機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)-第五版鍵連接

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)-第五版鍵連接匯報(bào)人：AA2024-01-12鍵連接基本概念與分類平鍵連接半圓鍵連接楔鍵連接切向鍵連接花鍵連接鍵連接設(shè)計(jì)計(jì)算與校核contents目錄01鍵連接基本概念與分類鍵連接是通過鍵實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件間的周向固定以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。鍵連接定義鍵連接的主要作用是實(shí)現(xiàn)軸與軸上零件（如齒輪、帶輪等）之間的周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩。鍵連接作用鍵連接定義及作用平鍵連接平鍵的兩側(cè)面是工作面，上表面與輪轂槽底之間留有間隙。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、對(duì)中性好，適合高速、承受變載和沖擊載荷的情況。楔鍵連接楔鍵的上下兩面是工作面，鍵的上表面和輪轂鍵槽底面均具有1:100的斜度。其特點(diǎn)是可以補(bǔ)償輪轂和軸之間的相對(duì)位置誤差，但裝配時(shí)需要施加較大的軸向力。切向鍵連接切向鍵由兩個(gè)斜度為1:100的楔鍵組成。其特點(diǎn)是對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較小，適用于傳遞大扭矩的連接。半圓鍵連接半圓鍵的兩個(gè)側(cè)面為工作面，一個(gè)側(cè)面在軸上，另一個(gè)側(cè)面在輪轂上。其特點(diǎn)是能自動(dòng)適應(yīng)輪轂槽底的斜度，但鍵槽對(duì)軸的削弱較大，只適用于輕載連接。鍵連接類型與特點(diǎn)適用范圍及選用原則適用范圍鍵連接廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械設(shè)備中，如減速器、機(jī)床、汽車等。它適用于定心精度要求不高、載荷平穩(wěn)和低速的場(chǎng)合。選用原則在選擇鍵連接類型時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸徑大小、傳遞扭矩大小、對(duì)中性要求、裝拆方便性等因素綜合考慮。同時(shí)，還需注意鍵連接的強(qiáng)度校核和疲勞強(qiáng)度校核。02平鍵連接定義優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用普通平鍵連接01020304普通平鍵連接是最常見的鍵連接形式，通過鍵的兩側(cè)面與鍵槽的側(cè)面相互接觸傳遞扭矩。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、對(duì)中性好。不能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定。常用于載荷不大、不需要軸向固定的場(chǎng)合。定義導(dǎo)向平鍵連接是一種較長(zhǎng)的平鍵，其長(zhǎng)度一般大于輪轂寬度，除了傳遞扭矩外，還可以通過鍵的側(cè)面與輪轂上的導(dǎo)向槽相互配合，實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定和周向定位。優(yōu)點(diǎn)能承受不大的軸向力、對(duì)中性好、裝拆方便。缺點(diǎn)由于鍵較長(zhǎng)，在軸上零件發(fā)生軸向竄動(dòng)時(shí)，會(huì)引起較大的沖擊和噪聲。應(yīng)用常用于需要軸向固定和周向定位的場(chǎng)合。01020304導(dǎo)向平鍵連接滑鍵連接是一種特殊的平鍵連接，其鍵的兩側(cè)面與輪轂上的滑槽相互配合，允許軸上零件在軸上沿軸向滑動(dòng)。定義能承受較大的軸向力、對(duì)中性好、裝拆方便、能實(shí)現(xiàn)軸上零件的滑動(dòng)調(diào)整。優(yōu)點(diǎn)由于滑動(dòng)摩擦的存在，會(huì)加速鍵和鍵槽的磨損，降低使用壽命。缺點(diǎn)常用于需要滑動(dòng)調(diào)整的場(chǎng)合，如機(jī)床主軸箱內(nèi)的滑移齒輪與軸的連接等。應(yīng)用滑鍵連接03半圓鍵連接半圓鍵的截面為半圓形，可以很好地適應(yīng)軸上的半圓鍵槽。半圓鍵呈半圓形兩側(cè)面為工作面便于拆裝半圓鍵的兩側(cè)面為傳遞扭矩的工作面，與軸上的鍵槽側(cè)面緊密貼合。半圓鍵連接屬于松鍵連接，裝配時(shí)只需將半圓鍵敲入鍵槽即可，拆卸時(shí)也可方便地將半圓鍵取出。030201半圓鍵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)半圓鍵通過其兩側(cè)面與軸上的鍵槽側(cè)面的緊密貼合，實(shí)現(xiàn)扭矩的傳遞。傳遞扭矩半圓鍵還可以起到軸向定位的作用，防止軸上零件發(fā)生軸向竄動(dòng)。定位作用由于半圓鍵具有一定的彈性，可以適應(yīng)軸徑在一定范圍內(nèi)的變化，保證連接的可靠性。適應(yīng)軸徑變化半圓鍵工作原理

半圓鍵應(yīng)用舉例應(yīng)用于輕載連接半圓鍵連接通常用于傳遞較小的扭矩和軸向力，適用于輕載或中等載荷的連接。適用于經(jīng)常拆裝的場(chǎng)合由于半圓鍵連接拆裝方便，因此適用于需要經(jīng)常拆裝的場(chǎng)合，如設(shè)備維修、調(diào)試等。用于低速重載軸在某些低速重載軸上，為了減小軸的應(yīng)力集中和提高軸的疲勞強(qiáng)度，也會(huì)采用半圓鍵連接。04楔鍵連接定義普通楔鍵連接是一種通過楔形鍵的斜面與軸和輪轂上的鍵槽相配合實(shí)現(xiàn)連接的機(jī)械結(jié)構(gòu)。工作原理普通楔鍵的上下面是工作面，鍵的上表面和輪轂鍵槽底面均具有1:100的斜度。裝配后，鍵楔緊于軸槽和轂槽之間。工作時(shí)，靠鍵、軸、轂之間的摩擦力及鍵的側(cè)面與軸槽和轂槽的擠壓來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，同時(shí)能承受單方向的軸向載荷。特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，對(duì)中性好，裝拆方便。普通楔鍵連接定義01鉤頭楔鍵連接是一種特殊形式的楔鍵連接，其鍵的一端或兩端制成鉤頭形狀。工作原理02鉤頭楔鍵的上頂面有1:100的斜度，無(wú)頂面的鉤頭楔鍵在轂槽內(nèi)不能軸向固定，工作中會(huì)因軸向竄動(dòng)而松動(dòng)。鉤頭楔鍵的下端制成鉤頭形狀，鉤頭部分嵌入軸端的階梯槽內(nèi)，以防止軸向滑動(dòng)。特點(diǎn)03能承受較大的軸向力，但定心精度不高，且裝配和拆卸較困難。鉤頭楔鍵連接由于楔鍵連接的接觸面積大，因此能承受較大的載荷。楔鍵連接的定心精度高，適用于高速旋轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。楔鍵連接優(yōu)缺點(diǎn)分析對(duì)中性好承載能力高裝拆方便：普通楔鍵連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，易于維護(hù)。楔鍵連接優(yōu)缺點(diǎn)分析鉤頭楔鍵連接在承受軸向載荷時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生軸向竄動(dòng)，影響連接的穩(wěn)定性。軸向竄動(dòng)鉤頭楔鍵連接的定心精度受到加工精度和裝配質(zhì)量的影響，若加工或裝配不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致定心精度降低。定心精度受影響楔鍵連接主要適用于靜連接或動(dòng)連接中傳遞不大的轉(zhuǎn)矩和單向軸向載荷的場(chǎng)合，對(duì)于傳遞較大轉(zhuǎn)矩或雙向軸向載荷的場(chǎng)合，可能需要采用其他連接方式。適用范圍有限楔鍵連接優(yōu)缺點(diǎn)分析05切向鍵連接結(jié)構(gòu)緊湊切向鍵由兩個(gè)斜鍵組成，它們沿軸線的切向布置，因此結(jié)構(gòu)非常緊湊。承載能力強(qiáng)由于鍵的斜面與軸和輪轂的鍵槽底面緊密接觸，因此能承受較大的載荷。對(duì)中性好切向鍵連接對(duì)軸和輪轂的對(duì)中性要求不高，因此安裝方便。切向鍵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)切向鍵通過鍵的斜面與軸和輪轂的鍵槽底面的緊密接觸來(lái)傳遞扭矩。傳遞扭矩由于切向鍵連接的對(duì)中性要求不高，因此可以補(bǔ)償軸和輪轂之間的對(duì)中誤差。補(bǔ)償對(duì)中誤差切向鍵還能承受一定的軸向力，增強(qiáng)了連接的可靠性。承受軸向力切向鍵工作原理在汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中，切向鍵常用于連接變速箱的齒輪和軸。汽車傳動(dòng)系統(tǒng)在工程機(jī)械中，切向鍵常用于連接行星輪架和行星輪等部件。工程機(jī)械在航空航天領(lǐng)域，由于要求結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、承載能力強(qiáng)，因此切向鍵連接被廣泛應(yīng)用。航空航天領(lǐng)域切向鍵應(yīng)用舉例06花鍵連接花鍵連接是由軸上的花鍵槽和與之相配合的孔上的花鍵齒組成的機(jī)械連接。花鍵定義根據(jù)齒形不同，花鍵可分為矩形花鍵、漸開線花鍵和三角形花鍵等?；ㄦI分類花鍵基本概念及分類矩形花鍵特點(diǎn)齒形為矩形，齒頂和齒底均為直線，齒側(cè)為平行于軸線的直線。矩形花鍵應(yīng)用適用于輕載、低速或中等精度的場(chǎng)合，如機(jī)床變速箱、汽車轉(zhuǎn)向器等。矩形花鍵連接齒形為漸開線，齒頂和齒底均為曲線，齒側(cè)為與基圓相切的漸開線。漸開線花鍵特點(diǎn)適用于重載、高速或高精度要求的場(chǎng)合，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車變速器等。漸開線花鍵應(yīng)用漸開線花鍵連接承載能力強(qiáng)由于花鍵齒的接觸面積大，因此能承受較大的載荷。對(duì)中性好花鍵連接具有自動(dòng)定心作用，對(duì)中性好，有利于提高傳動(dòng)精度?；ㄦI連接優(yōu)缺點(diǎn)分析適用范圍廣：適用于各種不同的傳動(dòng)形式和結(jié)構(gòu)要求?；ㄦI連接優(yōu)缺點(diǎn)分析VS花鍵連接的制造精度要求較高，加工難度較大。裝配調(diào)整困難由于花鍵連接的配合精度要求較高，因此裝配調(diào)整較為困難。制造精度要求高花鍵連接優(yōu)缺點(diǎn)分析07鍵連接設(shè)計(jì)計(jì)算與校核根據(jù)使用要求和場(chǎng)合，選擇適合的鍵連接類型，如平鍵、半圓鍵、楔鍵等。確定鍵連接類型根據(jù)軸的直徑和鍵槽的深度，選擇合適的鍵的尺寸。選擇鍵的尺寸根據(jù)所選鍵的尺寸和軸的直徑，計(jì)算鍵的截面尺寸，包括鍵寬、鍵高等。計(jì)算鍵的截面尺寸根據(jù)軸的長(zhǎng)度和所需傳遞的扭矩，確定鍵的長(zhǎng)度。確定鍵的長(zhǎng)度鍵連接設(shè)計(jì)計(jì)算步驟擠壓強(qiáng)度校核計(jì)算鍵與軸或輪轂接觸面上的擠壓應(yīng)力，并與許用擠壓應(yīng)力進(jìn)行比較，以確保鍵連接不會(huì)發(fā)生擠壓破壞。彎曲強(qiáng)度校核對(duì)于較長(zhǎng)的鍵連接，還需要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度校核，計(jì)算鍵的彎曲應(yīng)力，并與許用彎曲應(yīng)力進(jìn)行比較。剪切強(qiáng)度校核計(jì)算鍵連接處的剪切應(yīng)力，并與許用剪切應(yīng)力進(jìn)行比較，以確保鍵連接不會(huì)發(fā)生剪切破壞。鍵連接強(qiáng)度校核方法軸和輪轂的配合精度直接影響鍵連接的承載能力和使用壽命，因此應(yīng)選擇合適的