機(jī)械設(shè)計(jì) (4)

1、第4章 鍵、銷及鉚釘聯(lián)接 4.1 平鍵聯(lián)接 4.2 平鍵的選擇和平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 4.3 楔鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接 4.4 銷釘聯(lián)接 4.5 鉚釘聯(lián)接 鍵、銷聯(lián)接簡介 鍵(key)、銷(pin)：主要用來實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件之間的周向固定，以傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)。 鍵、銷聯(lián)接是可拆聯(lián)接，通常是先根據(jù)各類鍵、銷的應(yīng)用特點(diǎn)、工作情況來選擇鍵、銷的類型及尺寸，必要時(shí)再對鍵或銷進(jìn)行強(qiáng)度校核。 鉚釘聯(lián)接是用鉚釘將被聯(lián)接件聯(lián)接在一起的一種不可拆聯(lián)接，鉚接多用于機(jī)架、外殼以及壓力容器等的聯(lián)接。4.1 平鍵聯(lián)接 平鍵（square key)是矩形截面的聯(lián)接鍵 平鍵在工作時(shí)，鍵的兩側(cè)面同軸及輪轂上的鍵槽側(cè)壁相互接觸以傳遞轉(zhuǎn)矩

2、，鍵側(cè)是工作面。 鍵的上表面與輪轂之間有間隙，是非工作面。 聯(lián)接特點(diǎn):轉(zhuǎn)動(dòng)零件在軸上的定心性好，裝拆方便。 按用途平鍵分為：普通平鍵（GB109679） 導(dǎo)向平鍵（GB109779） 滑鍵 較高較小的薄鍵（GB156679） 普通平鍵：圓頭平鍵 （各種鍵的鍵槽不同，特點(diǎn)不 同，指狀銑刀銑出） 平頭平鍵（盤狀銑刀銑出，常用螺釘緊固） 單圓頭平鍵（一般用于一端開通的鍵槽） 導(dǎo)鍵和滑鍵聯(lián)接都是動(dòng)連接。 導(dǎo)鍵固定在軸上，軸上的零件可以滑動(dòng)。 滑鍵固定在輪轂上，隨著軸上零件一起在軸上滑動(dòng)。 鍵與其相對滑動(dòng)的鍵槽之間為間隙配合，且表面粗糙度值應(yīng)較低，以減少摩擦力。 當(dāng)軸向移動(dòng)距離較大時(shí)，宜采用滑鍵，因?yàn)槿?/p>

3、用導(dǎo)鍵，鍵將很長，增加制造難度。 半圓鍵半圓鍵 鍵是圓鋼制成或沖壓磨削而成，軸向鍵槽用與半徑相同的銑刀加工而成。 優(yōu)點(diǎn)：鍵能在軸槽中擺動(dòng)，適應(yīng)輪轂上鍵槽底面的傾斜要求，故加工裝配方便。 缺點(diǎn)：軸槽較深，對軸的強(qiáng)度影響較大。 用途：半圓鍵用于靜聯(lián)接，鍵的側(cè)面是工作面，多用于錐面聯(lián)接部位。4.2 平鍵的選擇和平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 平鍵已標(biāo)準(zhǔn)化：選擇方法是按軸徑d的大小從標(biāo)準(zhǔn)中選出平鍵的寬度和高度尺寸bh, 然后根據(jù)輪轂的寬度B從標(biāo)準(zhǔn)中選取鍵的長度L，L應(yīng)小于或等于輪轂的寬度。 且L=1.5d 鍵的材料： b不小于600Mpa的碳素鋼，如45鋼等，也可以在其它特殊場合下用到20鋼或A3。 平鍵的失效形

4、式：主要是壓潰和剪斷 鍵上的剪切力：FT/(d/2) 擠壓面積：k*l，剪切面積：b*l 其中k為鍵與輪轂槽的接觸高度： 可在標(biāo)準(zhǔn)中查出，也可近似的按k=h/2計(jì)算。 l 為鍵的有效工作長度: 對于圓頭平鍵:l=L-b 對于單圓頭平鍵：l=L-b/2 平頭平鍵：l=L 擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度的校核公式為： 強(qiáng)度不足時(shí)，可用兩鍵180布置 載荷分布不均勻時(shí)可作適當(dāng)?shù)奶幚?T*1.5 許用剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力見表41(課本p50)ppdklT2 dblT24.3 斜鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接 4.3.1 斜鍵聯(lián)接 斜鍵聯(lián)接可以分為楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接 一.楔鍵聯(lián)接(gib-head taper key) 上下面為

5、工作表面，鍵的兩側(cè)面有間隙。 鍵的上表面有1:100的斜度，輪轂槽也有相同的斜度。 工作時(shí)主要靠摩擦力fN傳遞轉(zhuǎn)矩T，并能軸向固定零件和承受單向的軸向力。 二.切向鍵聯(lián)接 兩個(gè)斜度為1:100的單邊傾斜楔組成，裝配后，兩楔以斜面相互貼合，共同楔合在軸轂之間，切向鍵的上下面是工作面，鍵在聯(lián)接時(shí)必須有一個(gè)工作面處于包含軸心線的平面之內(nèi)。 工作面上的擠壓力沿軸的切向作用，而靠擠壓力傳遞轉(zhuǎn)矩，軸、轂之間雖有摩擦力，但主要不依靠它傳遞轉(zhuǎn)矩，如果轉(zhuǎn)矩要變向，須用兩個(gè)切向鍵，切向鍵也可以傳遞單向軸向力。由于打入斜鍵時(shí)，會產(chǎn)生很大的徑向力，迫使軸和轂產(chǎn)生偏心e，其次在振動(dòng)、沖擊或變載荷作用下容易松動(dòng)，因此斜鍵

6、僅用于定心精度要求不高、載荷平穩(wěn)和低速傳動(dòng)的聯(lián)接。 4.3.2 花鍵聯(lián)接 花鍵聯(lián)接靠軸和轂上的縱向齒的相互擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩，可以用于靜聯(lián)接和動(dòng)連接 根據(jù)齒形不同可分： 矩形 （GB114487） 漸開線（GB3478.183） 三角形 根據(jù)定心方式不同可分： 外徑定心，內(nèi)徑定心和鍵側(cè)定心 特點(diǎn)和應(yīng)用場合。 新標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，矩形花鍵聯(lián)接以內(nèi)徑定心，有輕，中兩個(gè)系列，分別適用于載荷較輕或中等的場合。制造時(shí)，軸和轂上的結(jié)合面都要經(jīng)過磨削，故鍵的熱處理后的表面硬度應(yīng)該高于40HRC。矩形花鍵具有定心精度高，應(yīng)力集中較小，承載能力較大等優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)用很廣。 在目前生產(chǎn)中，還有按舊標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的以外徑定心和側(cè)面定心的

7、矩形花鍵聯(lián)接。 外徑定心適用于轂孔表面硬度不高于40HRC，鍵槽可用拉刀加工的情況。 側(cè)面定心因壓力易于沿鍵長方向得到均勻分布，故較適用于載荷較重的場合，但不能保證軸轂的精確定心。 新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定漸開線花鍵聯(lián)接時(shí)由作用于齒面上的壓力自動(dòng)平衡來定心的，漸開線的制造工藝和齒輪制造完全相同，但壓力角有30和45兩種，齒根有平齒根和圓齒根兩種。 為了便于加工，一般選用平齒根，但圓齒根有利于降低應(yīng)力集中和減少產(chǎn)生淬火裂紋的可能性。 漸開線花鍵聯(lián)接具有承載能力大，使用壽命長，定心精度高等特點(diǎn)，宜用于載荷較大，尺寸也較大的聯(lián)接，在目前生產(chǎn)中，也有以外徑定心的，這時(shí)需要專門的滾刀和插刀切齒，常用于徑向載荷較大的動(dòng)

8、聯(lián)接。 細(xì)齒漸開線花鍵的齒較細(xì)，有時(shí)可作成三角形。這種聯(lián)接適用于載荷很輕或薄壁零件的軸轂聯(lián)接，也可用作錐形軸上的輔助聯(lián)接。 與平鍵比較，花鍵聯(lián)接有以下優(yōu)點(diǎn)： 1）齒對稱分布，使軸轂受力勻稱； 2）齒軸一體而且齒槽較淺，齒根的應(yīng)力集中較小，被聯(lián)接件的強(qiáng)度削弱較少； 3）齒數(shù)多，總接觸面積大，壓力分布較均勻，這些都使聯(lián)接具有較高的承載能力。 此外，齒可利用較完善的制造工藝，因而被聯(lián)接件能得到較好的定心和軸上零件沿軸移動(dòng)時(shí)能得到較好的導(dǎo)引，而且零件的互換性也容易保證。 以上各點(diǎn)使花鍵聯(lián)接的應(yīng)用日趨廣泛，特別是作為軸轂的動(dòng)聯(lián)接更有其獨(dú)特的優(yōu)越性。 但是，齒的制造要用專門的設(shè)備和工具，這就使花鍵聯(lián)接的應(yīng)

9、用受到一定的限制。花鍵聯(lián)接的計(jì)算 花鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì)通常是先選聯(lián)接的類型和方式，查出標(biāo)準(zhǔn)尺寸，然后再作強(qiáng)度驗(yàn)算，聯(lián)接的可能失效有：齒面的壓潰和磨損，齒根的剪斷或彎斷等，對于實(shí)際采用的材料組合和標(biāo)準(zhǔn)尺寸來說，齒面的壓潰和磨損常是主要的失效形式，因此，一般只作聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度或耐磨性計(jì)算。 z 齒數(shù)， h 齒面的工作高度， l齒的接觸長度，p花鍵聯(lián)接的許用擠壓強(qiáng)度，p 花鍵聯(lián)接的許用壓強(qiáng)。 rm 平均半徑pmrlkzhTprlkzhTm 花鍵聯(lián)接的零件多用強(qiáng)度極限不低于600Mpa的鋼料制成，多數(shù)要經(jīng)多熱處理（特別是在頻繁移動(dòng)的齒上）以便獲得足夠的硬度抗磨。4.4 銷釘聯(lián)接 銷：主要用來固定零件之間的相

10、對位置，也可以聯(lián)接以傳遞不大的載荷，還可以作為安全裝置中的過載剪斷元件，是組合加工中和裝配中的重要輔助零件。 銷的材料一般用強(qiáng)度極限不低于500Mpa-600Mpa的碳素結(jié)構(gòu)鋼（如35、45）和易切鋼（ Y12）等 圓柱銷（GB11986）靠微量的過盈固定在孔中，徑多次拆裝會降低定位精度和聯(lián)接可靠性。 圓錐銷（GB11786）有1：50的錐度，可以自鎖，可以多次拆裝，所以定位精度高，拆裝方便。 特殊形式： 彈性圓柱銷（GB87986） 內(nèi)螺紋圓錐銷（GB12086）； 螺尾圓錐銷（GB88186）可用與銷孔沒有開通或拆卸困難的場合； 開尾圓錐銷（GB87786）可以保證銷在沖擊、振動(dòng)或變載下不致松脫； 槽銷：用彈簧鋼滾壓或模鍛而成，有縱向凹槽，由于材料的彈性，銷擠緊在