機(jī)械設(shè)計(jì) (4)

1、第4章 鍵、銷及鉚釘(modng)聯(lián)接4.1 平鍵聯(lián)接4.2 平鍵的選擇(xunz)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)接共四十一頁鍵、銷聯(lián)接簡(jiǎn)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(duì)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(moji)多用于機(jī)架、外殼以及壓力容器等的聯(lián)接。共四十一頁4.1 平鍵聯(lián)接(lin ji)平鍵（square key)是矩形截面的聯(lián)接鍵平鍵在工作時(shí)

2、，鍵的兩側(cè)面同軸及輪轂上的鍵槽(jinco)側(cè)壁相互接觸以傳遞轉(zhuǎn)矩，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。共四十一頁共四十一頁按用途平鍵分為：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(pngtu)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）共四十一頁共四十一頁導(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(ln jin)可以滑動(dòng)?；I固定在輪轂上，隨著軸上零件一起在軸上

3、滑動(dòng)。鍵與其相對(duì)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)槿缬脤?dǎo)鍵，鍵將很長(zhǎng)，增加制造難度。共四十一頁共四十一頁共四十一頁半圓鍵 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(duì)軸的強(qiáng)度影響較大。用途(yngt)：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。共四十一頁共四十一頁共四十一頁4.2 平鍵的選擇和平(hpng)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

4、轂的寬度B從標(biāo)準(zhǔn)中選取鍵的長(zhǎng)度(chngd)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(chǎng)合下用到20鋼或A3。共四十一頁共四十一頁共四十一頁共四十一頁共四十一頁平鍵的失效形式：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(god)：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(zhǎng)度:對(duì)于圓頭平鍵:l=L-b對(duì)于單圓頭平鍵：l=L-b/2 平頭平鍵：l=L共四十一頁擠壓強(qiáng)度(qingd)和剪切強(qiáng)度(qingd)的校核公式為：強(qiáng)度不足時(shí)，可用兩鍵18

5、0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)共四十一頁4.3 斜鍵聯(lián)接(lin ji)和花鍵聯(lián)接(lin ji)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(zhyo)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。共四十一頁共四十一頁二.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

6、個(gè)(y )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。共四十一頁由于打入斜鍵時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的徑向力，迫使(psh)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。共四十一頁共四十一頁共四十一頁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(jxng) （GB114487）漸開線（GB3478.183）三角形根據(jù)定心方式不

7、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(chǎng)合。共四十一頁共四十一頁共四十一頁新標(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(chǎng)合。制造(zhzo)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(zhǎng)方向得到均勻分布，故較適用于載荷較重的場(chǎng)合，但不能保證軸轂的精確定心。共四十一頁新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定漸開線花鍵聯(lián)接時(shí)

8、由作用于齒面上的壓力自動(dòng)平衡(pnghng)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(zhǎng)，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)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。共四十一頁與平鍵比較，花鍵聯(lián)接有以下優(yōu)點(diǎn)：1）齒對(duì)稱分布，使軸轂受力勻稱；2

9、）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(cwi)，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)用受到一定的限制。共四十一頁花鍵聯(lián)接(lin ji)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(duì)于

10、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(zhyo)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。共四十一頁z 齒數(shù)， h 齒面的工作高度， l齒的接觸長(zhǎng)度(chngd)，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 平均半徑共四十一頁花鍵聯(lián)接的零件多用強(qiáng)度極限不低于600Mpa的鋼料制成，多數(shù)(dush)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。共四十一頁4.4 銷釘(xiodng)聯(lián)接銷：主要用來固定零件之間的相對(duì)位置，也可以聯(lián)接以傳遞不大(b d)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

11、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(huì)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。共四十一頁特殊形式：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(chǎng)合；開尾圓錐銷（GB87786）可以保證(bozhng)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，銷擠緊在銷孔中，銷孔無需鉸光，槽銷多用于傳遞載荷。共四十一頁共四十一頁共四十一頁銷一般(ybn)按用途分為聯(lián)接銷和定位銷兩種。定位銷一般不受載荷，尺寸一般由經(jīng)驗(yàn)確定，數(shù)目一般為兩個(gè)；聯(lián)接銷一般承受剪切和擠壓，有的還受彎曲。設(shè)計(jì)時(shí)可以根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作要求來選擇銷的類型，材料和尺寸，再作適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度驗(yàn)算。共四十一頁思考題：2.2, 2.3, 2.4作業(yè)(zuy)： 4.6共四十一頁內(nèi)容摘要第4章 鍵、銷及鉚釘聯(lián)接。4.2 平鍵的選擇和平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核。鍵的上表面有1:100的斜度，輪轂槽也有相同的斜度。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，