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1、第5章 键、花键、无键联接和销联接,5.1 键联接5.2 花键联接5.3 无键联接5.4 销联接,5.1 键联接,一、键联接的分类、结构型式及应用,1平键联接,2半圆键联接,3楔键联接,4切向键,分类：按结构与工作原理不同分类,作用：实现轴和轴上零件之间的周向固定以传递转矩。,5.1 键联接,一、键联接的分类、结构型式及应用,两侧面是工作面；上表面与轮毂键槽底部间有间隙；上、下表面为非工作面；键与键槽侧面的挤压传递扭矩；故定心性较好。,1平键联接,间隙,特点及应用:,结构简单，装拆方便，轴与毂的对中性好。应用极为广泛。,根据用途，平键又可分为：,静联接:普通平键、薄型平键（与轮毂上键槽的配合较
2、紧）,（与轮毂的键槽配合较松）,圆头(A型),方头(B型),（用于轴端）,单圆头(C型),轴上键槽可用指状铣刀或盘状铣刀加工，轮毂上的键槽可用插削或拉削。,普通平键按端部形状分：,5.1 键联接,普通平键结构：,单圆头(C型)：用于轴端。,圆头(A型)：用指状或端面铣刀加工，固定良好，但轴槽应力集中较大。,平头(B型)：用盘形铣刀加工，轴的应力集中小。,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。,若用两个平键，应布置沿周向相隔180。,5.1 键联接,导向平键：,键与轮毂键槽为间隙配合，零件可以在轴上移动，构
3、成动联接。如变速箱中的滑移齿轮。,（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。,5.1 键联接,滑键,：用于零件滑移距离较大的场合,5.1 键联接,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。,5.1 键联接,单圆勾头滑键,结构特点：单圆勾头，嵌入轮毂中。,5.1 键联接,优点：工艺性好，装配方便缺点：对轴的削弱大。用于锥形轴端的轻载静联接。,若用两个半圆键，应布置在轴的同一条母线上。,键呈半圆形，侧面为工作面，键能在轴上的键槽中绕其圆心摆动，以适应轮毂上键槽的斜度，安装方便。常用于锥形轴端与轮毂的联接。,
4、轴上键槽用与半圆键尺寸相同的半圆键槽铣刀铣出。,5.1 键联接,一、键联接的分类、结构型式及应用,2半圆键联接,上、下表面为工作面。键上表面与键槽底面均有1:100 的斜度。键上下表面与轮毂和轴的键槽工作面压紧，产生摩擦力和挤压传递扭矩。,5.1 键联接,缺点是对中性差。用于定心精度要求不高和低转速的场合。,一、键联接的分类、结构型式及应用,3楔键联接,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120130角的两个键。,用于载荷很大，对中要求不严、直径大于100mm的场合。如大型带轮。,（靠互压传载，有一个面必须与轴线共面）。,5.1 键联接,
5、一、键联接的分类、结构型式及应用,4切向键,1键的尺寸选择,bh根据轴径d查标准，键长L一般应略短于轮毂长，并符合规定的尺寸系列。,截面尺寸bh及键长L。,5.1 键联接,二、键的选择和强度校核,2平键联接的失效和强度校核,普通平键联接，主要失效形式：工作面压溃，有时也会出现键的剪断。一般只作挤压强度校核。,导向平键联接和滑键联接，主要失效形式：工作面过度磨损。通常按工作面上的压力进行条件性的强度校核计算。,键的标记:,bh1610的平键，键长100mm，标记为：A型平键：键16100 GB/T1096-2003 B型平键：键B 16100 GB/T1096-2003C型平键：键C 16100
6、 GB/T1096-2003,5.1 键联接,二、键的选择和强度校核,普通平键的强度条件为:,强度不足时，可适当增加键长或采用两个键按180布置。考虑到两个键的载荷分布不均匀性，强度校核中可按1.5个键计算。,式中：,sp为许用应力,5.1 键联接,二、键的选择和强度校核,导向平键和滑键联接的强度条件：,p许用压强,3、半圆键联接强度计算,l 近似为公称长度；k查表,失效形式：表面压溃,5.1 键联接,二、键的选择和强度校核,强度条件与普通平键相同:,例：减速器有一直齿圆柱齿轮安装在轴上，齿轮和轴的材料均为锻钢，用键构成静联接。齿轮精度7级，装齿轮处轴径d=70mm，齿轮轮毂宽度100mm，需
7、传递转矩T=2200Nm，载荷有轻微冲击。试设计此键联接。,解：,1.选择键联接的类型和尺寸,键联接的类型：圆头普通平键联接,一般8级以上精度的齿轮有定心精度要求，故选择平键联接；齿轮不在轴端，选用圆头普通平键。,圆头普通平键联接的尺寸：,根据d=70mm，查平键尺寸表，得键的截面尺寸：,宽度b=20mm，高度h=12mm。由轮毂宽度100mm并参考键的长度系列，取键长L90mm,A型平键bh=2012，键长L=90mm，标记为：A型平键：键2090 GB/T1096-2003,5.1 键联接,2.校核键联接的强度,取p=110MPa,A型平键bh=2012，键长L=90mm，标记为：A型平键
8、：键2090 GB/T1096-2003,k=0.5h=0.512=6mm,键的工作长度：l=Lb902070mm,键的挤压强度不够。,5.1 键联接,3.改用双键联接,考虑到挤压强度相差较大，改用双键，相隔180布置。双键的工作长度l1.570mm105mm。,5.1 键联接,d,均布多个凸齿的轴置于轮毂相应凹槽中所构成的联接。工作面是键齿侧。,多齿传递载荷，比平键联接承载能力高，定心性和导向性好，对轴的削弱小(齿浅、应力集中小)；,一般用于定心精度要求高和载荷较大的地方。,花键加工需用专门的设备和工具，成本较高。,按齿形不同，可分为矩形花键和渐开线花键两类，且均已标准化。,5.2 花键联接
9、,一、花键联接的类型、特点和应用,花键联接按齿形不同，可分为矩形花键和渐开线花键两类,5.2 花键联接,主要失效形式：工作面被压溃（静联接）工作面过度磨损（动联接）,假定载荷在键的工作面上均匀分布，且合力F作用在平均直径dm处，并引入载荷分配不均匀系数y，则花键联接的强度校核式为：,静联接：,动联接：,上两式中:,矩形花键,键的工作高度为：,sp、p为花键联接的许用挤压应力和许用压力,5.2 花键联接,二、花键联接强度计算,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。,家用机械、办公机械中采用大量压铸、注塑件。注塑非圆形孔是毫无困难的，故型面联接的应用获得了发
10、展。应用较多的是带切口圆形和正六边形型面。,型面联接要用到非圆形孔，以前因加工困难，限制了型面联接的应用。,5.3 无键联接,一、型面联接,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。,常用联接型面有：,5.3 无键联接,一、型面联接,毂孔与轴之间装入胀紧联接套（简称胀套），轴向力作用下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。,优点：定心好、装拆方便，引起
11、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。,5.3 无键联接,二、胀紧联接,Z2型胀套，与轴或毂孔贴合的套筒均有纵向间隙，拧紧联接螺钉，便可以将轴和毂胀紧。,结构类型：Z1型胀套、Z2型胀套,1)Z1型胀套,一个胀紧套,两个胀紧套,2)Z2型胀套,5.3 无键联接,胀套实例,胀套的尺寸选择：,胀套已标准化，根据轴、毂尺寸及载荷，从标准中选择。,选择时应满足：,传递转矩时,传递轴向力时,传递联合作用的转矩和轴向力时,5.3 无键联接,二、胀紧联接,主要用于确定零件之间的相互位置，并可传递不大的载荷。也可用于轴和轮毂或其他零件的
12、联接。,按用途分,类型,定位销,按形状分,5.4 销联接p,联接销,安全销,主要用于确定零件之间的相互位置，并可传递不大的载荷。也可用于轴和轮毂或其他零件的联接。,按用途分,类型,按形状分,5.4 销联接,定位销,安全销,联接销,圆柱销,靠过盈配合固定在销孔中，多次装拆会降低定位精度和可靠性,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,螺母锁紧抗冲击,（圆锥销具有1:50的锥度，安装方便，定位精度高）,（开尾圆锥销在联接时的防松效果好，适用于有冲击、振动的场合的联接）,（端部带螺纹的圆锥销可用于盲孔或拆卸困难的场合）,5.4 销联接,槽销,不易松动，能承受振动和变载荷,不铰孔，可多次装拆。,（槽销上有辗压或模锻出的三条纵向沟槽，将槽销打入销孔后，由于材料的弹性使销挤压在销孔中，不易松脱，因而能承受振动和变载荷）,5.4 销联接,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,销轴,开口销,销的材料：35、45钢（开口销为低碳钢），许用应力t=80MPa，许用挤压应力sp与键联接的相同。,（销轴用于两零件的铰接处，构成铰链联接。销轴通常用于开口销锁定，工作可靠，装拆方便）,5.4 销联接,槽销,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,
