機(jī)械設(shè)計(jì)第六章鍵花鍵無鍵連接和銷連接

1、概概 述述1.1.軸轂連接軸轂連接：支撐回轉(zhuǎn)件的零件稱為軸，回轉(zhuǎn)零件的孔及其周邊部分稱為輪轂，所謂軸轂連接，指的是軸與轂孔圓周方向的固定。2.2.軸轂連接的分類軸轂連接的分類形鎖合圓軸（平鍵、半圓鍵、花鍵、切向鍵、銷）異形軸（成形連接）力鎖合有中間元件（楔鍵，彈性環(huán)）無中間元件（過盈配合）第六章第六章 鍵、花鍵、無鍵連接和銷連接鍵、花鍵、無鍵連接和銷連接功用：功用：1)1)實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件之間的周向固定；實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件之間的周向固定； 2)2)傳遞扭矩；傳遞扭矩； 3)3)有些鍵還可實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動(dòng)的導(dǎo)向。有些鍵還可實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動(dòng)的導(dǎo)向。鍵是標(biāo)準(zhǔn)件鍵是標(biāo)準(zhǔn)件

2、一一. .鍵連接的功用和類型鍵連接的功用和類型類類型型v平鍵平鍵v半圓鍵半圓鍵v楔楔 鍵鍵v切向鍵切向鍵v普通平鍵普通平鍵v導(dǎo)導(dǎo) 向向 鍵：鍵： v滑滑 鍵：鍵：實(shí)現(xiàn)靜連接實(shí)現(xiàn)靜連接實(shí)現(xiàn)動(dòng)連接實(shí)現(xiàn)動(dòng)連接用于軸向移動(dòng)位移不大的情況用于軸向移動(dòng)位移不大的情況用于軸向移動(dòng)位移大的情況用于軸向移動(dòng)位移大的情況構(gòu)成緊連接構(gòu)成緊連接v薄型平鍵薄型平鍵 6-1 6-1 鍵連接鍵連接鍵連接的類型、工作原理及特點(diǎn)鍵連接的類型、工作原理及特點(diǎn)1.1.平鍵連接平鍵連接圓頭（圓頭（A A型）型）方頭（方頭（B B型）型）單圓頭（單圓頭（C C型）型）工作面：工作面：兩側(cè)面兩側(cè)面1 1）普通平鍵）普通平鍵A A型型 B

3、 B型型 C C型型工作面工作原理：工作原理：靠鍵與鍵槽兩側(cè)面的相互擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩?？挎I與鍵槽兩側(cè)面的相互擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩。特點(diǎn)及應(yīng)用：特點(diǎn)及應(yīng)用：平鍵連接結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，平鍵連接結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便， 對中性較好，應(yīng)用最廣。對中性較好，應(yīng)用最廣。2 2）薄型平鍵）薄型平鍵 高度是高度是普通平鍵的普通平鍵的6060 70%70%，傳遞能力較低，常用于，傳遞能力較低，常用于薄壁結(jié)構(gòu)、空心軸或徑向尺寸受到限制的場合。薄壁結(jié)構(gòu)、空心軸或徑向尺寸受到限制的場合。分為：圓頭（分為：圓頭（A A型）、方頭（型）、方頭（B B型）、單圓頭（型）、單圓頭（C C型）型）3 3）導(dǎo)向鍵）導(dǎo)向鍵是一種比較長的平鍵是一

4、種比較長的平鍵4 4）滑鍵）滑鍵2.2.半圓鍵連接半圓鍵連接工作面工作面工作面：工作面：鍵的兩側(cè)面鍵的兩側(cè)面工作原理：工作原理：靠鍵與鍵槽的互壓傳遞轉(zhuǎn)矩。靠鍵與鍵槽的互壓傳遞轉(zhuǎn)矩。特點(diǎn)及應(yīng)用：特點(diǎn)及應(yīng)用：工藝性較好，裝拆方便，但鍵槽較深，對軸的強(qiáng)度工藝性較好，裝拆方便，但鍵槽較深，對軸的強(qiáng)度 削弱較大。適用于錐形軸端，輕載的場合。削弱較大。適用于錐形軸端，輕載的場合。3.3.楔鍵楔鍵1： 100工作面方頭楔鍵方頭楔鍵 鉤頭楔鍵鉤頭楔鍵 圓頭楔鍵圓頭楔鍵工作面：工作面：鍵的鍵的上下表面上下表面工作原理：工作原理：靠上下表面的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩，同時(shí)可承受單向靠上下表面的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩，同時(shí)可承受單向

5、 的軸向力，起單向軸向固定。的軸向力，起單向軸向固定。特點(diǎn)及應(yīng)用：特點(diǎn)及應(yīng)用：連接可靠，但對中精度差。適用于定心精度連接可靠，但對中精度差。適用于定心精度 要求不高，低轉(zhuǎn)速的場合。要求不高，低轉(zhuǎn)速的場合。工作面對軸的強(qiáng)度削弱較大。一般用于軸徑大于對軸的強(qiáng)度削弱較大。一般用于軸徑大于100mm100mm的軸上。的軸上。4.4.切向鍵切向鍵：兩個(gè)楔鍵成對布置在軸斷面的切線上，一個(gè)切向鍵兩個(gè)楔鍵成對布置在軸斷面的切線上，一個(gè)切向鍵可承受很大的單向轉(zhuǎn)矩。當(dāng)要傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時(shí)，需可承受很大的單向轉(zhuǎn)矩。當(dāng)要傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時(shí)，需采用兩個(gè)切向鍵。采用兩個(gè)切向鍵。工作面：工作面：相互平行的兩個(gè)窄面相互平行的兩個(gè)窄面

6、工作原理：工作原理：靠工作面的擠壓力和軸與輪轂的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩靠工作面的擠壓力和軸與輪轂的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩特點(diǎn)及應(yīng)用：特點(diǎn)及應(yīng)用：1.類型的選擇：類型的選擇：據(jù)連接的結(jié)構(gòu)、使用特性、工作條件來選擇。選據(jù)連接的結(jié)構(gòu)、使用特性、工作條件來選擇。選 擇時(shí)應(yīng)考慮的因素有：擇時(shí)應(yīng)考慮的因素有：1）需傳遞扭矩的大小；）需傳遞扭矩的大小；2）是否有相對運(yùn)動(dòng)；）是否有相對運(yùn)動(dòng)；3）滑動(dòng)距離的長短；）滑動(dòng)距離的長短；4）連接中對心性的要求；）連接中對心性的要求；5）是否有軸向定位；）是否有軸向定位；6）鍵在軸上的位置（中、端）等。）鍵在軸上的位置（中、端）等。2. 2. 尺寸的選擇：尺寸的選擇：Lhb主要尺寸主要

7、尺寸 b h與長度與長度L由軸的直徑按標(biāo)準(zhǔn)選由軸的直徑按標(biāo)準(zhǔn)選,見見P106表表6-1 由輪轂的長度定：略由輪轂的長度定：略小于輪轂的長度小于輪轂的長度 所選長度應(yīng)符合國標(biāo)所選長度應(yīng)符合國標(biāo)中規(guī)定的長度系列。中規(guī)定的長度系列。二二. 鍵的選擇鍵的選擇3.3.標(biāo)注：標(biāo)注：鍵鍵 b b L GB 三三. .鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算1.1.平鍵連接的平鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度計(jì)算失效形式：失效形式：1 1）鍵與鍵槽的弱者被鍵與鍵槽的弱者被壓潰壓潰（靜連接）（靜連接） 2 2）鍵與鍵槽工作面的鍵與鍵槽工作面的磨損磨損（動(dòng)連接）（動(dòng)連接）靜連接：靜連接：擠壓條件擠壓條件3210ppFTklkld動(dòng)連

8、接：動(dòng)連接：耐磨條件耐磨條件kmNTmmhk223/102mmNpkldTp注意：注意：式中式中 為接觸長度。為接觸長度。l , pp查P106表6-2 , ,min鍵轂軸ppppbLl圓頭鍵圓頭鍵Ll 方頭鍵方頭鍵2bLl半圓頭鍵半圓頭鍵1023ppkldT1023pkldTp2.2.半圓鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算半圓鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算失效形式：失效形式：鍵的工作面被壓潰鍵的工作面被壓潰3210ppTMPakldLl 查標(biāo)準(zhǔn)kLbll 當(dāng)采用單鍵強(qiáng)度不滿足時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用單鍵強(qiáng)度不滿足時(shí)，應(yīng)采用雙鍵采用雙鍵，考慮到載荷，考慮到載荷分配不均的問題，分配不均的問題，雙鍵只能按雙鍵只能按1.51.5個(gè)鍵計(jì)算個(gè)鍵計(jì)

9、算。此外，采用雙。此外，采用雙鍵時(shí)，布置是有講究的：鍵時(shí)，布置是有講究的：平鍵平鍵應(yīng)間隔應(yīng)間隔180180 ，半圓鍵半圓鍵應(yīng)位于應(yīng)位于同一同一母線上母線上，楔鍵和切向鍵楔鍵和切向鍵應(yīng)間隔應(yīng)間隔120120 左右。左右。說說明明材料材料（B 600MPa ）：）：45鋼、鋼、20鋼、鋼、Q235鋼鋼6-2 6-2 花鍵連接花鍵連接1.組成：組成：外花鍵、內(nèi)花鍵外花鍵、內(nèi)花鍵一一. .花鍵連接的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用花鍵連接的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用內(nèi)花鍵內(nèi)花鍵外花鍵外花鍵2.2.花鍵連接特點(diǎn)及應(yīng)用：花鍵連接特點(diǎn)及應(yīng)用：1 1）各花鍵齒）各花鍵齒受力較均勻；受力較均勻；2 2）軸和輪轂應(yīng)力集中?。唬┹S和輪轂應(yīng)力

10、集中??；3 3）花鍵齒數(shù)多，花鍵齒數(shù)多，承載能力大；承載能力大；4 4）對中性好；）對中性好；5 5）導(dǎo)向性好，）導(dǎo)向性好，6 6）加工精度高；）加工精度高；7 7）需專門設(shè)備和工具。成本高。）需專門設(shè)備和工具。成本高。適用于定心精度要求高，載荷大或需經(jīng)?；频倪B接適用于定心精度要求高，載荷大或需經(jīng)常滑移的連接3.3.常用類型有：常用類型有：矩形花鍵連接矩形花鍵連接 漸開線花鍵連接漸開線花鍵連接花鍵亦標(biāo)準(zhǔn)化，由國標(biāo)可查花鍵亦標(biāo)準(zhǔn)化，由國標(biāo)可查的的D、d、B、z。1 1）矩形花鍵）矩形花鍵 ：小徑小徑d d定心：定心： 定心精度高、定心精度高、定心穩(wěn)定性好。內(nèi)、外花定心穩(wěn)定性好。內(nèi)、外花鍵均可用

11、磨削方法消除熱鍵均可用磨削方法消除熱處理引起的變形。矩形花處理引起的變形。矩形花鍵最為常用。鍵最為常用。輕系列輕系列中系列中系列id2 2）漸開線花鍵連接）漸開線花鍵連接mmha4 . 05 . 04530、 漸開線花鍵承載能力最大，可用制造齒輪的方法來加漸開線花鍵承載能力最大，可用制造齒輪的方法來加工，工藝性好，精度也高，齒根強(qiáng)度高，應(yīng)力集中小，易工，工藝性好，精度也高，齒根強(qiáng)度高，應(yīng)力集中小，易 于定心。多用于重要場合或適用于薄壁零件；于定心。多用于重要場合或適用于薄壁零件；齒形定心齒形定心二二. .花鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算花鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算1.1.失效形式：失效形式：壓潰壓潰靜連接靜連接 磨損

12、磨損動(dòng)連接動(dòng)連接靜連接：靜連接：擠壓條件擠壓條件動(dòng)連接：動(dòng)連接：耐磨條件耐磨條件式中：式中： 載荷系數(shù)，載荷系數(shù)， = 0.7= 0.7 0.80.8；2dDdm 查P111表6-3 , pp23/102mmNzhldTpmp23/102mmNpzhldTpml-為齒的工作長度，為齒的工作長度，mmmm；假設(shè)各齒的壓力的合力作用在平均半徑假設(shè)各齒的壓力的合力作用在平均半徑dm處：處：h-為齒的工作高度為齒的工作高度, , ，mh 時(shí)30mh8 . 045時(shí)2.強(qiáng)度計(jì)算：強(qiáng)度計(jì)算：6 6-3 無鍵連接1.1.形面連接：形面連接：光滑的非圓形截面光滑的非圓形截面 裝拆方便；對中性好；應(yīng)力集中小，但

13、加工復(fù)雜。裝拆方便；對中性好；應(yīng)力集中小，但加工復(fù)雜。擺 線正方形等距曲線帶切口圓形三角形橢圓形六角形2.2.脹緊連接脹緊連接1銷連接的作用：銷連接的作用：固定零件間的相對位置，并傳遞不大的載荷。固定零件間的相對位置，并傳遞不大的載荷。有時(shí)也作安全裝置中的過載保護(hù)元件（安全銷）。有時(shí)也作安全裝置中的過載保護(hù)元件（安全銷）。6 6-4 銷連接2銷連接的基本形式：銷連接的基本形式： 圓柱銷：多次拆裝定位精度會(huì)降低。圓柱銷：多次拆裝定位精度會(huì)降低。 圓錐銷：有圓錐銷：有1 50的錐度，安裝比圓柱銷方便，多次拆裝的錐度，安裝比圓柱銷方便，多次拆裝 對定位精度的影響較小。對定位精度的影響較小。銷已標(biāo)準(zhǔn)化了，使用時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)選用。銷已標(biāo)準(zhǔn)化了，使用時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)選用。三三. .銷連接的強(qiáng)度計(jì)算銷連接的強(qiáng)度計(jì)算1.1.定位銷：通常