机械设计基础连接课件

机械设计基础——连接知识导入：

轴与齿轮之间的力及运动靠什么进行传递的？

8.2键连接任务呈现：

某一铸铁直齿圆柱齿轮通过键与一钢轴联接。装齿轮处的轴径60mm，轮毂长为100mm，键联接传递的转矩T＝500×103N·mm．工作中轻微冲击。试选择此键联接。安装在轴上的齿轮、带轮、链轮等传动零件，其轮毂与轴的连接，称为轴毂连接。轴毂连接主要类型：键连接、花键连接、销连接、过盈配合连接等。键连接作用：键连接主要用作轴上零件的周向固定并传递转矩；有的兼作轴上零件的轴向固定；还有的在轴上零件沿轴向移动时起导向作用。相关知识：一、键连接的类型按照结构特点和工作原理，键连接可分为平键连接、半圆键连接、楔键连接、花键连接等。特点：平键连接加工容易、装拆方便、对中性良好，用于传动精度要求较高的场合。分类：根据用途可将其分为如下3种：普通平键、导向平键、滑键。

（1）平键连接1)普通平键连接

特点：A型键定位好，应用广泛。C型键用于轴端。A、C型键的轴上键槽用立铣刀切制，端部的应力集中较大。B型键的轴上键槽用盘铣刀铣出，轴上应力集中较小，但对于尺寸较大的键，要用紧定螺钉压紧，以防松动。分类：A型、B型、C型A型C型B型2）导向平键和滑键

导向平键和滑键用于动联接。当轮毂需要在轴上沿轴向移动时可采用这种键联接。当被联接零件滑移距离较大时，宜采用滑键。导向平键滑键特点：工作时也是依靠两个侧面传递转矩。键在轴槽中能绕其几何中心摆动，可适应轮毂上键槽的斜度，故很适合锥形轴头与轮毂的连接；但轴槽窄而深，对轴的强度削弱较大，主要用于轻载连接。(2)半圆键联接（3）楔键联接

楔键的上、下表面为工作面，两侧面为非工作面。键的上表面与键槽底面均有1:100的斜度。工作时，键的上下两工作面分别与轮毂和轴的键槽工作面压紧，靠其摩擦力和挤压传递扭矩。普通楔键勾头楔键（4）切向键由两个斜度为1:100的楔键组成。一个切向键只能传递一个方向的转矩，传递双向转矩时，须用互成120°～135°角的两个键。当轴径d＞100mm且传递较大转矩时，可采用由一对楔键组成的切向键连接。

1)根据键连接的工作要求和使用特点，选择键联接的类型。

2)按照轴的公称直径d，从国家标准（表3-3-3）中选择平键的剖面尺寸b×h。

3)根据轮毂宽度L1选择键长L，静联接取L＝L1－（5～10）mm，动联接还要计及移动距离。键长L应符合标准长度系列。

4)校核平键连接的强度：键连接的主要失效形式是较弱工作面的压溃（静连接）或过度磨损（动连接），因此应按照挤压应力σP或压强p进行条件性的强度计算，校核公式为：5)选择并标注键连接的轴毂公差。二、平键联接尺寸的选择和强度计算注意：[σp]（或[p]）—键连接的许用挤压应力（或许用压强[p]）（见表3-3-2），计算时应取连接中较弱材料的值。1）在结构允许时可以适当增加轮毂的长度和键长。2）间隔180°布置两个键。考虑载荷分布的不均匀性，双键连接按1.5个键进行强度校核。3）与过盈联接配合使用。4）改用花键连接。提高键强度的措施：平键的尺寸详见表3-3-3表3-3-3平键联接尺寸花键联接由轴上加工出的外花键和轮毂孔上加工出的内花键组成。工作时靠键齿的侧面互相挤压传递转矩。花键联接的优点是：键齿数多，承载能力强；键槽较浅，应力集中小，对轴和毂的强度削弱也小；键齿均布，受力均匀；轴上零件与轴的对中性好；导向性好。花键联接的缺点是成本较高。因此，花键联接用于定心精度要求较高和载荷较大的场合。分类：花键联接已标准化，按齿形的不同，分矩形花键和渐开线花键。三、花键联接

矩形花键的齿廓为直线，规格为键数N×小径d×大径D×键宽B。国家标准规定，矩形花键连接采用小径定心，这种方式可采用热处理后磨内花键孔的工艺，从而提高定心精度，并在单件生产或花键孔直径较大时避免使用拉刀，以降低制造成本。1.矩形花键

渐开线花键的齿廓为渐开线，工作时齿面上有径向力，起自动定心作用，使各齿均匀承载，强度高。渐开线花键可以用齿轮加工设备制造，工艺性好，加工精度高，互换性好。因此，渐开线花键连接常用于传递载荷较大、轴径较大、定心精度高的场合。2.渐开线花键完成任务：(1)选键材料、类型，确定键尺寸。键材料选45钢。键类型选普通平键(A型)。根据轴径d＝60mm，齿轮轮毂长100mm，查表，确定键尺寸为：宽b＝18mm，高h＝11mm，键长L＝90mm(较轮毂长度短10mm，并取系列尺寸)。(2)验算键联接挤压强度(因为静联接)。由于联接中轮毂材料(铸铁)机械性能最弱，所以应按铸铁校核。查表得[σp]＝53MPa，键工作长度l＝L-b＝90-18＝72mm。得：满足强度要求。选键型号为：查机械设计手册，选键GB/Tl096-2003键18×11×90。

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