轴和键联接的基本知识

轴及键联接基本知识传动零件必须被支承起来才能进行工作，支承传动件的零件称为轴。轴本身又必须被支承起来，轴上被支承的部分称为轴颈，支承轴颈的支座称为轴承。轴与零件之间的联接称为键联接。 1 概述 轴是组成机器的重要零件之一，轴的主要功用是支承旋转零件、传递转矩和运动。一、轴的分类（心轴、传动轴、转轴）1.心轴： 用来支承转动零件，只承受弯矩而不传递转矩。例：自行车的前轮轴（固定心轴）、铁路机车轮轴（旋转心轴）。 自行车的前轮轴铁路机车的轮轴2.传动轴：主要用于传递转矩而不承受弯矩，或所承受的弯矩很小的轴。例：汽车中联接变速箱与后桥之间的轴。3.转轴：机器中最常见的轴，通常简称为轴。工作时既承受弯矩又承受转矩。 减速器轴根据轴线的形状的不同，轴又可分为直轴、曲轴和挠性钢丝轴。曲轴挠性钢丝轴2 轴的结构设计 拆装轴上各段的名称 轴的结构和形状取决于下面几个因素：（1）轴的毛坯种类：（2）轴上作用力的大小及其分布情况；（3）轴上零件的位置、配合性质及其联接固定的方法；（4）轴承的类型、尺寸和位置；（5）轴的加工方法、装配方法以及其他特殊要求。2.1 零件在轴上的固定1.周向固定（键、花键、销和过盈配合等）2.轴向固定（轴肩、轴环、螺母、套筒及轴端挡圈定位等）轴肩定位 圆螺母定位 弹性挡圈固定 止动垫圈固定 紧定螺钉固定 轴端压板2.2 轴的加工和装配工艺性3 轴的材料及选择轴的材料种类很多，选择时应主要考虑如下因素：1.轴的强度、刚度及耐磨性要求；2.轴的热处理方法及机加工工艺性的要求；3.轴的材料来源和经济性等。轴的常用材料是碳钢和合金钢。碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.250.5%的中碳钢。尤其是45号钢，对于不重要或受力较小的轴也可用Q235A等普通碳素钢。合金钢具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中比较敏感，且价格较贵，多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴。如20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢，经渗碳处理后可提高耐磨性；20CrMoV、38CrMoAl等合金钢，有良好的高温机械性能，常用于在高温、高速和重载条件下工作的轴。值得注意的是：由于常温下合金钢与碳素钢的弹性模量相差不多，因此当其他条件相同时，如想通过选用合金钢来提高轴的刚度是难以实现的。低碳钢和低碳合金钢经渗碳淬火，可提高其耐磨性，常用于韧性要求较高或转速较高的轴。球墨铸铁和高强度铸铁因其具有良好的工艺性，不需要锻压设备，吸振性好，对应力集中的敏感性低，近年来被广泛应用于制造结构形状复杂的曲轴等。只是铸件质量难于控制。轴的毛坯多用轧制的圆钢或锻钢。锻钢内部组织均匀，强度较好，因此，重要的大尺寸的轴，常用锻造毛坯。轴的常用材料机械性能见表。5 轴的计算例1 图示为一电动机通过一级直齿圆柱齿轮减速器带动带传动的简图。已知电动机功率为30KW,转速n=970r/min,减速器效率为p=0.92，传动比i=4,单向传动。试求输出轴的转速与输出功率。单级齿轮减速器简图解： n2=n1/i=970/4=242.5r/min P2=0.92*P1=0.92*30=27.6KW6 键联接 常见的键联接有键联接、花键联接等。键联接主要是用来实现轴和轮毂（如齿轮、带轮、蜗轮、凸轮等）之间的周向固定并用来传递运动和转矩。键联接是一种应用很广泛的可拆联接，主要用于轴与轴上零件的周向相对固定，以传递运动或转矩。 6.1 键联接 1.平键联接（1）普通平键联接 普通平键联接是平键中最主要的形式。普通平键可分为A型、B型和C型三种。（2）导向平键联接导键：工作原理：导键引导传动零件；类型：A、B型(由螺钉固定于轴上)；应用：轴向位移较小处。（3）滑键联接滑键：工作原理：导槽引导传动零件和键； 类型：如图13.3(由各种方式固定于轮毂上)； 应用：轴向位移较大处。2.半圆键联接工作原理：靠侧面受挤压，传递载荷；工作面：两侧面；非工作面：上下表面（起自位作用）；应用：锥形轴端与轮毂的联接两键布置成一条直线松键联接的特点：优点：制作简易，装拆方便，定心性好，用于高精度处缺点：不能实现轴上零件轴向固定。3.斜键联接楔键键联接和切向键(1)楔键工作原理：靠上下面压紧产生承受载荷（联接处 的偏压也承受载荷）工作面：上下表面；非工作面：两侧面；结构：上面有1：100斜面，下面平行轴线；应用：两键时1200布置（合力小，偏心小）。 (2)切向键工作原理：挤压力沿轴切向方向 产生的力矩承受载荷（也可承受不大的单向轴向力）；结构：两键配合面各有1：100斜度，成对组装，组合后上下表面为工作面；应用：只承受单向转矩；正反转矩都承受，相隔 布置两对切向键。斜键联接的特点：优点：简单、方便；缺点：定心精度低，在冲击、振动、变载下易松动。6.2 花键联接 如果使用一个平键，不能满足轴所传递的扭矩的要求时，可在同一键联接处均匀布置两个或三个平键。而且