华理工机械设计教案05键、花键及销联接

课程名称：《机械设计》第8讲次授课题目第五章键、花键及销联接5-1键联接5-2提高螺栓连接强度的措施5-3销联接【目的要求】了解键、花键、销联接的主要类型、工作原理和特点；掌握平键联接的设计方法；【重点】平键联接的工作原理、结构特点；平键的剖面的尺寸和长度的确定方法及平键联接强度校核的计算方法；【难点】平键联接强度校核；内容第五章键、花键及销联接键和花键联接是最常见的轴、毂联接方式，属于可拆联接，主要其周向固定作用。轴与回转零件（如：齿轮、带轮等）的轮毂之间用键联接后，使它们一起转动，并且可以传递转矩。而销联接也常用于轴毂联接，此外还常用来确定零件间的相对位置——及定位销。或作保护安全装置——安全销。5-1键联接一、分类键联接有多种类型，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。普通平键分为特点：＊导向平键和滑键用于成动联接，它们的区别在于：2．半圆键工作原理与平键相同，同样是工作面是受挤压。特点：适用于轻型机械。3．楔键（斜键）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。同时，楔紧后，在轴上键的对侧会产生正压力，产生摩擦力。楔键分为： 特点：4．切向键由一对楔键组成。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、平键联接的强度计算1．平键的选择键是标准件，设计时要选择确定键的结构尺寸。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．强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（是键、轴、轮毂三者之中较弱者的许用应力）。见教材上（表7-1）——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。③半圆键的强度计算和平键相同。④楔键失效形式主要是工作面“压溃”，需要验算挤压强度。（由于时间关系不讲了）＊键的材料为强度极限不低于600的钢料。第二节花键联接键直接做在轴上，形成纵向键齿。相当于同时组成几个键联接。键齿的侧面是工作面。依靠工作面的相互挤压，传递转距。与平键的工作原理相同。可实现特点：强度高，对中性好，承载能力高。对轴没有削弱。但是：加工比较困难，需要专用的刀具和机床。分类：按齿形不同分为(齿廓是渐开线)1）渐开线花键：其中三角形花键：特点：齿数多，模数小，多用于轻载和直径小的静联接。30°压力角渐开线花键：特点：齿根较厚，强度高，承载能力大，寿命长。当键齿侧受力时有径向分力。可以起到自动定心的作用。渐开线齿廓可以用齿轮加工设备加工，工艺性好，加工精度高。因此，应用日渐广泛。渐开线花键的定心方式2）矩形花键：定心方式：＊注：国家标准中推荐：用小径定心。主要失效形式为；强度计算：通常只进行挤压强度和耐磨性计算。（见教材）（课上不讲）第三节销联接销联接通常只传递不大的载荷，或者作为：安全装置。销的主要用途：注：定位销是组合加工和装配时的主要