第6章(首)键花键无键联接销联接.ppt

1、61 键联接,第6章 键、花键、无键联接和销联接,62 花键联接,63 无键联接,64 销联接,6-1 键联接,定义：用键作为联接件，把轴和轴上零件的轮毂联接起来。 作用：传递转矩，实现轴上零件的周向固定，有时可实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。 类型：平键、半圆键、楔键、切向键等。,1.平键联接：分为普通平键、薄型平键、导向平键、滑键 普通平键联接 特点：1）工作原理：以键两侧作工作面，依靠工作面上的挤压传递转矩； 2）键的顶部与槽的底部有间隙，因此对中性较好； 3）结构简单，装拆方便； 4）轴上零件不能沿轴线滑移，因此为静联接。,普通平键结构,单圆头(C型),圆头(A型),平头(B型

2、),用指状铣刀加工，固定良好，轴槽应力集中大。,用盘铣刀加工，轴的应力集中小。,用于轴端,普通平键应用最广。,薄型平键的高度为普通平键的6070%，也分圆头、平头、单圆头三种。传递扭矩能力低，常用于薄壁结构、空心轴等径向尺寸受限制的场合。,导向平键,零件可以在轴上移动，构成动联接。 滑移距离较大时，平键过长，制造困难，故可采用滑键。,结构特点：长度较长，需用螺钉固定。,为便于装拆，制有起键螺孔。,双勾头滑键,结构特点：两端有勾头，键固定在轮毂上，键短，槽长。,单圆勾头滑键,结构特点：单圆勾头，嵌入轮毂中。,表6-1 普通平键和键槽尺寸（GB1095-79、GB1096-79）,A型,B型,C型

3、,标记实例： 圆头普通平键(A型): 键16100 GB1096-79,方头普通平键(B型): 键B16100 GB1096-79,单圆头普通平键(C型) : 键C16100 GB1096-79,2. 半圆键联接,优点：定心好，装配方便。 因半圆键能在轴槽中摆动以适应轮毂槽底面。,缺点：对轴的削弱较大，只适 用于轻载联接。,特别适用于锥形轴端的联接。,3. 楔键联接,结构特点：键的上表面有1:100的斜度， 轮毂槽的底面也有1:100的斜度。,缺点：定心精度不高。,应用：只能应用于定心精度不高，载荷 平稳和低速的联接。,类型：普通楔键、钩头楔键。 钩头是用来拆卸用的,4.切向键联接 在重型机械

4、中常采用切向键-一对楔键组成。,装配时将两楔键楔紧，键的窄面是工作面，所产生的压力沿切向方向分布，当双向传递扭矩时，需要两对切向键分布成120130 。,3 楔键联接 特点：1）键顶部和底部作工作面，依靠楔紧产生的摩擦力传递转矩； 2）安装后，孔的中心与轴的中心有偏心，对中性不好。 用途：用在轻载、对中性要求不高的连接。 类型：普通楔键（圆头、平头和单圆头）、钩头楔键。,二、平键联接的强度校核,键的材料：B 370 Mpa的碳素钢，常用45钢。,键的截面尺寸b、h查表选取，长度L参照轮毂长度从标准中选取。,键的主要失效形式：压溃、磨损(动联接)、剪断。,1)平键联接的强度,l=L-b,l=L,

5、一般不会出现,挤压应力：,（二）平键的尺寸选择和强度计算 键为标准件，其设计为选择性设计，包括类型选择和尺寸选择。 1键联接的类型选择 根据联接的工作和使用要求，结合各类键联接的特点选择键的类型（传递转矩要求、对中性要求、轴上零件是否要求滑移、轴上零件位置要求，是否要求承受轴向力），一般优先选用普通平键的A型键，再考虑C型键 。,2键尺寸的选择 包括截面尺寸（键的宽度b、高度h）和长度L。 根据轴的直径，从标准中选择确定b和h；根据轴上零件的轮毂宽度B来初定键的长度，再标准化。 但导向平键则按轮毂的长度及其移动距离确定键长。 键的标记示例：键（B或C）2090 GB1096-79,3.键连接的

6、强度校核 （1）平键连接强度计算 失效形式及计算准则 普通平键联接（静联接）：工作面压溃，按挤压强度准则计算，即Pp； 导向平键（动联接）：键工作面的过度磨损，按耐磨性准则计算，即pp 强度条件（假定载荷在键的工作面上均匀分布）,对静联接 对动联接 式中 T为传递的转矩；k为键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h，h为键的高度；l为键的工作长度，圆头平键（A型）：l=L-b，平头平键（B型）l=L，半圆头平键（C型）l=L-b/2；p、p为许用挤压应力和许用比压，应按键、轴、轮毂三者中性能最弱的材料选择。,（2)半圆键联接强度计算,l近似为公称长度,用于静联接，失效形式为表面压溃,若强度不时，可

7、采用双键联接。考虑到载荷分布的不均匀性，校核强度时按1.5个键计算。,双键布置规则： 平键： 沿周向相隔180布置；,半圆键：轴的同一条母线上；,切向键： 夹角成120 130,例题 已知减速器中某直齿圆柱齿轮安装在铀的两个支承点间齿轮和轴的材料都是锻钢，用键构成静连接。齿轮的精度为7级装齿轮处的轴径d70 mm齿轮轮毂宽度为100mm需传递的转矩T=2200 N.m,载荷有轻微冲击。试设计此键连接。,总结： 在各种轴毂连接中，键连接具有简单、紧凑、装拆方便和成本低廉等优点，因此是最通用的连接型式。但键槽削减了被连接件的承载面积，特别是会引起高度的应力集中；此外，被连接件也难以获得精确的定心。

8、由于有这些缺点，在载荷很大和对被连接件定心要求较高的场合。键连接已逐渐为花键连接、无键连接和过盈连接所代替。,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)载能力高;齿数多，总接触面积大,4)轴上零件与轴的对中性好；对高速及精密机器很重要,5)导向性好;对动联接很重要,6)可用磨削方法提高加工精度及联接质量。,因齿槽浅，齿根应力集中小,轴和轮毂直接而均匀制出齿与槽,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

9、,-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；,按齿高的不同，矩形花键的齿型尺寸在标准中规定了两个系列，,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

10、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 =zhl rmp ,l为接触长度；,h为齿面工作高度；,h =(D d)/2 2C,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

11、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)联接面上没有应力键槽和尖角，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。,但随着成型工艺的发展，促

12、进了型面联接的应用。,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,胀套实例,两个胀紧套,一个胀紧套,1) Z1型胀套,2) Z2型胀套,Z1型胀套中，与轴或毂孔贴合的套筒均有纵向间隙，以利于变形和胀紧。拧紧联接螺钉，便可以将轴和毂长进。,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

13、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：

14、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: