第5章 軸轂連接

1、機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)（5 5）思考與練習(xí)思考與練習(xí)銷(xiāo)連接銷(xiāo)連接 花鍵連接花鍵連接 第五章第五章 軸轂連接軸轂連接其他軸轂連接其他軸轂連接鍵連接鍵連接 鍵連接11 1平鍵連接平鍵連接5.1 5.1 鍵鍵 連連 接接一、鍵連接及其應(yīng)用一、鍵連接及其應(yīng)用鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)件，主要是實(shí)現(xiàn)軸與軸上零件的周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩，有鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)件，主要是實(shí)現(xiàn)軸與軸上零件的周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩，有些還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動(dòng)。些還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動(dòng)。 鍵的類(lèi)型：鍵的類(lèi)型：平鍵、半圓鍵、平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵楔鍵、切向鍵原理：原理：靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩。靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩。工作面

2、：工作面：兩側(cè)面。兩側(cè)面。軸向承載情況：軸向承載情況：不能承受軸向力。不能承受軸向力。特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，對(duì)中性好，應(yīng)用廣泛。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，對(duì)中性好，應(yīng)用廣泛。 普通平鍵普通平鍵 薄平鍵薄平鍵 導(dǎo)向平鍵導(dǎo)向平鍵 滑鍵滑鍵平鍵的類(lèi)型平鍵的類(lèi)型：5.1 5.1 鍵鍵 連連 接接（1 1）普通平鍵）普通平鍵 用于軸轂間無(wú)相對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)的用于軸轂間無(wú)相對(duì)軸向運(yùn)動(dòng)的靜聯(lián)接靜聯(lián)接。按端部形狀分。按端部形狀分圓頭（圓頭（A A型）、平頭（型）、平頭（B B型）、單圓頭（型）、單圓頭（C C型）型） 輪轂上的鍵槽加工方法：輪轂上的鍵槽加工方法：可用可用插刀插刀或或拉刀拉刀加工。加工。軸上鍵槽的

3、加工方法軸上鍵槽的加工方法指狀銑刀加工指狀銑刀加工盤(pán)狀銑刀加工盤(pán)狀銑刀加工（2 2）薄型平鍵：）薄型平鍵：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鍵高約為普通平鍵的鍵高約為普通平鍵的60%70%60%70%。傳遞轉(zhuǎn)矩較小。傳遞轉(zhuǎn)矩較小。 分類(lèi)：分類(lèi)：分為圓頭、方頭、單圓頭。分為圓頭、方頭、單圓頭。 用途：用途：適用于薄臂結(jié)構(gòu)、空心軸等徑向尺寸受限制的聯(lián)接。適用于薄臂結(jié)構(gòu)、空心軸等徑向尺寸受限制的聯(lián)接。（3 3）導(dǎo)向平鍵）導(dǎo)向平鍵動(dòng)聯(lián)接動(dòng)聯(lián)接 （4 4）滑鍵）滑鍵5.1 5.1 鍵鍵 連連 接接導(dǎo)向鍵導(dǎo)向鍵鍵不動(dòng)，輪轂軸向移動(dòng)鍵不動(dòng)，輪轂軸向移動(dòng)滑鍵滑鍵鍵隨輪轂移動(dòng)鍵隨輪轂移動(dòng)5.1 5.1 鍵鍵 連連 接接2 2

4、、半圓鍵、半圓鍵 半圓鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：軸上鍵槽較深，對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大。只適用于輕載連接。軸上鍵槽較深，對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大。只適用于輕載連接。原理：原理：靠鍵與鍵槽靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓傳遞轉(zhuǎn)側(cè)面的擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩。矩。工作面：工作面：兩側(cè)面。兩側(cè)面。軸向承載情況：軸向承載情況：不能承受軸向力。不能承受軸向力。特點(diǎn)：特點(diǎn)：制造簡(jiǎn)單，工藝性好，拆裝方便，對(duì)中性好，可自動(dòng)適應(yīng)輪制造簡(jiǎn)單，工藝性好，拆裝方便，對(duì)中性好，可自動(dòng)適應(yīng)輪 轂鍵槽的斜度。適用于錐形軸與輪轂的聯(lián)接。轂鍵槽的斜度。適用于錐形軸與輪轂的聯(lián)接。5.1 5.1 鍵鍵 連連 接接3 3、楔鍵連接、楔鍵連接原理：原理：靠鍵與鍵槽面間

5、及軸與輪轂之間的摩擦力來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩?？挎I與鍵槽面間及軸與輪轂之間的摩擦力來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。工作面：工作面：上下兩底面，有上下兩底面，有1 1：100100斜度（側(cè)面有間隙）斜度（側(cè)面有間隙） 。軸向承載情況：軸向承載情況：能軸向固定零件，承受單方向的軸向力。能軸向固定零件，承受單方向的軸向力。特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但對(duì)中性差。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但對(duì)中性差。應(yīng)用：應(yīng)用：適用于低速、輕載和對(duì)傳動(dòng)精度要求不高的連接。鉤頭只用于適用于低速、輕載和對(duì)傳動(dòng)精度要求不高的連接。鉤頭只用于軸端聯(lián)接，如在中間用鍵槽應(yīng)比鍵長(zhǎng)軸端聯(lián)接，如在中間用鍵槽應(yīng)比鍵長(zhǎng)2 2倍才能裝入，且要裝安全罩倍才能裝入，且要裝安全罩 。普通楔鍵普通楔鍵

6、鉤頭楔鍵鉤頭楔鍵5.1 5.1 鍵鍵 連連 接接4 4、切向鍵、切向鍵原原 理：理：靠工作面上的擠壓力來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。靠工作面上的擠壓力來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩。工作面：工作面：兩鍵沿斜面拼接后相互平行的兩個(gè)窄面兩鍵沿斜面拼接后相互平行的兩個(gè)窄面。軸向承載情況：軸向承載情況：能軸向固定零件，承受能軸向固定零件，承受單方向單方向的的軸向力。軸向力。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：適用于大載荷，對(duì)中要求不嚴(yán)的場(chǎng)合。適用于大載荷，對(duì)中要求不嚴(yán)的場(chǎng)合。一組切向鍵一組切向鍵只能只能 傳遞傳遞單向轉(zhuǎn)矩單向轉(zhuǎn)矩，傳遞雙向轉(zhuǎn)矩傳遞雙向轉(zhuǎn)矩必須采用必須采用兩組切向鍵。兩組切向鍵。二、鍵的選擇和強(qiáng)度校核二、鍵的選擇和強(qiáng)度校核1鍵的選擇鍵的選擇bh根

7、據(jù)軸徑根據(jù)軸徑d由標(biāo)準(zhǔn)中查得，鍵的長(zhǎng)度參考輪轂的長(zhǎng)度確由標(biāo)準(zhǔn)中查得，鍵的長(zhǎng)度參考輪轂的長(zhǎng)度確定，一般應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)，并符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的尺寸系列。定，一般應(yīng)略短于輪轂長(zhǎng)，并符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的尺寸系列。 鍵的截面尺寸鍵的截面尺寸bh及鍵長(zhǎng)及鍵長(zhǎng)L。2 2平鍵連接的失效和強(qiáng)度校核平鍵連接的失效和強(qiáng)度校核對(duì)于普通平鍵連接（靜連接），其主要失效形式是工作面的壓潰，有時(shí)對(duì)于普通平鍵連接（靜連接），其主要失效形式是工作面的壓潰，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷，但一般只作連接的擠壓強(qiáng)度校核。也會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷，但一般只作連接的擠壓強(qiáng)度校核。對(duì)于導(dǎo)向平鍵連接和滑鍵連接，其主要失效形式是工作面的過(guò)度磨損，對(duì)于導(dǎo)向平鍵連接和滑鍵

8、連接，其主要失效形式是工作面的過(guò)度磨損，通常按工作面上的壓力進(jìn)行條件性的強(qiáng)度校核計(jì)算。通常按工作面上的壓力進(jìn)行條件性的強(qiáng)度校核計(jì)算。 5.1 5.1 鍵鍵 連連 接接(1)(1)類(lèi)型類(lèi)型(2)(2)尺寸尺寸根據(jù)鍵連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求、工作條件根據(jù)鍵連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求、工作條件 設(shè)鍵側(cè)面的作用力沿鍵的工作長(zhǎng)度設(shè)鍵側(cè)面的作用力沿鍵的工作長(zhǎng)度和高度均勻分布，則和高度均勻分布，則普通平鍵的強(qiáng)度條普通平鍵的強(qiáng)度條件件為為: : 2ppkldTklF當(dāng)強(qiáng)度不足時(shí)，可適當(dāng)增加鍵長(zhǎng)或采用兩個(gè)鍵按當(dāng)強(qiáng)度不足時(shí)，可適當(dāng)增加鍵長(zhǎng)或采用兩個(gè)鍵按180布置?？紤]到兩布置?？紤]到兩個(gè)鍵的載荷分布不均勻性，在強(qiáng)度

9、校核中可按個(gè)鍵的載荷分布不均勻性，在強(qiáng)度校核中可按1.5個(gè)鍵計(jì)算。個(gè)鍵計(jì)算。2bLlbLlLl ( (雙圓頭平鍵雙圓頭平鍵) )( (平頭平鍵平頭平鍵) )( (單圓頭平鍵單圓頭平鍵) ) pkldTp2導(dǎo)向平鍵和滑鍵連接的強(qiáng)度條件導(dǎo)向平鍵和滑鍵連接的強(qiáng)度條件為：為：例題2hk 式中：式中： p、p為許用應(yīng)力與許用壓力為許用應(yīng)力與許用壓力 5.1 5.1 鍵鍵 連連 接接5.1 5.1 鍵鍵 連連 接接例題：試設(shè)計(jì)減速器中直齒圓柱齒輪與軸的鍵連接。已知，裝齒輪處的軸直徑例題：試設(shè)計(jì)減速器中直齒圓柱齒輪與軸的鍵連接。已知，裝齒輪處的軸直徑d d=70mm=70mm，齒輪的輪轂寬度為，齒輪的輪轂寬

10、度為100mm100mm，齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩，齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T T=2200N=2200Nmmmm，載，載荷有輕微的沖擊，設(shè)計(jì)此鍵連接。荷有輕微的沖擊，設(shè)計(jì)此鍵連接。解：解：(1)(1)確定鍵連接的類(lèi)型確定鍵連接的類(lèi)型(2)(2)確定鍵的尺寸確定鍵的尺寸(3)(3)校核鍵的強(qiáng)度校核鍵的強(qiáng)度(4) (4) 鍵的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記鍵的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記選擇選擇A A型雙圓頭普通平鍵連接型雙圓頭普通平鍵連接根據(jù)軸的直徑根據(jù)軸的直徑d d=70mm=70mm，查，查表表5-15-1得得bh=20=2012mm12mm；根據(jù)齒輪輪轂寬度根據(jù)齒輪輪轂寬度100mm100mm，查表查表5-15-1，取，取L L=90mm=90mm

11、。軸和鍵都選用鋼材，其許用擠壓應(yīng)力軸和鍵都選用鋼材，其許用擠壓應(yīng)力 p p=100120MPa=100120MPa，在此取，在此取 p p=110MPa=110MPa。pp222 2200149.7(MPa)110(MPa)1290207022TThkldLb d此鍵強(qiáng)度不夠，現(xiàn)采用雙鍵連接，相隔此鍵強(qiáng)度不夠，現(xiàn)采用雙鍵連接，相隔180180布置，考慮到兩個(gè)鍵的載布置，考慮到兩個(gè)鍵的載荷分布不均勻性，鍵的工作長(zhǎng)度為荷分布不均勻性，鍵的工作長(zhǎng)度為1.51.570=105mm70=105mm，重新校核強(qiáng)度：，重新校核強(qiáng)度：pp22 220099.8(MPa)110(MPa)6 105 70Tkld

12、鍵鍵202090GB/T1096-197790GB/T1096-1977 花鍵連接是將具有均布的多個(gè)凸齒的軸置于輪轂相應(yīng)的凹槽中所構(gòu)成的連接。花鍵連接是將具有均布的多個(gè)凸齒的軸置于輪轂相應(yīng)的凹槽中所構(gòu)成的連接?；ㄦI連接是多齒傳遞載荷，故比平鍵連接的承載能力高，定心性和花鍵連接是多齒傳遞載荷，故比平鍵連接的承載能力高，定心性和 導(dǎo)向性好，對(duì)軸的削弱小導(dǎo)向性好，對(duì)軸的削弱小( (齒淺、應(yīng)力集中小齒淺、應(yīng)力集中小) )；花鍵連接一般用于定心精度要求高和載荷較大的地方?；ㄦI連接一般用于定心精度要求高和載荷較大的地方?；ㄦI加工需用專(zhuān)門(mén)的設(shè)備和工具，成本較高?；ㄦI加工需用專(zhuān)門(mén)的設(shè)備和工具，成本較高。5.2

13、 5.2 花花 鍵鍵 連連 接接一、花鍵的類(lèi)型與應(yīng)用一、花鍵的類(lèi)型與應(yīng)用工作面工作面：鍵齒兩側(cè)面：鍵齒兩側(cè)面特點(diǎn)：特點(diǎn)：分類(lèi)：分類(lèi)：p矩形花鍵矩形花鍵p漸開(kāi)線(xiàn)花鍵漸開(kāi)線(xiàn)花鍵小徑定心，定心精度較高；性質(zhì)簡(jiǎn)單，加工方便。小徑定心，定心精度較高；性質(zhì)簡(jiǎn)單，加工方便。齒形定心，自動(dòng)定心；與漸開(kāi)線(xiàn)齒輪相比，齒高齒形定心，自動(dòng)定心；與漸開(kāi)線(xiàn)齒輪相比，齒高較小，壓力角較大。較小，壓力角較大。內(nèi)花鍵內(nèi)花鍵外花鍵外花鍵二、花鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算二、花鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算失效形式失效形式： 假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，且壓力的假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，且壓力的合力合力F作用在平均直徑作用在平均直徑dm處，并引入

14、載荷分配不均處，并引入載荷分配不均勻系數(shù)勻系數(shù)y y，則花鍵連接的強(qiáng)度校核式為：，則花鍵連接的強(qiáng)度校核式為：pm3p102yzhldT靜連接靜連接： pzhldTpm3102y動(dòng)連接動(dòng)連接：8 . 07 . 0y上兩式中上兩式中: :p p 、 p p 為花鍵連接的許用擠壓應(yīng)力為花鍵連接的許用擠壓應(yīng)力和許用壓力和許用壓力5.2 5.2 花花 鍵鍵 連連 接接工作面過(guò)度磨損（工作面過(guò)度磨損（動(dòng)連接動(dòng)連接）。）。工作面被壓潰（工作面被壓潰（靜連接靜連接）鍵的工作高度為：鍵的工作高度為：矩形花鍵：矩形花鍵：CdDh22漸開(kāi)線(xiàn)花鍵：漸開(kāi)線(xiàn)花鍵：=30=30，h= =m=45=45，h=0.8=0.8m

15、鍵的平均直徑為：鍵的平均直徑為：矩形花鍵矩形花鍵: :2mDdd漸開(kāi)線(xiàn)花鍵漸開(kāi)線(xiàn)花鍵: :mrdd 定位銷(xiāo)定位銷(xiāo)聯(lián)接銷(xiāo)聯(lián)接銷(xiāo)安全銷(xiāo)安全銷(xiāo) 用于固定零件之間的相對(duì)位置（定位銷(xiāo)）用于固定零件之間的相對(duì)位置（定位銷(xiāo)） 用于軸轂聯(lián)接（連接銷(xiāo)）用于軸轂聯(lián)接（連接銷(xiāo)） 用于安全裝置中的過(guò)載剪斷元件（安全銷(xiāo)）用于安全裝置中的過(guò)載剪斷元件（安全銷(xiāo)）一、銷(xiāo)的作用一、銷(xiāo)的作用 5.3 5.3 銷(xiāo)銷(xiāo) 連連 接接 2. 2. 圓錐銷(xiāo)圓錐銷(xiāo)1.1. 圓柱銷(xiāo)圓柱銷(xiāo)靠過(guò)盈配合固定在銷(xiāo)孔中，經(jīng)多次拆卸會(huì)降低其靠過(guò)盈配合固定在銷(xiāo)孔中，經(jīng)多次拆卸會(huì)降低其定位精度和可靠性。定位精度和可靠性。具有具有1:501:50的錐度，在受橫向

16、力時(shí)可以自鎖。它安的錐度，在受橫向力時(shí)可以自鎖。它安裝方便，定位精度高，可多次裝拆而不影響定位裝方便，定位精度高，可多次裝拆而不影響定位精度。精度。端部帶螺紋的圓錐銷(xiāo)可用于盲端部帶螺紋的圓錐銷(xiāo)可用于盲孔或拆卸困難的場(chǎng)合孔或拆卸困難的場(chǎng)合二、銷(xiāo)的種類(lèi)及應(yīng)用二、銷(xiāo)的種類(lèi)及應(yīng)用5.3 5.3 銷(xiāo)銷(xiāo) 連連 接接 3. 3. 帶螺紋圓柱槽的圓錐銷(xiāo)帶螺紋圓柱槽的圓錐銷(xiāo)適用于有沖擊、振動(dòng)和高速運(yùn)行的場(chǎng)合適用于有沖擊、振動(dòng)和高速運(yùn)行的場(chǎng)合5.3 5.3 銷(xiāo)銷(xiāo) 連連 接接4. 4. 開(kāi)尾圓錐銷(xiāo)開(kāi)尾圓錐銷(xiāo)5.5.槽銷(xiāo)槽銷(xiāo)上有輾壓或模鍛出的三條縱向溝槽，將槽銷(xiāo)上有輾壓或模鍛出的三條縱向溝槽，將槽銷(xiāo)打入銷(xiāo)孔后，由于材

17、料的彈性使銷(xiāo)擠壓在銷(xiāo)打入銷(xiāo)孔后，由于材料的彈性使銷(xiāo)擠壓在銷(xiāo)孔中，不易松脫。因而適用于有振動(dòng)、變載孔中，不易松脫。因而適用于有振動(dòng)、變載荷和經(jīng)常拆裝的場(chǎng)合。荷和經(jīng)常拆裝的場(chǎng)合。6.6.彈性圓柱銷(xiāo)彈性圓柱銷(xiāo)7.7.開(kāi)口銷(xiāo)開(kāi)口銷(xiāo)用彈簧鋼帶卷制而成，具有很好的彈性，可以用彈簧鋼帶卷制而成，具有很好的彈性，可以均勻地?cái)D緊在孔中，對(duì)配合精度要求不高，可均勻地?cái)D緊在孔中，對(duì)配合精度要求不高，可多次裝拆。但剛性差，不適于高精度定位用。多次裝拆。但剛性差，不適于高精度定位用。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，裝拆方便。主要用于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，裝拆方便。主要用于螺紋聯(lián)接的防松，還用于軸銷(xiāo)端部鎖定零件。螺紋聯(lián)接的防松，還用于

18、軸銷(xiāo)端部鎖定零件。5.3 5.3 銷(xiāo)銷(xiāo) 連連 接接銷(xiāo)的材料為銷(xiāo)的材料為35、45鋼（開(kāi)口銷(xiāo)為低碳鋼），許用應(yīng)力鋼（開(kāi)口銷(xiāo)為低碳鋼），許用應(yīng)力t t=80MPa，許用，許用擠壓應(yīng)力擠壓應(yīng)力 p與鍵連接的擠壓應(yīng)力相同。與鍵連接的擠壓應(yīng)力相同。 型面連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配合型面連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配合以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩的可拆連接，它是無(wú)鍵連接的一種型式。以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩的可拆連接，它是無(wú)鍵連接的一種型式。在家用機(jī)械、辦公機(jī)械等中，采用了大量的壓鑄、注塑零件。要注塑在家用機(jī)械、辦公機(jī)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

19、形孔是毫無(wú)困難的，故型面連接的應(yīng)用獲得了發(fā)展。應(yīng)出各種各樣的非圓形孔是毫無(wú)困難的，故型面連接的應(yīng)用獲得了發(fā)展。應(yīng)用較多的是帶切口圓形和正六邊形型面。用較多的是帶切口圓形和正六邊形型面。一、型面連接一、型面連接5.4 5.4 其他軸轂連接簡(jiǎn)介其他軸轂連接簡(jiǎn)介特點(diǎn)：特點(diǎn)：對(duì)中好對(duì)中好, ,沒(méi)有鍵槽引起的應(yīng)力集中，可傳遞大的轉(zhuǎn)矩，裝拆方便，但沒(méi)有鍵槽引起的應(yīng)力集中，可傳遞大的轉(zhuǎn)矩，裝拆方便，但加工復(fù)雜，應(yīng)用不普遍。加工復(fù)雜，應(yīng)用不普遍。 脹緊連接是在轂孔與軸之間裝入脹緊連接套（簡(jiǎn)稱(chēng)脹套），在軸向力脹緊連接是在轂孔與軸之間裝入脹緊連接套（簡(jiǎn)稱(chēng)脹套），在軸向力作用下，同時(shí)脹緊軸與轂而構(gòu)成的一種靜連接。作用下，同時(shí)脹緊軸與轂而構(gòu)成的一種靜連接。二、脹緊連接二、脹緊連接 當(dāng)擰緊螺母或螺釘時(shí)，在軸向力作用下，內(nèi)、外脹套互相楔緊，內(nèi)脹當(dāng)擰緊螺母或螺釘時(shí)，在軸向力作用下，內(nèi)、外脹套互相楔緊，內(nèi)脹套縮小箍緊軸，外脹套脹大而撐緊輪轂，使接觸面間產(chǎn)生壓緊力。工作