第五章 鍵、花鍵聯(lián)接及其它聯(lián)接

第五章鍵、花鍵聯(lián)接及其它聯(lián)接緒論第一篇機(jī)械原理第一章平面機(jī)構(gòu)組成原理及其自由度分析第二章平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析第三章平面連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析與設(shè)計(jì)第四章凸輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第五章齒輪機(jī)構(gòu)及其設(shè)計(jì)第六章輪系及其傳動(dòng)比計(jì)算第七章其它常用機(jī)構(gòu)及組合機(jī)構(gòu)第八章機(jī)器人機(jī)構(gòu)第九章機(jī)械的摩擦與自鎖第十章機(jī)械動(dòng)力學(xué)和機(jī)械的平衡第二篇機(jī)械設(shè)計(jì)第一章機(jī)械設(shè)計(jì)概論第二章機(jī)械零件的強(qiáng)度第三章摩擦、磨損和潤(rùn)滑第四章螺紋聯(lián)接與螺旋傳動(dòng)第五章鍵、花鍵聯(lián)接及其它聯(lián)接第六章帶傳動(dòng)第七章鏈傳動(dòng)第八章齒輪傳動(dòng)第九章蝸桿傳動(dòng)第十章軸第十一章滾動(dòng)軸承第十二章滑動(dòng)軸承第十三章聯(lián)軸器和離合器第十四章彈簧第三篇機(jī)械產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)與分析第一章機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)介第二章機(jī)械產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)與分析第三章機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介第四章機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)第五章機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)示例第五章鍵、花鍵聯(lián)接及其它聯(lián)接第一節(jié)鍵、花鍵聯(lián)接第二節(jié)銷(xiāo)聯(lián)接第三節(jié)成型聯(lián)接第四節(jié)脹緊聯(lián)接第五節(jié)過(guò)盈聯(lián)接第一節(jié)鍵、花鍵聯(lián)接一、鍵聯(lián)接的類(lèi)型和特點(diǎn)鍵是標(biāo)準(zhǔn)零件，通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，有的還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定以傳遞軸向力；有些則能構(gòu)成軸向滑動(dòng)的動(dòng)聯(lián)接。鍵聯(lián)接分為：

平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接、楔鍵聯(lián)接、切向鍵聯(lián)接等幾種類(lèi)型。

軸上零件(如齒輪、帶輪、鏈輪、蝸輪等回轉(zhuǎn)零件)往往以其輪轂和軸聯(lián)在一起，稱(chēng)為軸轂聯(lián)接。其功用主要是用于實(shí)現(xiàn)軸與軸上零件的周向固定，并傳遞轉(zhuǎn)矩。其聯(lián)接方式很多，常用有鍵聯(lián)接、銷(xiāo)聯(lián)接、成型聯(lián)接、過(guò)盈聯(lián)接等。（一）平鍵聯(lián)接工作面：兩側(cè)面結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，對(duì)中性好，應(yīng)用廣泛。工作時(shí)靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來(lái)傳遞扭矩（1）普通平鍵—靜聯(lián)接（輪轂在軸上不移動(dòng)）圓頭(A型)：面銑刀，應(yīng)力集中大平頭(B型)：盤(pán)銑刀，應(yīng)力集中小半圓頭(C型)：面銑刀，用于軸端常見(jiàn)的平鍵有普通平鍵、導(dǎo)向平鍵、薄型平鍵、滑鍵。其中普通平鍵和薄型平鍵用于靜聯(lián)接，導(dǎo)向平鍵和滑鍵用于動(dòng)聯(lián)接。（2）導(dǎo)向平鍵—?jiǎng)勇?lián)接（輪轂在軸上移動(dòng)）分A、B型用螺釘固定在鍵槽中，鍵上有起鍵螺孔，輪轂沿鍵滑行。適于零件的軸向移動(dòng)不大（3）滑鍵—?jiǎng)勇?lián)接滑鍵固定在輪轂上，隨輪轂在軸上的鍵槽中軸向移動(dòng)，故滑移距離較大（4）薄型平鍵—靜聯(lián)接與普通平鍵一樣，也分圓頭、平頭和半圓頭三種型式，高度約為普通平鍵的60﹪～70﹪,傳遞轉(zhuǎn)矩小，用于薄壁結(jié)構(gòu)、空心軸及徑向尺寸受限的場(chǎng)合。（二）半圓鍵聯(lián)接——靜聯(lián)接側(cè)面為工作面；具有自調(diào)整性，但鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度削弱大，用于錐形軸端，傳遞不大的轉(zhuǎn)矩。（三）楔鍵聯(lián)接——靜聯(lián)接上下表面為工作面靠楔緊后上下面產(chǎn)生的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩，也能傳遞單向的軸向力。常用于對(duì)中性要求不高、載荷平穩(wěn)的低速場(chǎng)合（四）切向鍵聯(lián)接——靜聯(lián)接由一對(duì)斜度1:100的楔鍵組成，其上下兩面(窄面)為工作面。一對(duì)切向鍵只能傳遞單向轉(zhuǎn)矩，當(dāng)傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時(shí)，采用兩對(duì)切向鍵并互成120°布置。切向鍵多用于載荷較大，對(duì)中要求不嚴(yán)的場(chǎng)合，軸的直徑大于100cm上。兩鍵斜面互相貼合，楔緊在軸與輪轂的鍵槽中，且應(yīng)使其一個(gè)工作面通過(guò)軸心線的平面，這樣可使工作面的壓力沿軸的切線方向作用，以傳遞較大的載荷。二、花鍵聯(lián)接在軸上加工出多個(gè)鍵齒稱(chēng)花鍵軸，而在輪轂孔上加工出多個(gè)鍵齒則稱(chēng)內(nèi)花鍵，二者組成的聯(lián)接稱(chēng)為花鍵聯(lián)接。兩側(cè)面為工作面，工作時(shí)靠軸與輪轂齒側(cè)面的擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩。多齒承載，且齒槽較淺，應(yīng)力集中較小，對(duì)軸的削弱較輕，故承載能力較大，對(duì)中性、導(dǎo)向性較好，但需要專(zhuān)用設(shè)備加工，成本較高。適于傳遞載荷較大和定心精度要求較高的動(dòng)、靜聯(lián)接，特別是對(duì)?；频膭?dòng)聯(lián)接更具有獨(dú)特的優(yōu)越性。按鍵齒的形狀可分為矩形花鍵和漸開(kāi)線花鍵兩種（1）矩形花鍵（2）漸開(kāi)線花鍵齒側(cè)面互相平行，易于加工。用N×d×D×B表示，分為輕系列和中系列，矩形花鍵齒為偶數(shù)，并采用小徑d定心的方式，定心精度較高，軸與孔的花鍵齒均可進(jìn)行磨削，加工方便。齒形為漸開(kāi)線，分度圓壓力角有30°和45°。采用齒形定心方式，花鍵齒根部應(yīng)力集中小，強(qiáng)度高，且可獲得較高精度，故適宜于載荷較大、對(duì)中要求較高及軸徑較大的場(chǎng)合。三、平鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）平鍵聯(lián)接的選擇鍵的選擇包括類(lèi)型的選擇和尺寸選擇兩個(gè)方面。鍵的類(lèi)型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件來(lái)選擇；鍵的尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強(qiáng)度要求來(lái)取定。平鍵的剖面尺寸b×h（b為鍵寬，h為鍵高）按軸的直徑d從標(biāo)準(zhǔn)中查出，鍵的長(zhǎng)度L則按輪轂的寬度而定，一般等于或略短于輪轂寬度，而且也應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長(zhǎng)度系列。（2）平鍵聯(lián)接的失效形式平鍵聯(lián)接工作時(shí)的受力情況如圖。對(duì)于靜聯(lián)接，其主要失效形式是擠壓破壞，即鍵、軸、輪轂三者中較弱零件(通常為輪轂)的工作面被壓潰，常作擠壓強(qiáng)度計(jì)算。在嚴(yán)重過(guò)載時(shí)也可能出現(xiàn)鍵的截面被剪切破壞的現(xiàn)象。對(duì)導(dǎo)向平鍵等動(dòng)聯(lián)接，其主要失效形式為工作面的過(guò)度磨損，即鍵、軸、輪轂三者中較弱零件(通常為輪轂)的工作面被磨損，常限制工作面的平均壓強(qiáng)作條件性計(jì)算。（3）平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算擠壓強(qiáng)度條件：耐磨性條件：若平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度不夠，可適當(dāng)加大鍵的工作長(zhǎng)度，也可采用雙鍵聯(lián)接，但應(yīng)按周向180°布置，計(jì)算雙鍵聯(lián)接的強(qiáng)度時(shí)僅按1.5個(gè)鍵計(jì)算。四、花鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì)計(jì)算花鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì)方法與鍵聯(lián)接相似。首先根據(jù)使用要求等選擇花鍵聯(lián)接類(lèi)型，再根據(jù)軸的直徑選擇花鍵聯(lián)接的截面尺寸，根據(jù)輪轂寬度選擇花鍵長(zhǎng)度。失效形式：靜聯(lián)接——齒面壓潰動(dòng)聯(lián)接——齒面過(guò)度磨損強(qiáng)度條件：靜聯(lián)接：動(dòng)聯(lián)接：第二節(jié)銷(xiāo)聯(lián)接定位銷(xiāo)——主要用于定位。聯(lián)接銷(xiāo)——主要用于軸轂聯(lián)接。安全銷(xiāo)——主要用于安全裝置中的過(guò)載剪斷元件圓柱銷(xiāo)：不經(jīng)常拆卸處圓錐銷(xiāo)：經(jīng)常拆卸處開(kāi)口銷(xiāo)：防松槽銷(xiāo)：經(jīng)常拆卸處a)圓柱銷(xiāo)b)圓錐銷(xiāo)c)開(kāi)尾圓錐銷(xiāo)d)螺尾圓錐銷(xiāo)e)槽銷(xiāo)第三節(jié)成型聯(lián)接利用非圓剖面的軸與相應(yīng)的輪轂孔的零件構(gòu)成的軸轂聯(lián)接稱(chēng)為成型聯(lián)接成型聯(lián)接的優(yōu)點(diǎn)在于裝拆方便，對(duì)中性好，又沒(méi)有鍵槽或尖角引起的應(yīng)力集中，故可以傳遞較大載荷，但缺點(diǎn)是加工復(fù)雜。a)柱形成型聯(lián)接b)錐形成型聯(lián)接軸與轂孔可以是柱形的，也可以是錐形的。前者只能傳遞轉(zhuǎn)矩，后者除傳遞轉(zhuǎn)矩外，還能傳遞單向軸向力。非圓截面可以為橢圓、三角形、方形等形狀。第四節(jié)脹緊聯(lián)接脹緊聯(lián)接，也稱(chēng)彈性環(huán)聯(lián)接，是利用以錐面貼合并擠緊在軸轂之間的內(nèi)、外彈性鋼環(huán)構(gòu)成的聯(lián)接。a)單對(duì)環(huán)聯(lián)接b)多對(duì)環(huán)聯(lián)接脹緊聯(lián)接是無(wú)鍵聯(lián)接的一種，無(wú)鍵槽，減少了應(yīng)力集中，定心良好，安裝方便。能精確制造，傳遞較大的轉(zhuǎn)矩和軸向力。但其軸向和徑向尺寸較大，它的應(yīng)用有時(shí)受到結(jié)構(gòu)上的限制。第五節(jié)過(guò)盈聯(lián)接過(guò)盈聯(lián)接是利用軸與輪