第五章軸轂聯(lián)接

1、第三章軸轂聯(lián)接軸轂聯(lián)接的功能主要是實現(xiàn)軸與軸上零件的周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩， 有些還能實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動。 軸轂聯(lián)接的形式很多， 本章主要討論鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接。第一節(jié)鍵、花鍵聯(lián)接一、鍵聯(lián)接鍵的功用：通常用于聯(lián)接軸和軸上的零件，起到周向固定的作用并傳遞轉(zhuǎn)矩。有些類型的鍵還可實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動。 鍵是一種標準件。1 鍵聯(lián)接的類型及特點主要類型：平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接、楔鍵聯(lián)接、切向鍵聯(lián)接。（ 1 ）平鍵聯(lián)接如圖 5 1a 所示，裝配時，轉(zhuǎn)動件上加工一個通槽，在軸上加工一個小坑，便構成了平鍵聯(lián)接。 平鍵的兩個側(cè)面是工作面并用于傳遞轉(zhuǎn)矩。 鍵的上面與輪轂槽底之間留有間隙，

2、為非工作面。圖 3 1普通平鍵聯(lián)接工作原理：是靠鍵同側(cè)面的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩、運動、動力。51鍵的側(cè)面與鍵槽之間為過盈配合，裝配時用木錘敲平。這種鍵聯(lián)接具有結構簡單、對中性好、裝拆方便等優(yōu)點，因而得到廣泛應用。但這種鍵聯(lián)接對軸上零件不能起到軸向固定的作用。平鍵聯(lián)接按用途可分為3 種：普通平鍵、導向平鍵和滑鍵。普通平鍵普通平鍵用于靜聯(lián)接，即軸與輪轂之間無相對移動。按鍵的端部形狀可分為 A 型（圓頭）、B 型（方頭）和 C 型（單圓頭） 3 種。(如圖 5 1)圓頭鍵的鍵槽用指狀銑刀加工，鍵放在與鍵同形狀的鍵槽中，因而鍵的軸向固定較好。缺點是鍵的圓頭側(cè)面與輪轂的鍵槽不接觸，因而鍵的頭部不能充分利用，而

3、且鍵槽端部對軸引起的應力集中較大。方頭平鍵的鍵槽用圓盤銑刀加工，因而避免了上述缺點，但鍵在鍵槽中固定不好。單圓頭平鍵常用于軸端與軸上零件的聯(lián)接。薄形平鍵，其結構與普通平鍵幾乎一樣，就是鍵高約為普通平鍵的60%-70% ，也分為圓頭，平頭和單圓頭三種形式。傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較低，常用于薄壁結構， 空心軸及一些經(jīng)向尺寸受限制的場合， 另外對軸的削弱， 能力也小。導向平鍵導向平鍵用于動聯(lián)接，即軸與輪轂之間有軸向相對移動的聯(lián)接。導向平鍵（圖 5 2）是一種較長的平鍵，用螺釘固定在軸槽中，軸上零件可沿鍵作軸向滑動。為拆卸方便鍵上制有起鍵螺孔。 導向平鍵用于軸上零件滑移距離不大的場合。52圖 3 2導向平鍵圖

4、3 3滑鍵聯(lián)接滑鍵滑鍵用于動聯(lián)接當軸上零件滑移距離較長時可用滑鍵，（如圖 53 ）?；I固定在輪轂上，在軸槽中隨輪轂一起做軸向滑移，軸上銑出較長的鍵槽。圖 3 4半圓鍵聯(lián)接（ 2 ）半圓鍵聯(lián)接半圓鍵用于靜聯(lián)接，如圖5 4 所示，軸上鍵槽用與半圓鍵尺寸相同的銑刀銑出，因而半圓鍵能在鍵槽中擺動以適應轂槽底面的斜度。 工作時，鍵的兩側(cè)面為工作面。 這種鍵聯(lián)接的優(yōu)點是定心性較好、 裝配方便，尤其適用于錐形軸與輪轂的聯(lián)接。 缺點是鍵槽較深， 對軸的強度削弱較大。 主要用于輕載荷53和錐形軸端的聯(lián)接。（ 3 ）楔鍵聯(lián)接楔鍵聯(lián)接只用于靜聯(lián)接，楔鍵的上、下面是工作面( 圖 5 5)。鍵的上表面和轂槽底面均具有

5、1 100 的斜度。楔鍵分為普通楔鍵和鉤頭楔鍵， 普通楔鍵又分圓頭和方頭兩種形式。 裝配時，圓頭楔鍵先放入鍵槽中， 然后打入輪轂； 方頭和鉤頭楔鍵是先把輪轂裝到適當位置后再打入楔鍵， 靠楔緊作用傳遞轉(zhuǎn)矩。 這種聯(lián)接的優(yōu)點是能軸向固定軸上零件或承受單向軸向力， 缺點是在楔緊時破壞了軸與輪轂的對中性。 因此，主要用于定心精度要求不高、 載荷平穩(wěn)和低速的場合。 若采用鉤頭楔鍵安裝在軸端時，應注意加防護罩。圖 35楔鍵聯(lián)接（ 4 ）切向鍵聯(lián)接切向鍵是由兩個斜度為1100的楔鍵組成。組成后的上下平行面（窄面）為工作面，其中一個面在通過軸心線的平面內(nèi)。裝配時，把兩個鍵從輪轂兩端打入，楔緊在軸與輪轂之間。

6、工作時，靠工作面上的擠壓力和軸與輪轂間的摩擦力傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。當傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時，需用兩組切向鍵，如圖5 6所示。兩個鍵槽最好錯開120 130 。切向鍵主要用于軸徑大于100mm ，對中性要求不高而載荷很大的重型機械中。例如，大型飛輪，礦山用大型絞車54的卷筒和齒輪與軸的聯(lián)接。圖 3 6切向鍵聯(lián)接2 鍵的選擇和平鍵聯(lián)接的強度計算（ 1 ）鍵的選擇幾乎所有的鍵已標準化， 我們設計時的任務只是根據(jù)結構特點、 使用要求和工作條件來選擇它們， 使得她即能符合使用的結構工作要求， 又能滿足強度要求，還是標準件。鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇。 選擇鍵的類型時， 應考慮所需傳遞轉(zhuǎn)矩的大?。惠S上零件是否需要

7、沿軸向滑移及滑移距離的長短；對中性的要求；鍵在軸的中部還是端部等。鍵的尺寸有剖面尺寸（鍵寬b鍵高 h）和長度 L。鍵的剖面尺寸 b h 按鍵所在軸段的直徑d 由標準中選定。鍵的長度L 根據(jù)輪轂的寬度確定。一般鍵長略短于輪轂寬度并應符合標準的規(guī)定。55圖 37 平鍵聯(lián)接計算圖（ 2 ）平鍵聯(lián)接強度的計算平鍵聯(lián)接的主要失效形式有：工作面被壓潰（靜聯(lián)接），工作面過度磨損（動聯(lián)接），個別情況會出現(xiàn)鍵被剪斷。對于尺寸按標準選擇的平鍵聯(lián)接， 通常只按工作面上的擠壓應力 （對于動聯(lián)接常用壓強） 進行條件性強度校核。 如圖所示，假設載荷沿鍵長和鍵高均勻分布，則擠壓強度條件為2T4TMPap p dkldhl式

8、中d 軸的直徑， mm ；k鍵與轂槽的接觸高度，mm ；h 鍵的高度（ h 2k ），mm ；l鍵的工作長度， mm ，不同類型的 l 值；T 轉(zhuǎn)矩， N mm ； p 許用擠壓應力MPa ，見表 10 1。對動聯(lián)接，以許用壓強56p 代替 p 。當擠壓強度不足時的補救措施：（ 1 ）如果采用一個平鍵不能滿足傳遞轉(zhuǎn)矩的要求時，可在同一聯(lián)接處相錯180 布置 2 個平鍵。考慮到采用雙鍵時各鍵的載荷分配不均勻，故聯(lián)接的強度計算只按1 5 個鍵計入。（2 ）可適當增加軸轂寬度B，這樣可增加鍵長。（3 ）對半圓鍵，不許這樣處理，因其鍵槽深，對軸的削弱過度，但可在一個母線上安兩個。二、花鍵聯(lián)接普通平鍵聯(lián)

9、接雖然有些結構簡單，制造方便等優(yōu)點，但存在著受力不均，對軸強度削弱過大及承載能力有限等限制。 由此，人們開始設想是否能在軸的四周上均安裝多個平鍵， 由此發(fā)展到采用花鍵軸 （外花鍵）和花鍵孔（內(nèi)花鍵）的花鍵聯(lián)接?；ㄦI已經(jīng)標準化。圖 3857圖 3 9矩形花鍵圖 3 10漸開線花鍵花鍵聯(lián)接由多個鍵齒和鍵槽構成、 均布在軸和輪轂孔的圓周上。 花鍵的齒側(cè)面為工作面。花鍵聯(lián)接適用于靜、動聯(lián)接?；ㄦI聯(lián)接的主要優(yōu)點是：（ 1） 齒數(shù)較多而且受力均勻，故承載能力高；（ 2） 槽淺，齒根應力集中小，對軸和轂的強度削弱較輕；（ 3） 軸上零件與軸的對中性好；（ 4） 導向性好。其缺點是加工時需要專用設備，成本較高

10、。1 、花鍵的類型及特點分類按剖面齒形可分為矩形花鍵和漸開線花鍵。以定心方式分小徑定心（常用，加工方便） 、 大徑定心（新標準取消，硬表面不行）、齒側(cè)定心（受力均勻，自動定心） 。（1 ）矩形花鍵矩形花鍵加工方便，并且可用磨削方法獲得較高的精度，故常用。矩形花鍵在標準中規(guī)定了兩種尺寸系列，即輕系列和中系列。輕系列承載能力較小，多用于輕載荷的靜聯(lián)接； 中系列多用于較重載荷的靜聯(lián)接或零件僅在空載下移動的動聯(lián)接。矩形花鍵在聯(lián)接中按小徑d 定心。軸和轂的定心表面在熱處理后都要磨削，定心精度較高。（2 ）漸開線花鍵58漸開線花鍵的齒廓為漸開線。與矩形花鍵相比， 漸開線花鍵有以下特點： 齒根較厚和齒根圓角

11、較大， 應力集中較小， 故聯(lián)接強度較高、 壽命長；可利用加工齒輪的各種加工方法加工漸開線花鍵，故工藝性較好；尺寸小時，加工花鍵孔的拉刀制造成本較高，因而限制了它的使用。 漸開線花鍵按齒形定心， 具有自動定心的作用。 適于載荷較大，定心精度要求較高和尺寸較大的聯(lián)接。一種漸開線花鍵在分度圓上的壓力角為30 ；另一種花鍵在分度圓上的壓力角為 45 ，壓力角為 45 的漸開線花鍵，齒形鈍而短，因此，對聯(lián)接件的削弱較小，但齒的工作面高度較小，故承載能力較低，多用于載荷較輕，直徑較小的靜聯(lián)接，特別適用于薄壁件的軸轂聯(lián)接。2 花鍵聯(lián)接的強度計算圖 3-11花鍵聯(lián)接的受力情況首先根據(jù)聯(lián)接的結構特點， 使用要求

12、和工作條件選定花鍵類型和尺寸，然后進行必要的強度校核計算?；ㄦI聯(lián)接的受力情況如圖3-11所示。其主要失效形式是工作面被壓潰 （靜聯(lián)接）或工作面過度磨損 （動聯(lián)接）。因此，靜聯(lián)接通常按工作面上的擠壓應力進行強度計算， 動聯(lián)接則按工作面上的壓力進行條件性強度計算。計算時，假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，各齒面上壓力的合力N 作59用在平均直徑d m 處，即傳遞的轉(zhuǎn)矩TzN d m /2 ，并引入系數(shù)來考慮實際載荷在各花鍵齒上分配不均的影響，則花鍵聯(lián)接的強度條件為靜聯(lián)接2T103 p MPapzhld m動聯(lián)接2T103MPap pzhldm式中 載荷分配不均系數(shù)，與齒數(shù)多少有關，一般取0 7 08

13、 ，齒數(shù)多時取偏小值；z花鍵的齒數(shù)；l齒的工作長度， mm ；h花鍵齒側(cè)面的工作高度，矩形花鍵，Ddh2c ，此外 D 為外2花鍵的大徑， d 為內(nèi)花鍵的小徑， C 為倒角尺寸，單位均為mm ；漸開線花鍵， 30 ， h m ； 45 ， h 08m ， m 為模數(shù)；d m 花鍵的平均直徑，矩形花鍵，dmDd ；2漸開線花鍵， d m d f ，d f 為分度圓直徑， mm ；p 許用擠壓應力， MPa ，見表 10 2 ；p 許用壓力， MPa ，見表 10 2 。第二節(jié)銷聯(lián)接一、銷聯(lián)接作用601 、定位銷：主要用于定位，即固定零件之間的相對位置，是組合加工和裝配時的主要輔助零件。按經(jīng)驗選取

14、，不作強度校核。2 、聯(lián)接銷：用于軸與轂的聯(lián)接或其他零件的聯(lián)接，可傳遞不大的載荷。一般先按結構要求選定，然后按剪切、擠壓校核。3 、安全銷：做安全裝置，扭矩到后一定程度要斷（類似于保險絲） 。必須嚴格按剪切校核。二、各類銷及特點1 、圓柱銷圓柱銷利用微量過盈固定在銷孔中，多次裝拆會降低定位精度。圓錐銷有 1 50 的錐度，可自鎖，靠錐面擠壓作用固定在銷孔中，定位精度高，安裝也較方便，可多次裝拆。圖 5122 、圓錐銷為便于拆卸帶有內(nèi)螺紋或外螺紋的圓錐銷，可用于盲孔或拆卸困難的場合。開尾圓錐銷和小端帶外螺紋圓錐銷， 可保證銷在沖擊、 振動或變載下不致松脫。根據(jù)不同情況，圓錐銷又浱生出帶內(nèi)螺紋的圓錐銷、帶外螺紋的圓錐銷、開尾圓錐銷及小端帶外螺紋的圓錐銷。61圖5 13聯(lián)接銷圖 5 14安全銷3、槽銷槽銷是彈簧鋼滾壓或模鍛而成。槽常有3 條，其形狀有：沿銷全長的平行直槽；沿銷全長的楔形槽； 一端有短楔槽及中部有短凹槽等。 槽銷壓入銷孔后，它的凹槽即產(chǎn)生收縮變形， 借助材料的彈性而固定在銷孔中， 銷孔無需鉸制可多次裝拆， 多用于傳遞載荷， 對于受振動載荷的聯(lián)接也很適用。 在有些場合，槽銷可代替鍵和螺栓等來使用。圖 315槽銷圖 3 16彈性圓柱銷根據(jù)不同的