機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)軸轂連接

5.1鍵和花鍵連接設(shè)計(jì)5.1.1

鍵連接

1.平鍵連接平鍵的兩側(cè)面是工作面，工作時(shí)靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩。平鍵連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、對(duì)中性較好，應(yīng)用廣泛。但這種鍵不能承受軸向力，因而對(duì)軸上零件不能起到軸向固定的作用。第五章軸轂連接1

分類：普通平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵三種。普通平鍵按端部形狀可分為圓頭(A型)、方頭(B型)和單圓頭(C型)三種，用于靜連接。

a）平鍵連接b）圓頭(A型)c）方頭(B型)d）單圓頭(C型)2

導(dǎo)向平鍵和滑鍵用于動(dòng)連接。導(dǎo)向平鍵(圖a)是一種較長(zhǎng)的平鍵，用螺釘固定在軸上的鍵槽中，而軸上的傳動(dòng)零件則可沿導(dǎo)鍵作軸向滑移。當(dāng)零件滑移的距離較大時(shí)，因所需導(dǎo)向平鍵的長(zhǎng)度過大，制造困難，故宜采用滑鍵(圖b)。a）導(dǎo)向平鍵b）滑鍵32.半圓鍵連接半圓鍵也是以兩側(cè)面為工作面。優(yōu)點(diǎn)：定心較好。缺點(diǎn)：軸上鍵槽較深，對(duì)輪的強(qiáng)度削弱較大，故一般只用于輕載靜連接中。錐形軸端采用半圓鍵連接在工藝上較為方便。43.楔鍵連接和切向鍵連接楔鍍的上、下面為工作面，分別與輪轂和軸上的鍵槽底面貼合。鍵的上表面和輪轂鍵槽底面各有1：100的斜度，工作時(shí)主要靠摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩，并能承受單方向的軸向力。5在重型機(jī)械中常采用切向鍵連接。切向鍵由一對(duì)楔鍵組成裝配時(shí)將兩鍵楔緊，鍵的窄面是工作面，工作面上的壓力沿軸表面的切線方向作用，能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩。65.1.2平鍵連接的強(qiáng)度校核鍵的橫截面尺寸(鍵寬b×鍵高h(yuǎn))按軸的直徑d從鍵的標(biāo)準(zhǔn)中選?。绘I的長(zhǎng)度L可參照輪轂的長(zhǎng)度從標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度系列中選取，一般略短于輪轂長(zhǎng)度。首要的鍵還應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核。普通平鍵主要的失效形式是工作面被壓潰，嚴(yán)重過載時(shí)可能還會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷。一般情況下只需按工作面的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核即可。7靜連接時(shí)：動(dòng)連接時(shí)：8表5–1鍵連接的許用應(yīng)力[p]、[]和許用壓強(qiáng)[p]

MPa

許用應(yīng)力和許用壓強(qiáng)連接工作方式連接中較弱零件的材料載荷性質(zhì)靜載荷輕微沖擊沖擊[p]靜連接鋼120~150100~12060~90鑄鐵70~8050~6030~45[p]動(dòng)連接鋼504030[]靜連接鋼1209060注：1．[p]、[p]應(yīng)按連接中力學(xué)性能較弱的材料選取；

2．如有與鍵相對(duì)滑動(dòng)的被連接件表面經(jīng)過淬火，則動(dòng)連接的許用壓強(qiáng)[p]可提高2~3倍。95.1.3花鍵連接

軸和輪轂孔周向均布的多個(gè)鍵齒構(gòu)成的連接稱為花鍵連接，它由外花鍵和內(nèi)花鍵組成。齒的側(cè)面為工作面。承載能力高、對(duì)軸強(qiáng)度削弱小(齒淺、應(yīng)力集中小)、對(duì)中性和導(dǎo)向性好。10

1.矩形花鍵連接

根據(jù)GB/T

1144－2001矩形花鍵規(guī)格，用N×d×D×B分別表示鍵數(shù)、小徑、大徑和鍵齒寬。矩形花鍵連接的定心方式有按小徑、齒寬和大徑等三種。112.漸開線花鍵連接漸開線花鍵的齒廓為漸開線，可以利用制造齒輪的加工方法來加工，工藝性較好。它的齒根較厚，強(qiáng)度高，壽命長(zhǎng)。但加工花鍵孔的拉刀制造成本較高，尺寸較小時(shí)，受到一定限制。125.1.4花鍵連接的強(qiáng)度校核

花鍵連接的主要失效形式是齒面的壓潰（靜連接）或磨損（動(dòng)連接），通常只進(jìn)行連接的擠壓強(qiáng)度或耐磨性計(jì)算。13表5–2花鍵連接的許用擠壓應(yīng)力[p]和許用壓強(qiáng)[p]

MPa許用擠壓應(yīng)力和許用壓強(qiáng)連接工作方式使用和制造情況齒面未經(jīng)熱處理齒面經(jīng)熱處[p]靜連接不良35~5040~70中等60~100100~140良好80~120120~200[p]空載下移動(dòng)的動(dòng)連接不良中等良好15~2020~3520~3030~6025~4040~70在載荷作用下移動(dòng)的動(dòng)連接不良––3~10中等––5~15良好––10~20注：1．使用和制造情況不良系指受變載、有雙向沖擊、振動(dòng)頻率高和振幅大、潤(rùn)滑不良（對(duì)動(dòng)連接）、材料硬度不高或精度不高等；

2．同一情況下，[p]和[p]的較小值用于工作時(shí)間長(zhǎng)和比較重要的場(chǎng)合。145.2銷連接5.2.1

銷的作用及類型

銷主要用于定位、連接、傳遞運(yùn)動(dòng)和不大的載荷，還可以作為安全裝置。定位銷連接銷

安全銷15

根據(jù)不同的需要，銷還有許多特殊形式：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(chǎng)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(dòng)或變載下不致松脫。a)內(nèi)螺紋圓錐銷b)外螺紋圓錐銷

a)開尾圓錐銷

b)小端帶外螺紋圓錐銷帶內(nèi)、外螺紋的圓錐銷開尾和小端帶外螺紋圓錐銷16

槽銷用彈簧鋼滾壓或模鍛而成。槽常有三條，其形狀有：沿銷全長(zhǎng)的平行直槽；沿銷全長(zhǎng)的楔形槽；一端有短楔槽及中部有短凹槽等。彈性圓柱銷由彈簧鋼帶卷制的縱向開縫的圓管，借助于彈性，均勻擠緊在銷孔中，對(duì)銷孔精度要求較低，可多次裝拆，用于有沖擊、振動(dòng)的場(chǎng)合。但剛性較差，不適用于高精度定位。槽銷彈性圓柱銷

開口銷175.2.2銷連接的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.選定銷類型根據(jù)具體結(jié)構(gòu)要求，結(jié)合各種類型銷的特點(diǎn)，進(jìn)行選擇。

2.確定銷尺寸用作連接零件的銷，其尺寸通常按結(jié)構(gòu)條件選定。

3.銷連接的防松由于振動(dòng)和沖擊、溫度急劇變化以及裝配質(zhì)量不好等原因，圓柱銷和圓錐銷都可能產(chǎn)生松脫，為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，必要時(shí)應(yīng)采用防松結(jié)構(gòu)。采用防松環(huán)的防松結(jié)構(gòu)185.3型面連接

輪轂與軸沿光滑非圓表面接觸而構(gòu)成的連接，稱為型面連接。它們均能傳遞轉(zhuǎn)矩，前者還可用作不帶載荷下移動(dòng)的動(dòng)連接，后者還能承受單方向的軸向力。（a）軸和轂孔是柱形b)軸和轂孔是錐形型面連接195.4過盈配合連接

利用零件間的過盈配合來實(shí)現(xiàn)的連接，稱為過盈配合連接。優(yōu)