機械設計精品課程-課件第6章

1、61 鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接 第第6 6章章 鍵、花鍵、無鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接鍵、花鍵、無鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接62 花鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接 63 無鍵聯(lián)接無鍵聯(lián)接 64 銷聯(lián)接銷聯(lián)接 教學要求：教學要求： 1 了解鍵聯(lián)接的主要類型和應用特點；了解鍵聯(lián)接的主要類型和應用特點； 2掌握平鍵聯(lián)接的強度校核方法；掌握平鍵聯(lián)接的強度校核方法； 3 了解花鍵聯(lián)接的類型、特點和應用；了解花鍵聯(lián)接的類型、特點和應用； 4了解銷聯(lián)接的類型、特點和應用。了解銷聯(lián)接的類型、特點和應用。 教學重點教學重點 平鍵聯(lián)接的強度校核方法平鍵聯(lián)接的強度校核方法6 61 1 鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接作用：作用：用來實現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞扭

2、矩，用來實現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞扭矩， 或?qū)崿F(xiàn)零件的軸向固定或移動?；?qū)崿F(xiàn)零件的軸向固定或移動。一、鍵聯(lián)接的類型一、鍵聯(lián)接的類型類型：類型：平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵等。平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵等。1. 1. 平鍵聯(lián)接平鍵聯(lián)接工作面工作面特點：特點：定心好、裝拆方便。定心好、裝拆方便。種類種類普通平鍵普通平鍵導向平鍵導向平鍵間隙間隙軸軸普通普通平鍵平鍵結(jié)構結(jié)構單圓頭單圓頭(C型型)圓頭圓頭(A型型)平頭平頭(B型型)用指狀銑刀加工，固定良好，軸槽應力集中大。用指狀銑刀加工，固定良好，軸槽應力集中大。用盤銑刀加工，軸的應力集中小。用盤銑刀加工，軸的應力集中小。用于軸端用于軸端普通平鍵應

3、用最廣。普通平鍵應用最廣。A型型B型型C型型盤銑刀盤銑刀 起鍵螺孔起鍵螺孔導向平鍵導向平鍵固定螺釘固定螺釘零件可以在軸上移動，構成動聯(lián)接。零件可以在軸上移動，構成動聯(lián)接。滑移距離較大時，平鍵過長，制造困難，故可采用滑鍵。結(jié)構特點：結(jié)構特點：長度較長，需用螺釘固定。長度較長，需用螺釘固定。為便于裝拆，制有起鍵螺孔。為便于裝拆，制有起鍵螺孔。潘存云教授研制起鍵螺孔起鍵螺孔固定螺釘固定螺釘雙勾頭滑鍵雙勾頭滑鍵結(jié)構特點：結(jié)構特點：兩端有勾頭，鍵固定在輪轂上，鍵短，槽長。兩端有勾頭，鍵固定在輪轂上，鍵短，槽長。潘存云教授研制單圓勾頭滑鍵單圓勾頭滑鍵結(jié)構特點：結(jié)構特點：單圓勾頭，嵌入輪轂中。單圓勾頭，嵌入

4、輪轂中。潘存云教授研制2. 2. 半圓鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接優(yōu)點：優(yōu)點：工藝性好，裝配方便。工藝性好，裝配方便。缺點：缺點：對軸的削弱較大，只適對軸的削弱較大，只適 用于輕載聯(lián)接。用于輕載聯(lián)接。特別適用于錐形軸端的聯(lián)接。特別適用于錐形軸端的聯(lián)接。工作面工作面3. 3. 楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接特點：特點：鍵的上表面有鍵的上表面有1:100的斜度，輪轂槽的底面也有的斜度，輪轂槽的底面也有1:100的斜度。的斜度。1.上下平面是工作面；上下平面是工作面；2.對輪轂起到單向?qū)嗇炂鸬絾蜗虻妮S向固定作用；的軸向固定作用；3.軸和輪轂的配合產(chǎn)生偏心和偏斜。軸和輪轂的配合產(chǎn)生偏心和偏斜。應用：應

5、用：只能應用于定心精度不高，載荷平穩(wěn)和低速的聯(lián)接。只能應用于定心精度不高，載荷平穩(wěn)和低速的聯(lián)接。安裝時用安裝時用力打入力打入工作面工作面d120 切向鍵切向鍵d二、平鍵聯(lián)接的強度校核二、平鍵聯(lián)接的強度校核鍵的材料：鍵的材料：B 600 Mpa的碳素鋼，常用的碳素鋼，常用45鋼。鋼。 鍵的截面尺寸鍵的截面尺寸b、h查表選取，長度查表選取，長度L參照輪轂長參照輪轂長度從標準中選取。度從標準中選取。鍵的主要失效形式：鍵的主要失效形式：壓潰、磨損壓潰、磨損(動聯(lián)接動聯(lián)接)、剪斷。剪斷。Lbh/21)平鍵聯(lián)接的強度平鍵聯(lián)接的強度p =SFt(d/2)(h/2)lT=p MPa MPa d h l4T=l

6、=L-bl=L一般不會出現(xiàn)d擠壓應力：擠壓應力：bA型型bB型型lp d h l4Tp=對于導向平鍵聯(lián)接，計算依據(jù)是磨損，應限制壓強：對于導向平鍵聯(lián)接，計算依據(jù)是磨損，應限制壓強：2)半圓鍵聯(lián)接強度計算半圓鍵聯(lián)接強度計算bdTp MPa MPa kl d 2Tp =lkNyd/2鍵連接強度不夠怎么辦？鍵連接強度不夠怎么辦？潘存云教授研制若強度不夠時，可采用雙鍵聯(lián)接?？紤]到載荷分布若強度不夠時，可采用雙鍵聯(lián)接?？紤]到載荷分布的不均勻性，校核強度時按的不均勻性，校核強度時按1.5個鍵計算。個鍵計算。雙鍵布置規(guī)則：雙鍵布置規(guī)則：平鍵：平鍵： 按按180布置；布置；半圓鍵：同一條母線上；半圓鍵：同一條

7、母線上；楔鍵：楔鍵： 夾角成夾角成90 120 ，兩個力的合力最大，兩個力的合力最大一、花鍵聯(lián)接的類型、特點和應用一、花鍵聯(lián)接的類型、特點和應用1)均勻受力；均勻受力；6 62 2 花鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接結(jié)構特點：結(jié)構特點：沿周向均布多個鍵齒。齒側(cè)為工作面。沿周向均布多個鍵齒。齒側(cè)為工作面。組成：組成： 外花鍵、內(nèi)花鍵。外花鍵、內(nèi)花鍵。優(yōu)點：優(yōu)點：2)對軸的削弱程度小對軸的削弱程度小;3)承載能力高承載能力高;.4)軸上零件與軸的對中性好；軸上零件與軸的對中性好；5)導向性好導向性好;6)可用磨削方法提高加工精度及可用磨削方法提高加工精度及聯(lián)接質(zhì)量。聯(lián)接質(zhì)量。潘存云教授研制潘存云教授研制缺點：缺點：

8、齒根仍有應力集中、需專齒根仍有應力集中、需專 用設備制造，成本高。用設備制造，成本高。應用：應用：定心精度要求高、載荷大、或經(jīng)常滑移的聯(lián)接。定心精度要求高、載荷大、或經(jīng)?；频穆?lián)接。類型類型-制造容易，應用最廣。制造容易，應用最廣。-用于高強度聯(lián)接。用于高強度聯(lián)接。-用于薄壁零件聯(lián)接。用于薄壁零件聯(lián)接。 矩形花鍵矩形花鍵 漸開線花鍵漸開線花鍵 三角形花鍵三角形花鍵 1）矩形花鍵）矩形花鍵輕系列：輕系列：輕系列的承載能力較小，多用于靜聯(lián)接和輕系列的承載能力較小，多用于靜聯(lián)接和 輕載聯(lián)接；輕載聯(lián)接；中系列：中系列：中系列用于中等載荷的聯(lián)接。中系列用于中等載荷的聯(lián)接。定心方式：定心方式：小徑定心小徑

9、定心-精度高，穩(wěn)定性好。精度高，穩(wěn)定性好。2）漸開線花鍵）漸開線花鍵 分為分為=30 ，=45 兩種，對應的齒頂高分別為：兩種，對應的齒頂高分別為： 與漸開線齒輪相比，花鍵齒短，齒根寬，不產(chǎn)生根切的與漸開線齒輪相比，花鍵齒短，齒根寬，不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)較少。最小齒數(shù)較少。定心方式：定心方式：齒形定心齒形定心-具有自動定心作用，受力均勻。具有自動定心作用，受力均勻。=45 =30 h*=0.5m, h*= 0.4mdfdf特點：特點：制造工藝性好，精度高齒根強度高，易于定心。制造工藝性好，精度高齒根強度高，易于定心。常用于傳遞大扭矩和大軸徑的場合。常用于傳遞大扭矩和大軸徑的場合。=45 的花鍵

10、工作面的花鍵工作面高度較小，承載能力較低，多用于載荷較輕，直徑較小的靜聯(lián)高度較小，承載能力較低，多用于載荷較輕，直徑較小的靜聯(lián)接。特別適用于薄壁零件的聯(lián)接。接。特別適用于薄壁零件的聯(lián)接。潘存云教授研制設各齒壓力的合力作用在平均半徑設各齒壓力的合力作用在平均半徑rm處，取載荷分配不處，取載荷分配不均勻系數(shù)均勻系數(shù) =0.70.8，則花鍵聯(lián)接所能傳遞的扭矩為：則花鍵聯(lián)接所能傳遞的扭矩為：靜聯(lián)接：靜聯(lián)接： T =zhlrm p 動聯(lián)接：動聯(lián)接： T =zhl rmpp l為接觸長度；為接觸長度；h為齒面工作高度；為齒面工作高度；h =(D d)/2 2Crm=(D+d)/4C為齒頂?shù)箞A半徑；為齒頂?shù)?/p>

11、圓半徑；D/2d/2hrmCCFt二、花鍵聯(lián)接強度計算二、花鍵聯(lián)接強度計算失效形式：失效形式：工作面被壓潰（靜聯(lián)接）；工作面被壓潰（靜聯(lián)接）； 工作面過渡磨損（動聯(lián)接）工作面過渡磨損（動聯(lián)接）一般只驗算擠壓強度和耐磨性。一般只驗算擠壓強度和耐磨性。靜聯(lián)接：靜聯(lián)接：動聯(lián)接：動聯(lián)接：花鍵聯(lián)接強度條件：花鍵聯(lián)接強度條件：p MPa MPazh ldm2Tp =p =2Tp MPa MPa zh ldm6 64 4 銷聯(lián)接銷聯(lián)接作用：作用：固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。按用途分按用途分類類型型定位銷定位銷按形狀分按形狀分定位銷：定位銷：用來固定

12、零件之間的相用來固定零件之間的相對位置，它是組合加工和裝配時對位置，它是組合加工和裝配時的重要輔助零件。通常不受載荷的重要輔助零件。通常不受載荷或只受很小的載荷，故不作強度或只受很小的載荷，故不作強度校核計算，其直徑按結(jié)構確定，校核計算，其直徑按結(jié)構確定，數(shù)目一般不少于數(shù)目一般不少于2 2個。個。6 64 4 銷聯(lián)接銷聯(lián)接作用：作用：固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。按用途分按用途分類類型型定位銷定位銷聯(lián)接銷聯(lián)接銷按形狀分按形狀分聯(lián)接銷：聯(lián)接銷：用來實現(xiàn)兩零件之間的用來實現(xiàn)兩零件之間的聯(lián)接，可用來傳遞不大的載荷。聯(lián)接，可用來傳遞不大的載荷。

13、其類型可根據(jù)工作要求選定，其其類型可根據(jù)工作要求選定，其尺寸可根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構特點按經(jīng)尺寸可根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構特點按經(jīng)驗或規(guī)范確定。必要時再按剪切驗或規(guī)范確定。必要時再按剪切和擠壓強度條件進行校核計算。和擠壓強度條件進行校核計算。6 64 4 銷聯(lián)接銷聯(lián)接作用：作用：固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。按用途分按用途分類類型型定位銷定位銷安全銷安全銷聯(lián)接銷聯(lián)接銷按形狀分按形狀分安全銷：安全銷：作為安全裝置中的過載剪作為安全裝置中的過載剪切元件。安全銷在過載時被剪斷，切元件。安全銷在過載時被剪斷，因此，銷的直徑應按剪切條件確定。因此，銷的直徑應按剪切

14、條件確定。為了確保安全銷被剪斷而不提前發(fā)為了確保安全銷被剪斷而不提前發(fā)生擠壓破壞，通?？稍诎踩N上加生擠壓破壞，通常可在安全銷上加一個銷套。一個銷套。潘存云教授研制6 64 4 銷聯(lián)接銷聯(lián)接作用：作用：固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。按用途分按用途分類類型型定位銷定位銷安全銷安全銷聯(lián)接銷聯(lián)接銷按形狀分按形狀分圓柱銷圓柱銷特點：特點：為過盈配合，經(jīng)多次拆為過盈配合，經(jīng)多次拆裝后，定位精度會降低；有裝后，定位精度會降低；有m6m6、h8h8兩種直徑偏差可供選擇，以兩種直徑偏差可供選擇，以滿足不同要求。滿足不同要求。潘存云教授研制潘存云教授研制

15、6 64 4 銷聯(lián)接銷聯(lián)接作用：作用：固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。按用途分按用途分類類型型定位銷定位銷安全銷安全銷聯(lián)接銷聯(lián)接銷按形狀分按形狀分圓柱銷圓柱銷圓錐銷圓錐銷特點：特點：有有1:501:50的錐的錐度，可反復度，可反復多次拆裝。多次拆裝。螺母鎖緊螺母鎖緊抗沖擊抗沖擊拆裝拆裝方便方便用于用于盲孔盲孔潘存云教授研制潘存云教授研制6 64 4 銷聯(lián)接銷聯(lián)接作用：作用：固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。按用途分按用途分類類型型定位銷定位銷安全銷安全銷聯(lián)接銷聯(lián)接銷按形狀分按形狀分圓柱

16、銷圓柱銷圓錐銷圓錐銷槽銷槽銷不易松動，不易松動，能承受振動能承受振動和變載荷和變載荷, ,不鉸孔，可不鉸孔，可多次裝拆。多次裝拆。6 64 4 銷聯(lián)接銷聯(lián)接作用：作用：固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。按用途分按用途分類類型型定位銷定位銷安全銷安全銷聯(lián)接銷聯(lián)接銷按形狀分按形狀分圓柱銷圓柱銷圓錐銷圓錐銷槽銷槽銷銷軸銷軸開口銷開口銷銷軸用于兩零件鉸接處,構成鉸鏈聯(lián)接。銷的材料：銷的材料：3535、4545號鋼。號鋼。6 63 3 無鍵聯(lián)接無鍵聯(lián)接 型面聯(lián)接是用非圓截面的柱面體或錐面體的軸與型面聯(lián)接是用非圓截面的柱面體或錐面體的軸與相同輪廓的轂孔

17、配合以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩的可拆聯(lián)接，相同輪廓的轂孔配合以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩的可拆聯(lián)接，它是無鍵聯(lián)接的一種型式。它是無鍵聯(lián)接的一種型式。一、型面聯(lián)接一、型面聯(lián)接 在家用機械、辦公機械等中，采用了大量的壓鑄、在家用機械、辦公機械等中，采用了大量的壓鑄、注塑零件。要注塑出各種各樣的非圓形孔是毫無困難注塑零件。要注塑出各種各樣的非圓形孔是毫無困難的，故型面聯(lián)接的應用獲得了發(fā)展。應用較多的是帶的，故型面聯(lián)接的應用獲得了發(fā)展。應用較多的是帶切口圓形和正六邊形型面。切口圓形和正六邊形型面。 由于型面聯(lián)接要用到非由于型面聯(lián)接要用到非圓形孔，以前因其加工困圓形孔，以前因其加工困難，限制了型面聯(lián)接的應難，限制了型面聯(lián)接的

18、應用。用。配合部配合部分形狀分形狀柱體柱體錐體錐體-只能傳遞扭矩只能傳遞扭矩-能同時傳遞扭矩和軸向力，能同時傳遞扭矩和軸向力，用于不用于不允許有間隙和要求高可靠性的場合。允許有間隙和要求高可靠性的場合。1)裝拆方便，對中性好；裝拆方便，對中性好；型面聯(lián)接的特點：型面聯(lián)接的特點：2)聯(lián)接面上沒有應力鍵槽和尖角，減少了應力集中；聯(lián)接面上沒有應力鍵槽和尖角，減少了應力集中；3)可傳遞較大的扭矩；可傳遞較大的扭矩；4)切削加工有難度，不易保證配合精度。切削加工有難度，不易保證配合精度。但隨著成型工藝的發(fā)展，促進了型面聯(lián)接的應用。 脹緊聯(lián)接是在軸與轂孔之間裝配一個或幾個脹緊聯(lián)脹緊聯(lián)接是在軸與轂孔之間裝配一個或幾個脹緊聯(lián)接套，在軸向力的作用下，同時脹緊軸與轂產(chǎn)生壓緊接套，在軸向力的作用下，同時脹緊軸與轂產(chǎn)生壓緊力，靠摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向力的一種靜聯(lián)接。力，靠摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向力的一種靜聯(lián)接。二、脹緊聯(lián)接二、脹緊聯(lián)接 結(jié)構類型：結(jié)構類型： Z1型脹套、型脹套、Z2型脹套型脹