第六章-键-花键-无键连接和销连接.ppt

轮毂 轮辐 轮缘 轴孔 第六章键 花键 无键连接和销连接 概述 1 轴毂连接 支撑回转件的零件称为轴 回转零件的孔及其周边部分称为轮毂 所谓轴毂连接 指的是轴与毂孔圆周方向的固定 2 轴毂连接的分类 功用1 实现轴和轴上零件之间的周向固定 2 传递扭矩 3 有些键还可实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向 键是标准件 一 键连接的功用和类型 类型 平键 半圆键 楔键 切向键 普通平键 导向键 滑键 实现静连接 用于轴向移动位移不大的情况 用于轴向移动位移大的情况 薄型平键 6 1键连接 键连接的类型 工作原理及特点 1 平键连接 圆头 A型 方头 B型 单圆头 C型 工作面 两侧面 1 普通平键 A型B型C型 工作原理 靠键与键槽两侧面的相互挤压传递转矩 特点及应用 平键连接结构简单 装拆方便 对中性较好 应用最广 2 薄型平键 高度是普通平键的60 70 传递能力较低 常用于薄壁结构 空心轴或径向尺寸受到限制的场合 分为 圆头 A型 方头 B型 单圆头 C型 3 导向键 是一种比较长的平键 双勾头滑键 结构特点 两端有勾头 键固定在轮毂上 键短 槽长 4 滑键 单圆勾头滑键 结构特点 单圆勾头 嵌入轮毂中 2 半圆键连接 工作面 键的两侧面 工作原理 靠键与键槽的互压传递转矩 特点及应用 工艺性较好 装拆方便 但键槽较深 对轴的强度削弱较大 适用于锥形轴端 轻载的场合 3 楔键 工作面 键的上下表面 工作原理 靠上下表面的摩擦力传递转矩 同时可承受单向的轴向力 起单向轴向固定 特点及应用 连接可靠 但对中精度差 适用于定心精度要求不高 低转速的场合 楔键的分类 对轴的强度削弱较大 一般用于轴径大于100mm的轴上 4 切向键 两个楔键成对布置在轴断面的切线上 一个切向键可承受很大的单向转矩 当要传递双向转矩时 需采用两个切向键 工作面 相互平行的两个窄面 工作原理 靠工作面的挤压力和轴与轮毂的摩擦力传递转矩 特点及应用 类型的选择 据连接的结构 使用特性 工作条件来选择 选择时应考虑的因素有 1 需传递扭矩的大小 2 是否有相对运动 滑动距离的长短 3 连接中对心性的要求 4 是否有轴向定位 5 键在轴上的位置 中 端 等 2 尺寸的选择 主要尺寸b h与长度L 由轴的直径按标准选 见P106表6 1 二 键的选择 3 标注 标记 GB T1096键20 12 100 三 键连接的强度计算 1 平键连接的强度计算失效形式 1 键与键槽的弱者被压溃 静连接 2 键与键槽工作面的磨损 动连接 静连接 挤压条件 动连接 耐磨条件 k 注意 式中为接触长度 查P106表6 2 圆头键 方头键 半圆头键 若强度不满足时 可采用双键联接 考虑到载荷分布的不均匀性 校核强度时按1 5个键计算 双键布置规则 平键 按180o布置 半圆键 同一条母线上 楔键 夹角成90o 120o 材料 B 600MPa 45钢 20钢 Q235钢 键长不宜过长 大于2 25d时 多余部分可认为不承受载荷 已知 减速器中直齿圆柱齿轮只能装在轴的两个支撑点间 齿轮和轴的材料都选择锻钢 用键构成静连接 齿轮的精度为7级 装齿轮处的轴颈d 70mm 齿轮轮毂宽度为100mm 需传递的转矩T 2200N m载荷有轻微冲击 试设计此键连接 键连接的设计 一 花键联接的类型 特点和应用 1 均匀受力 6 2花键联接 结构特点 沿周向均布多个键齿 齿侧为工作面 组成 外花键 内花键 优点 2 对轴的削弱程度小 3 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 对高速及精密机器很重要 5 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 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 齿根仍有应力集中 需专用设备制造 成本高 应用 定心精度要求高 载荷大 或经常滑移的联接 类型 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 轻系列 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 中系列用于中等载荷的联接 定心方式 小径定心 精度高 稳定性好 2 渐开线花键 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 定心方式 齿形定心 具有自动定心作用 受力均匀 h 0 5m h 0 4m 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 设各齿压力的合力作用在平均半径rm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 T zhlrm p 动联接 T zhlrm p l为接触长度 h为齿面工作高度 h D d 2 2C rm D d 4 C为齿顶倒圆半径 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 静联接 动联接 花键联接强度条件 6 3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 一 型面联接 二 型面联接的特点 1 装拆方便 对中性好 2 没有键槽及其尖角 3 可传递较大的转矩4 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 三 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 配合部分形状 柱体 锥体 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 型面联接的曲线 摆线和等距曲线 也有方形和正六边形切口圆形等 常用联接型面有 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 结构类型 Z1型胀套 Z2型胀套 两个胀紧套 一个胀紧套 1 Z1型胀套 Z2型胀套中 与轴或毂孔贴合的套筒均有纵向缝隙 以利于变形和胀紧 拧紧联接螺钉 便可以将轴和毂胀紧 各种胀套已标准化 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 胀套尺寸的选择 d 选择时应满足 传递转矩时 传递轴向力时 同时传递转矩和轴向力时 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为额定载荷系数查113页表6 4 胀套联接 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 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 6 4销联接 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 按形状分 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 装入的长度约为销直径的1 2倍 6 4销联接 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 按形状分 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 6 4销联接 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 按形状分 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 6 4销联接 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 按形状分 圆柱销 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 6 4销联接 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 按形状分 圆柱销 圆锥销 特点 有1 50的锥度 可反复多次拆装 螺母锁紧抗冲击 6 4销联接 作用 固定零件之