机械设计基础-6.1键联接

键联接一、键联接的功能、分类、结构型式及应用首先：键联接有多种类型，而且都是标准件，有相应的国家标准。机械设计中，我们只要按使用要求选用适当的类型和尺寸即可，必要时验算其强度。1、平键联接工作原理：工作时，键的侧面是工作面（是承受载荷的面），靠键的工作面与键槽的侧面相挤压传递转矩。特点：按用途分，平键可分为普通平键、导向键和滑键三类，其中普通平键应用最为广泛，用于静联接，如所示。导向键和滑键用于动联接。按端部形状分，普通平键可分为圆头(A型)、方头(B型)和单圆头(C型)三种，平键工作时，靠其两侧面传递扭矩，键的上表面和轮毂键槽底之间留有间隙。这种键定心性较好，装拆方便。但这种键不能实现轴上零件的轴向固定。［注］：导向平键和滑键都是构成动联接，它们的区别在于：2、半圆键联接其工作原理与平键相同，同样是工作面是受挤压。特点：因此，适用于轻型机械。3、楔键（斜键）联接工作原理：安装时，楔紧在轴和轮毂的键槽中，靠摩擦力和键上下面的偏压传递转矩。因此，键的上下面是工作面。键楔紧以后，压力在键宽上是均布的，当传递转矩T时，轴与轮毂有相对转动的趋势，使键工作面上受的压力不均匀。其合力偏离轴线产生偏压，如右图所示。同时，楔紧后，在轴上键的对侧会产生正压力，产生摩擦力。特点：4、切向键联接是由一对楔键组成的。装配时，将两个楔键沿轴的切线方向楔紧。键的窄面是工作面，受挤压。由于工作面上的压力是沿轴的切线方向作用，所以能传递很大的转矩。如果采用两对方向相反的切向键，（如图所示）。则可以传递双向转矩。两个键通相隔120°角布置。原因是：为了不致严重削弱轴的强度和使轴受力均衡。常用于重型机械中。二、键的选择和键联接的强度计算1、键的选择键是标准件，设计时要选择确定键的结构尺寸。见《课程设计指导书》P186（表14-25，GB1095-79）尺寸：轴和轮毂上键槽的尺寸也要按标准设计，查《课程设计指导书》P186或各种《机械设计手册》。2、键联接的强度度计算零件强度计算的内容，都是根据工作中可能的失效形式拟定的。平键联接的失效形式虽然，键工作中受剪切，但实际上键的剪断极为罕见。因此，只需进行挤压强度和耐磨性计算。静联接：（挤压强度条件：）（防止“压溃”失效）动联接：（耐磨性计算：）（限制压强，防止过大磨损）式中：d——轴的直径k——键与轮毂的接触高度k≈h（h——键的高度）l——键的接触长度T——传递的转矩——许用挤压应力（键、轴、轮毂三者之中较弱者的许用应力）。见教材上P103（表6-1）——许用压强。注：①如果使用一个平键不能满足强度条件，可采用两个平键，两键相隔180°布置。考虑到载荷分布的不均匀性，强度计算时按1.5个键考虑。②虽然两个式子的形式完全一样，但是表示的物理意义不同。键的材料为强度极限不低于600的钢料。③半圆键的强度计算和平键相同。楔键失效形式主要是工作面“压溃”，需要验算挤压强度。例：某减速器输出端上装有联轴器，如图示A型平键联接。已知输出轴直径为60mm，输出转矩为1200N·m。键的许用挤压应力为150MPa，试校核键的强度。例：某蜗轮与轴用A型普通平键联接。已知轴径d=40mm，转矩T=522000N·mm，轻微冲击。初定键的尺寸为b=12mm，h=8mm，L=100mm。轴、键和蜗轮