機(jī)械設(shè)計(jì)第6章鍵花鍵無鍵聯(lián)接銷連接

§6－1鍵連接第6章鍵、花鍵、無鍵連接和銷連接§6－2花鍵連接§6－3無鍵連接§6－4銷連接§6－1鍵連接和花鍵連接作用：用來實(shí)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(dòng)。一、鍵連接的類型類型：平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵等。1.平鍵連接工作面特點(diǎn)：定心好、裝拆方便。種類普通平鍵導(dǎo)向平鍵間隙潘存云教授研制潘存云教授研制軸潘存云教授研制普通平鍵結(jié)構(gòu)單圓頭(C型)圓頭(A型)平頭(B型)用指狀銑刀加工，固定良好，軸槽應(yīng)力集中大。用盤銑刀加工，軸的應(yīng)力集中小。用于軸端普通平鍵應(yīng)用最廣。A型B型C型盤銑刀薄型平鍵的高度為普通平鍵的60％~70%，也分圓頭、平頭、單圓頭三種。傳遞扭矩能力低，常用于薄壁結(jié)構(gòu)、空心軸等徑向尺寸受限制的場合。起鍵螺孔導(dǎo)向平鍵零件可以在軸上移動(dòng)，構(gòu)成動(dòng)連接。滑移距離較大時(shí)，平鍵過長，制造困難，故可采用滑鍵。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：長度較長，需用螺釘固定。為便于裝拆，制有起鍵螺孔。潘存云教授研制固定螺釘潘存云教授研制潘存云教授研制起鍵螺孔固定螺釘雙鉤頭滑鍵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兩端有鉤頭，鍵固定在輪轂上，鍵短，槽長。潘存云教授研制潘存云教授研制單圓鉤頭滑鍵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：單圓鉤頭，嵌入輪轂中。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制表6-1普通平鍵和鍵槽尺寸（GB1095—79、GB1096—79）A型B型C型bhR=b/2C×45?或rLLLbhbtd-tbt1d+t1標(biāo)記實(shí)例：圓頭普通平鍵(A型):

鍵16×100GB1096—79

方頭普通平鍵(B型):

鍵B16×100GB1096—79單圓頭普通平鍵(C型):

鍵C16×100GB1096—79潘存云教授研制d潘存云教授研制d

b

h

C或r

L

t

t1

半徑r

續(xù)表6-1鍵的尺寸鍵槽軸的直徑自6~8226~201.21>8~10330.16~0.256~361.81.40.08~0.16>10~12448~452.51.8>12~175510~563.02.3>17~22660.25~0.414~703.52.80.16~0.25>22~308718~904.03.3>30~3810822~1105.03.3>38~4412828~1405.03.3>44~501490.4~0.636~1605.53.80.25~0.4>50~58161045~1806.54.3>58~65181150~2007.04.4>65~75201256~2207.54.9>75~85221463~2509.05.40.6~0.80.4~0.6潘存云教授研制2.半圓鍵連接優(yōu)點(diǎn)：定心好，裝配方便。因半圓鍵能在軸槽中擺動(dòng)以適應(yīng)輪轂槽底面。缺點(diǎn)：對軸的削弱較大，只適用于輕載連接。特別適用于錐形軸端的連接。潘存云教授研制工作面潘存云教授研制3.楔鍵連接和切向鍵連接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鍵的上表面有1:100的斜度，輪轂槽的底面也有1:100的斜度。缺點(diǎn)：定心精度不高。應(yīng)用：只能應(yīng)用于定心精度不高，載荷平穩(wěn)和低速的連接。安裝時(shí)用力打入工作面潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制d類型：普通楔鍵、鉤頭楔鍵。鉤頭是用來拆卸用的拆卸空間斜度1:100在重型機(jī)械中常采用切向鍵——一對楔鍵組成。裝配時(shí)將兩楔鍵楔緊，鍵的窄面是工作面，所產(chǎn)生的壓力沿切向方向分布，當(dāng)雙向傳遞扭矩時(shí)，需要兩對切向鍵分布成120~130?。窄面工作面潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制d二、平鍵連接的強(qiáng)度校核鍵的材料：σB≥370MPa的碳素鋼，常用45鋼。

鍵的截面尺寸b、h查表選取，長度L參照輪轂長度從標(biāo)準(zhǔn)中選取。鍵的主要失效形式：壓潰、磨損(動(dòng)連接)、剪斷。Lbh/2(1)平鍵連接的強(qiáng)度σp=SFt(d/2)(h/2)lT=≤[σp

]

dhl4T=l=L-bl=L一般不會(huì)出現(xiàn)潘存云教授研制d擠壓應(yīng)力：bA型bB型lFFbdT潘存云教授研制≤[p

]dhl4Tp=對于導(dǎo)向平鍵連接，計(jì)算依據(jù)是磨損，應(yīng)限制壓強(qiáng)：鋼125~150100~12060~90表6-2鍵連接的許用擠壓應(yīng)力、許用壓力

許用值輪轂材料靜載荷輕微沖擊沖擊載荷性質(zhì)鑄鐵70~8050~6030~45鋼504030[p

][σp

]2)半圓鍵連接強(qiáng)度計(jì)算≤[σp

]

kld2Tσp=lkFy≈d/2l近似為公稱長度用于靜連接，失效形式為表面壓潰潘存云教授研制潘存云教授研制d潘存云教授研制若強(qiáng)度不足時(shí)，可采用雙鍵連接。考慮到載荷分布的不均勻性，校核強(qiáng)度時(shí)按1.5個(gè)鍵計(jì)算。雙鍵布置規(guī)則：平鍵：按180?布置；半圓鍵：同一條母線上；楔鍵：夾角成120?~130?120?~130?例題：課本108頁鍵連接設(shè)計(jì)步驟：1.選擇鍵連接類型和尺寸2.校核鍵連接的強(qiáng)度北京林業(yè)大學(xué)專用作者：潘存云教授一、花鍵連接的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用(1)均勻受力；§6－2花鍵連接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：沿周向均布多個(gè)鍵齒。齒側(cè)為工作面。組成：外花鍵、內(nèi)花鍵。優(yōu)點(diǎn)：(2)對軸的削弱程度小;(3)負(fù)載能力高;齒數(shù)多，總接觸面積大(4)軸上零件與軸的對中性好；對高速及精密機(jī)器很重要(5)導(dǎo)向性好;對動(dòng)連接很重要(6)可用磨削方法提高加工精度及連接質(zhì)量。潘存云教授研制潘存云教授研制因齒槽淺，齒根應(yīng)力集中小軸和輪轂直接而均勻制出齒與槽缺點(diǎn)：齒根仍有應(yīng)力集中，需專用設(shè)備制造，成本高。潘存云教授研制應(yīng)用：定心精度要求高、載荷大，或經(jīng)常滑移的連接。潘存云教授研制類型潘存云教授研制——制造容易，應(yīng)用最廣?！糜诟邚?qiáng)度連接?！糜诒”诹慵B接。矩形花鍵漸開線花鍵三角形花鍵(1)矩形花鍵輕系列：輕系列的承載能力較小，多用于靜連接和輕載連接；按齒高的不同，矩形花鍵的齒型尺寸在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了兩個(gè)系列，中系列：中系列用于中等載荷的連接。定心方式：小徑定心——精度高，穩(wěn)定性好。(2)漸開線花鍵分為α=30?，α=45?兩種，對應(yīng)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)生根切的最小齒數(shù)較少。定心方式：齒形定心——具有自動(dòng)定心作用，受力均勻。α=45?α=30?

h*=0.5m,h*=0.4m潘存云教授研制df潘存云教授研制df特點(diǎn)：制造工藝性好，精度高，齒根強(qiáng)度高，易于定心。常用于傳遞大扭矩和大軸徑的場合。α=45?的花鍵工作面高度較小，承載能力較低，多用于載荷較輕，直徑較小的靜連接。特別適用于薄壁零件的連接。潘存云教授研制設(shè)各齒壓力的合力作用在平均半徑rm處，取不均勻系數(shù)ψ=0.7~0.8，則花鍵連接所能傳遞的扭矩為靜連接T=ψzhlrm[σp

]動(dòng)連接T=ψzhlrm[p

]l為接觸長度；h為齒面工作高度；h=(D–d)/2–2Crm=(D+d)/4C為齒頂?shù)箞A半徑。D/2d/2hrmCCFt二、花鍵連接強(qiáng)度計(jì)算失效形式：工作面被壓潰（靜連接）；工作面過度磨損（動(dòng)連接）一般只驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度和耐磨性。潘存云教授研制靜連接動(dòng)連接花鍵連接強(qiáng)度條件：≤[p

]ψzhldm2Tp=σp=2T≤[σp

]

ψzhldm不良35~5040~70表6-3花鍵連接的許用擠壓應(yīng)力[σp

]和許用壓強(qiáng)[p

]連接工作方式齒面未經(jīng)熱處理齒面經(jīng)熱處理[σp

]或[p

]中等60~100100~140良好80~120120~200動(dòng)連接[p

](空載下移動(dòng))靜連接[σp

]工作條件動(dòng)連接[p

](在載荷下移動(dòng))不良15~2025~35中等20~3030~60良好25~4040~70不良----3~10中等----3~15良好----10~20§6－3無鍵連接

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，它是無鍵連接的一種型式。一、型面連接

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形孔是毫無困難的，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。

由于型面連接要用到非圓形孔，以前因其加工困難，限制了型面連接的應(yīng)用。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制配合部分形狀柱體錐體——只能傳遞扭矩——能同時(shí)傳遞扭矩和軸向力，用于不允許有間隙和要求高可靠性的場合。(1)裝拆方便，對中性好；型面連接的特點(diǎn)：(2)連接面上沒有應(yīng)力鍵槽和尖角，減少了應(yīng)力集中；(3)可傳遞較大的扭矩；(4)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(jìn)了型面連接的應(yīng)用。DD常用連接型面有：帶切口的圓形電風(fēng)扇方形六邊形等距曲線脹緊連接是在軸與轂孔之間裝配一個(gè)或幾個(gè)脹緊連接套，在軸向力的作用下，同時(shí)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連接。二、脹緊連接結(jié)構(gòu)類型：Z1型脹套、Z2型脹套潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制兩個(gè)脹緊套1)Z1型脹套2)Z2型脹套Z1型脹套中，與軸或轂孔貼合的套筒均有縱向間隙，以利于變形和脹緊。擰緊連接螺釘，便可以將軸和轂漲緊。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制一個(gè)脹緊套潘存云教授研制潘存云教授研制各種脹套已標(biāo)準(zhǔn)化，可根據(jù)軸與轂孔尺寸以及傳遞載荷的大小，從標(biāo)準(zhǔn)中選用合適的型號(hào)與尺寸。脹套尺寸的選擇Dd選擇時(shí)應(yīng)滿足：傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)傳遞軸向力時(shí)同時(shí)傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向力時(shí)當(dāng)一個(gè)脹套不滿足要求時(shí)，可用兩個(gè)以上的脹套串聯(lián)使用，此時(shí)總的額定載荷為m為額定載荷系數(shù)。脹套連接的優(yōu)點(diǎn)：

定心好、裝拆方便，引起的應(yīng)力集中較小，承載能力較高，并且有安全保護(hù)作用。缺點(diǎn)：由于軸與轂孔之間要安裝脹套，有時(shí)應(yīng)用受結(jié)構(gòu)尺寸的限制?！?－4銷連接作用：固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。按用途分類型定位銷潘存云教授研制按形狀分定位銷：用來固定零件之間的相對位置，它是組合加工和裝配時(shí)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(qiáng)度校核計(jì)算，其直徑按結(jié)構(gòu)確定，數(shù)目一般不少于2個(gè)?！?－4銷連接作用：固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。按用途分類型定位銷連接銷潘存云教授研制按形狀分連接銷：用來實(shí)現(xiàn)兩零件之間的連接，可用來傳遞不大的載荷。其類型可根據(jù)工作要求選定，其尺寸可根據(jù)連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)按經(jīng)驗(yàn)或規(guī)范確定。必要時(shí)再按剪切和擠壓強(qiáng)度條件進(jìn)行校核計(jì)算?！?－4銷連接作用：固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。按用途分類型定位銷安全銷連接銷潘存云教授研制按形狀分安全銷：作為安全裝置中的過載剪切元件。安全銷在過載時(shí)被剪斷，因此，銷的直徑應(yīng)按剪切條件確定。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上加一個(gè)銷套?！?－4銷連接作用：固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。按用途分類型定位銷安全銷連接銷按形狀分圓柱銷潘存云教授研制特點(diǎn)：為過盈配合，經(jīng)多次拆裝后，定位精度會(huì)降低；有u8、m6、h8、h11四種直徑偏差可供選擇，以滿足不同要求。潘存云教授研制潘存云教授研制§6－