授研制 2 渐开线花键 渐开线花键 分为分为 30 45 两种 对应的齿顶高分别为 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 两种 对应的齿顶高分别为 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 定心方式 齿形定心齿形定心 具有自动定心作用 受力均 匀 具有自动定心作用 受力均 匀 45 30 h 0 5m h 0 4m df df 特点 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 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 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 青岛科技大学专用潘存云教授研制 设各齿压力的合力作用在平均半径设各齿压力的合力作用在平均半径rm处 取不均匀系 数 处 取不均匀系 数 0 7 0 8 则花键联接所能传递的扭矩为 静联接 则花键联接所能传递的扭矩为 静联接 T zhlrm p 动联接 动联接 T zhl rm p p l为接触长度 为接触长度 h为齿面工作高 度 为齿面工作高 度 h D d 2 2C rm D d 4 C为齿顶倒圆半 径 为齿顶倒圆半 径 D 2 d 2 h rm C C Ft 二 花键联接强度计算 失效形式 二 花键联接强度计算 失效形式 工作面被压溃 静联接 工作面过渡磨损 动联接 一般只验算挤压强度和耐磨性 工作面被压溃 静联接 工作面过渡磨损 动联接 一般只验算挤压强度和耐磨性 青岛科技大学专用潘存云教授研制 静联接 动联接 花键联接强度条件 静联接 动联接 花键联接强度条件 p MPa MPa zh ldm 2T p p 2T p MPa MPa zh ldm 不良 不良 35 50 40 70 表表6 2 花键联接的许用挤压应力 花键联接的许用挤压应力 p 和许用压强 和许用压强 p 联接工作方式 齿面未经热处理 齿面经热处理 联接工作方式 齿面未经热处理 齿面经热处理 p 或 或 p 中等 中等 60 100 100 140 良好 良好 80 120 120 200 动联接 动联接 p 空载下移动 静联接 空载下移动 静联接 p 工作条件 动联接 工作条件 动联接 p 在载荷下移动 在载荷下移动 不良 不良 15 20 25 35 中等 中等 20 30 30 60 良好 良好 25 40 40 70 不良 不良 3 10 中等 中等 3 15 良好 良好 10 20 青岛科技大学专用潘存云教授研制 6 6 3 无键联接无键联接 型面联接是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与 相同轮廓的毂孔配合以传递运动和转矩的可拆联接 它是无键联接的一种型式 型面联接是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与 相同轮廓的毂孔配合以传递运动和转矩的可拆联接 它是无键联接的一种型式 一 型面联接一 型面联接 在家用机械 办公机械等中 采用了大量的压 铸 注塑零件 要注塑出各种各样的非圆形孔是毫无 困难的 故型面联接的应用获得了发展 应用较多的 是带切口圆形和正六边形型面 由于型面联接要用到 非圆形孔 以前因其加工 困难 限制了型面联接的 应用 在家用机械 办公机械等中 采用了大量的压 铸 注塑零件 要注塑出各种各样的非圆形孔是毫无 困难的 故型面联接的应用获得了发展 应用较多的 是带切口圆形和正六边形型面 由于型面联接要用到 非圆形孔 以前因其加工 困难 限制了型面联接的 应用 青岛科技大学专用潘存云教授研制 配合部 分形状 柱体 锥体 配合部 分形状 柱体 锥体 只能传递扭矩只能传递扭矩 能同时传递扭矩和轴向力 用于不 允许有间隙和要求高可靠性的场合 能同时传递扭矩和轴向力 用于不 允许有间隙和要求高可靠性的场合 1 装拆方便 对中性好 装拆方便 对中性好 型面联接的特点 型面联接的特点 2 联接面上没有应力键槽和尖角 减少了应力集 中 联接面上没有应力键槽和尖角 减少了应力集 中 3 可传递较大的扭矩 可传递较大的扭矩 4 切削加工有难度 不易保证配合精度 切削加工有难度 不易保证配合精度 但随着成型工艺的发展 促进了型面联接的应用 青岛科技大学专用潘存云教授研制 D D 常用联接型面有 常用联接型面有 带切口的圆形带切口的圆形 电风扇 方形方形六边形六边形 等距曲线等距曲线 胀紧联接是在轴与毂孔之间 装配一个或几个胀紧联接套 在轴向力的作用下 同时胀紧 轴与毂产生压紧力 靠摩擦力 传递转矩和轴向力的一种静联 接 胀紧联接是在轴与毂孔之间 装配一个或几个胀紧联接套 在轴向力的作用下 同时胀紧 轴与毂产生压紧力 靠摩擦力 传递转矩和轴向力的一种静联 接 二 胀紧联接二 胀紧联接 结构类型 结构类型 Z1型胀套 型胀套 Z2型胀套型胀套 青岛科技大学专用潘存云教授研制 青岛科技大学专用潘存云教授研制 青岛科技大学专用潘存云教授研制 各种胀套已各种胀套已标准化标准化 可根据轴与毂孔 尺寸以及传递载荷的大小 从标准中选 用合适的型号与尺寸 可根据轴与毂孔 尺寸以及传递载荷的大小 从标准中选 用合适的型号与尺寸 胀套尺寸的选择胀套尺寸的选择 D d 选择时应满足 选择时应满足 TT 传递转矩时 传递转矩时 aa FF 传递轴向力时 传递轴向力时 a 2 2 aR 2 F d T FF 同时传递转矩和轴向力时 同时传递转矩和轴向力时 TmT m 当一个胀套不满足要求时 可用两个以上的胀套 串联使用 此时总的额定载荷为 当一个胀套不满足要求时 可用两个以上的胀套 串联使用 此时总的额定载荷为 m为额定载荷系 数 为额定载荷系 数 青岛科技大学专用潘存云教授研制 胀套联接的优点 胀套联接的优点 定心好 装拆方便 引起的应力集中较小 承载 能力较高 并且有安全保护作用 定心好 装拆方便 引起的应力集中较小 承载 能力较高 并且有安全保护作用 缺点 缺点 由于轴与毂孔之间要安装胀套 有时应用受结 构尺寸的限制 由于轴与毂孔之间要安装胀套 有时应用受结 构尺寸的限制 青岛科技大学专用潘存云教授研制 6 6 4 销联接销联接 作用 作用 固定零件之间的相对位置 并可传递不大的载 荷 按用途分 类 型 定位销 固定零件之间的相对位置 并可传递不大的载 荷 按用途分 类 型 定位销 按形状分按形状分 定位销 定位销 用来固定零件之间的相 对位置 它是组合加工和装配时 的重要辅助零件 通常不受载荷 或只受很小的载荷 故不作强度 校核计算 其直径按结构确定 数目一般不少于2个 用来固定零件之间的相 对位置 它是组合加工和装配时 的重要辅助零件 通常不受载荷 或只受很小的载荷 故不作强度 校核计算 其直径按结构确定 数目一般不少于2个 青岛科技大学专用潘存云教授研制 6 6 4 销联接销联接 作用 作用 固定零件之间的相对位置 并可传递不大的载 荷 按用途分 类 型 定位销 联接销 固定零件之间的相对位置 并可传递不大的载 荷 按用途分 类 型 定位销 联接销 按形状分按形状分 联接销 联接销 用来实现两零件之间的 联接 可用来传递不大的载荷 其类型可根据工作要求选定 其 尺寸可根据联接的结构特点按经 验或规范确定 必要时再按剪切 和挤压强度条件进行校核计算 用来实现两零件之间的 联接 可用来传递不大的载荷 其类型可根据工作要求选定 其 尺寸可根据联接的结构特点按经 验或规范确定 必要时再按剪切 和挤压强度条件进行校核计算 青岛科技大学专用潘存云教授研制 6 6 4 销联接销联接 作用 作用 固定零件之间的相对位置 并可传递不大的载 荷 按用途分 类 型 定位销 安全销 联接销 固定零件之间的相对位置 并可传递不大的载 荷 按用途分 类 型 定位销 安全销 联接销 按形状分按形状分 安全销 安全销 作为安全装置中的过载剪 切元件 安全销在过载时被剪断 因此 销的直径应按剪切条件确 定 为了确保安全销被剪断而不提 前发生挤压破坏 通常可在安全销 上加一个销套 作为安全装置中的过载剪 切元件 安全销在过载时被剪断 因此 销的直径应按剪切条件确 定 为了确保安全销被剪断而不提 前发生挤压破坏 通常可在安全销 上加一个销套 青岛科技大学专用潘存云教授研制 6 6 4 销联接销联接 作用 作用 固定零件之间的相对位置 并可传递不大的载 荷 按用途分 类 型 定位销 安全销 联接销 固定零件之间的相对位置 并可传递不大的载 荷 按用途分 类 型 定位销 安全销 联接销 按形状分 圆柱销 按形状分 圆柱销 特点 特点 为过盈配合 经多次拆 装后 定位精度会降低 有 u8 m6 h8 h11四种直径偏差 可供选择 以满足不同要求 为过盈配合 经多次拆 装后 定