西北工业大学机械设计课件

机械设计,机电工程学院王会,第六章键、花键、无键联接和销联接,6-1键联接,6-2花键联接,6-4销联接,键和花键联接是最常用的轴毂联接方式，属于可拆联接。主要用于轴和轮毂之间的周向固定，并传递转矩。,销联接也常用于轴毂联接，此外，还常用来确定零件之间的相对位置（定位销），或用作安全保护装置（安全销）。,6-3无键联接,6-1键联接1,平键的两侧面是工作面,上表面与轮毂上的键槽底面之间留有间隙。靠键与键槽侧面的相互挤压来传递转矩。,1平键联接,6-1键联接,一、键联接的类型、结构及特点,特点：结构简单，装拆方便，对中性好。,键都是标准件，其尺寸和键槽尺寸都有国家标准。,详细说明,分为A型、B型、C型。,用于静联接，应用极为广泛。,键联接,导向平键固定在轴上的键槽中，用于移动量不大的场合。（变速箱滑移齿轮）,滑键固定在轮毂上，与轮毂一起在轴上的键槽中移动，用于移动量较大的场合。,用于动联接。,薄型平键,特点：安装方便。但对轴的削弱较大。常用于锥形轴端与轮毂的轻载静联接。,详细说明,2半圆键联接,键呈半圆形，其侧面为工作面，键能在轴上的键槽中摆动，以适应轮毂上键槽的斜度。,键联接3,楔键的上、下面为工作面，键的上表面及轮毂键槽底面均有1:100的斜度。工作时，靠键的楔紧作用来传递转矩，同时可以承受单向的轴向载荷。,3楔键联接,详细说明,特点：结构简单，装拆方便，能承受单向的轴向力。但对中性很差。,用于低速、轻载和对中性要求不高的场合。,键联接,分为A、B、C三型。,便于拆卸。,4、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；特点：承载能力很大，但对中性差。应用：只承受单向转矩；正反转矩都承受，相隔120130布置两对切向键。,常用于对中精度要求不高的重型机械中。,键联接4,二、键的选择和强度校核,1键的尺寸选择,详细说明,平键的截面尺寸bh：根据轴径d由标准中查得；,键长L：应略短于轮毂的宽度，并符合标准中规定的尺寸系列。,导向平键的长度根据轮毂宽度及滑动距离确定。,键联接,键联接5,2平键联接的强度校核,普通平键联接（静联接）,导向平键联接和滑键联接（动联接）,一般只校核挤压强度。,通常只进行耐磨性计算。,键联接,其主要失效形式：工作面的压溃。,其主要失效形式：工作面的过度磨损。,键联接5,2平键联接的强度校核,静联接的挤压强度条件为:,动联接的耐磨性计算条件为：,式中：；,l：为键的接触长度。,键联接,键联接6,例题,sp、p：为许用应力和许用压强。,（见表62）,注：当强度不足时，可适当增加键长或采用双键键。考虑到两个键的载荷分布不均匀性，在强度校核中可按1.5个键计算。,键联接,双键布置规则：平键：按180布置；半圆键：同一条母线上；楔键：沿周向相隔成12090,选择平键联接类型,按静或动联接校核强度,取决于强度较弱的那种材料,增大键长,设计步骤,根据轴径、毂宽查标准确定键的尺寸,设计时注意：,许用应力,强度不够时,不同轴段的键槽应开在同一母线上,同一截面采用双键联接,一、花键联接的类型、特点和应用,1)均匀受力；,62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)承载能力高;,4)轴上零件与轴的对中性好；,5)导向性好;,6)可用磨削方法提高加工精度及联接质量。,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；,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=0.70.8，则花键联接所能传递的扭矩为：,静联接：T=zhlrmp,动联接：T=zhlrmp,l为接触长度；,h为齿面工作高度；,h=(Dd)/22C,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：,63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,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。,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。,1)装拆方便，对中性好；,型面联接的特点：,2)联接面上没有键槽和尖角，减少了应力集中；,3)可传递较大的扭矩；,4)切削加工有难度，不易保证配合精度。,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,2)Z2型胀套,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。,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。,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。,64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。,64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。,64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。,64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。,64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,64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,槽销,不易松动，能承受振动和变载荷,不铰孔，可多次装拆。,64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,槽销,销轴,开口销,销的材料：35、45号钢。,复习题判断题1.采用两个楔键时，常相隔90度120度。A.正确B.错误2.而采用两个半圆键时，则布置在轴的同一母线上。A.正确B.错误单项选择题1.渐开线花键联接采用()定心。A.大径B.小径C.齿面,1、普通平键联接工作时，键的主要失效形式是。,A、键受剪切破坏,B、键的侧面受挤压破坏,C、剪切与挤压同时产生,D、磨损和键被剪断,2、普通平键联接强度校核的内容主要是。,A、校核键侧面的挤压强度,B、校核键的剪切强度,C、A、B二者均需校核,D、校核磨损,3、键的剖面尺寸bh通常是根据从标准中选取。,A、传递的转矩,B、传递的功率,C、轮毂的长度,D、轴的直径,4、采用两个普通平键时，为使轴与轮毂对中良好，两键通常布置成。,A、相隔180,B、相隔120130,C、相隔90,D、在轴的同一母线上,5、平键B2080GB1096-79中，2080是表示。,A、键宽轴颈,B、键高轴颈,C、键宽键长,D、键宽键高,3.凸缘联轴器用一圆头普通平键与轴相联接，已知键的尺寸为bhL=10850(单位均为mm)，轴的直径d=35mm，键联