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1、上海工程技术大学机械设上海工程技术大学机械设计计A A复习题第六章键、花复习题第六章键、花键、无键连接和销连接键、无键连接和销连接不能传递扭矩不能传递扭矩可以传递扭矩可以传递扭矩23键连键连接接花花键连键连接接无无键连键连接接销连销连接接作用：作用：实现轴和轮毂之间的周向固定，并传递转矩。实现轴和轮毂之间的周向固定，并传递转矩。轴毂连接轴毂连接轴毂连接的分类轴毂连接的分类41.键连接的功能、分类、结构形式及应用键连接的功能、分类、结构形式及应用6-1 键连接键连接平键连接平键连接半圆键连接半圆键连接楔键连接楔键连接切向键连接切向键连接键的类型键的类型51）平键连接）平键连接普通平键普通平键（静
2、连接）（静连接）薄型平键（高度为普通平键的薄型平键（高度为普通平键的6070%）导向平键（动连接）导向平键（动连接）滑键：固定在轮毂上滑键：固定在轮毂上特点：特点：结结构构简单简单，装拆方便，装拆方便，对对中性中性较较好，好，应应用广泛。用广泛。6圆头圆头（A型型）n普通平键普通平键平平头头（B型型）单圆头单圆头（C型）型）工作面为两侧面工作面为两侧面顶面与轮毂间要有间隙顶面与轮毂间要有间隙7圆头平键：圆头平键：用指铣刀加工，轴向固定良好，键的圆头部用指铣刀加工，轴向固定良好，键的圆头部分与轮毂上键槽不接触，承载能力不充分，轴上键槽应分与轮毂上键槽不接触，承载能力不充分，轴上键槽应力集中较大。
3、力集中较大。平头平键：平头平键：用盘铣刀加工用盘铣刀加工盘铣刀盘铣刀指铣刀指铣刀8导向平键导向平键用螺钉固定在键槽中，键上有起键螺孔，轮毂沿键滑行用螺钉固定在键槽中，键上有起键螺孔，轮毂沿键滑行用螺钉固定在轴上键槽中，键上有起键螺孔，轮毂沿键轴用螺钉固定在轴上键槽中，键上有起键螺孔，轮毂沿键轴向滑移。向滑移。n导向平键导向平键9滑键固定在轮毂上，零件滑移距离较大。滑键固定在轮毂上，零件滑移距离较大。n滑键滑键10双钩头滑键双钩头滑键潘存云教授研制11单圆钩头滑键单圆钩头滑键潘存云教授研制潘存云教授研制122）半圆键连接）半圆键连接 优点：优点：工艺性较好，装配方便，具有自调整性，适工艺性较好，
4、装配方便，具有自调整性，适用于锥形轴端和轮毂的连接。用于锥形轴端和轮毂的连接。缺点：轴上键槽较深，缺点：轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，只用对轴的强度削弱较大，只用于轻载静连接中。于轻载静连接中。133）楔键连接）楔键连接工作面为上下两面工作面为上下两面 ，侧面与键槽间要有间隙。，侧面与键槽间要有间隙。14钩头楔键钩头楔键结构特点：结构特点：键的上表面和轮键的上表面和轮毂键槽底面有毂键槽底面有1:100的斜度。的斜度。优点：优点：能够承受冲击和振动能够承受冲击和振动载荷，转矩过载后仍能可靠载荷，转矩过载后仍能可靠工作。工作。缺点：缺点：装配后轴和轮毂之间装配后轴和轮毂之间产生偏心和偏斜，定心
5、精度产生偏心和偏斜，定心精度不高，定心精度不高，载荷不高，定心精度不高，载荷平稳和低速的连接平稳和低速的连接154）切向）切向键连键连接接工作面：由一对楔键沿斜面拼合后相互平行的两个窄面。工作面：由一对楔键沿斜面拼合后相互平行的两个窄面。斜度斜度1:100工作面工作面缺点：缺点：对轴的削弱较大，用于大直对轴的削弱较大，用于大直径的轴。径的轴。16dLL2.键的选择和键连接强度计算键的选择和键连接强度计算1）键的选择）键的选择尺寸尺寸选择选择：由由轴轴径径d确定确定键键截面尺寸截面尺寸bh。由由轮毂长轮毂长度确定度确定键长键长L，一般，一般L(1.52)d。类型选择：类型选择：键连接的结构特点、
6、使用要求和工作条件。键连接的结构特点、使用要求和工作条件。表表6-1（P106）普通平键的主要尺寸普通平键的主要尺寸17B型型L圆头（圆头（A型）型）:键键16100 GB10962003 方头（方头（B型）型）:键键B16100 GB10962003单圆头单圆头C型）型）:键键C16100 GB10962003C型型LA型型bhR=b/2C45或或rL182）键连键连接接强强度度计计算算失效形式失效形式静连接：静连接：工作面压溃工作面压溃键被剪断键被剪断动连接：动连接：工作面过度磨损工作面过度磨损19普通平键连接的强度条件普通平键连接的强度条件导向平键和滑键的强度条件导向平键和滑键的强度条件
7、半圆键连接的强度条件和普通平键相同半圆键连接的强度条件和普通平键相同20键与轮毂键槽的接触高度：键与轮毂键槽的接触高度：k=0.5h键的工作长度：键的工作长度：圆头平键圆头平键 l=L-b，平头平键，平头平键 l=L，单圆头平键，单圆头平键 l=L-0.5b许用挤压应力和许用压力许用挤压应力和许用压力 p 和和p键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力和许用压力应力和许用压力表表6-2（P106）键连接的许用挤压应力和许用压力键连接的许用挤压应力和许用压力21平键：周向相隔平键：周向相隔180180 半圆键：轴的同一条母线上半圆键：轴的同一条母线上楔键：周向
8、相隔楔键：周向相隔9090 120120 切向键：周向相隔切向键：周向相隔120120 130130 强强度校核：双度校核：双键键按按1.5个个键计键计算算120130 双键连接布置双键连接布置d22轻轻系列：用于静系列：用于静连连接或接或轻载轻载中系列：用于中等中系列：用于中等载载荷荷定心方式：定心方式：小径定心小径定心优点：优点：定心精度高，定心稳定性好，能用磨削消除热定心精度高，定心稳定性好，能用磨削消除热处理变形。处理变形。1.花花键连键连接的接的类类型、特点和型、特点和应应用用1）矩形花键）矩形花键23定心方式：定心方式：齿型定心齿型定心优点：优点：工艺性较好，工艺性较好，制造精度高
9、，根部强制造精度高，根部强度高，应力集中小，度高，应力集中小，易于定心，承载转矩易于定心，承载转矩大。大。压压力角力角=30：齿顶齿顶高高0.5m压压力角力角=45：齿顶齿顶高高0.4m对连对连接件的削弱接件的削弱较较小，用于小，用于载载荷荷较轻较轻、直径、直径较较小的静小的静连连接，特接，特别别是薄壁零件。是薄壁零件。2）渐开线花键）渐开线花键24花键连接的特点花键连接的特点优优点：点：连连接受力接受力较较均匀均匀槽槽较较浅，浅，齿齿根根应应力集中力集中较较小，小，强强度消弱度消弱较较少少齿齿数多，接触面数多，接触面积积大，可承受大，可承受较较大大载载荷荷轴轴和和轴轴上零件上零件对对中性好中
10、性好导导向性好向性好可用磨削的方法提高加工精度和可用磨削的方法提高加工精度和连连接接质质量量缺点：缺点：需用需用专门设备专门设备加工，加工复加工，加工复杂杂成本成本较较高高252.花键连接强度计算花键连接强度计算1）静连接）静连接2）动连接）动连接强度条件强度条件强度条件强度条件失效形式：工作面被压溃失效形式：工作面被压溃失效形式：工作面过度磨损失效形式：工作面过度磨损表表6-3（P111）花键连接的许用挤压应力和许用压力花键连接的许用挤压应力和许用压力26载荷分配不均系数：载荷分配不均系数：=0.70.8花键齿侧面的工作高度：花键齿侧面的工作高度：矩形花键矩形花键 h=(D-d)/2-2C
11、渐开线花键渐开线花键 =30，h=m =45，h=0.8m花键的平均直径：花键的平均直径：矩形花键矩形花键 dm=(D+d)/2 渐开线花键渐开线花键 dm=di27优点：优点：装拆方便，对中性好，应力集中小，传递转矩大，装拆方便，对中性好，应力集中小，传递转矩大，有安全保护作用。有安全保护作用。缺点：缺点：加工复杂，需用专用机床。加工复杂，需用专用机床。1.型面型面连连接接6-3 无键连接无键连接a)非非圆圆形截面柱体形截面柱体 b)非非圆圆形截面形截面锥锥体体 28光滑的非圆形截面光滑的非圆形截面292.胀紧连胀紧连接接优点：优点：装拆方便，对中性好，应力集中小，承载能力强。装拆方便，对中
12、性好，应力集中小，承载能力强。缺点：缺点：轴和毂孔间安装胀套，结构尺寸受限。轴和毂孔间安装胀套，结构尺寸受限。30材料：材料：35钢钢和和45钢钢开口开口销销：低碳：低碳钢钢许许用切用切应应力力=80MPa许许用用挤压应挤压应力力p查查表表6-2（P106）作用：作用：固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。6-4 销连接销连接311.按用途分按用途分类类定位销：定位销：用来固定零件之间的相对位置，是组合加工和用来固定零件之间的相对位置，是组合加工和装配时的重要辅助零件。装配时的重要辅助零件。连接销：连接销：用来连接，可传递不大的载荷。用来连接，
13、可传递不大的载荷。安全销：安全销：作为安全装置中的过载剪断元件。作为安全装置中的过载剪断元件。32定位定位销销通常不受通常不受载载荷或只受很小的荷或只受很小的载载荷，故不作荷，故不作强强度校度校核核计计算，其直径按算，其直径按结结构确定，数目一般不少于构确定，数目一般不少于2个。个。销销装入每一被装入每一被连连接件的接件的长长度度约为销约为销直径的直径的12倍。倍。定位销定位销33连接销连接销连接销的类型可根据工作要求选定，其尺寸可根据连接连接销的类型可根据工作要求选定，其尺寸可根据连接的结构特点按经验或规范确定，必要时再按剪切和挤压的结构特点按经验或规范确定，必要时再按剪切和挤压强度条件进行
14、校核计算。强度条件进行校核计算。34安全销安全销安全销在过载时被剪断，销的直径应按剪切条件确定。安全销在过载时被剪断，销的直径应按剪切条件确定。为了确保安全销被剪断而不提前发生挤压破坏，通常为了确保安全销被剪断而不提前发生挤压破坏，通常可在安全销上加一个销套。可在安全销上加一个销套。安全销安全销销套销套35槽销槽销销轴和开口销销轴和开口销开尾圆锥销开尾圆锥销圆柱销圆柱销圆锥销圆锥销内螺纹圆锥销内螺纹圆锥销2.按形状分按形状分类类圆柱销圆柱销圆锥销圆锥销槽销槽销销轴销轴开口销开口销36圆柱销圆柱销圆柱销靠过盈配合固定在销孔中，经多次拆装后，圆柱销靠过盈配合固定在销孔中，经多次拆装后，会降低定位精
15、度和可靠性。直径偏差有会降低定位精度和可靠性。直径偏差有h8h8和和m6m6两种两种可供选择，以满足不同的使用要求。可供选择，以满足不同的使用要求。37圆锥销圆锥销圆锥销圆锥销具有具有1:50的的锥锥度，在受横向力度，在受横向力时时可以自可以自锁锁，安装方，安装方便，可多次拆装而不影响精度。端部便，可多次拆装而不影响精度。端部带带螺螺纹纹的的圆锥销圆锥销可用可用于盲孔或拆装困于盲孔或拆装困难难的的场场合。开尾合。开尾圆锥销圆锥销适用于有冲适用于有冲击击、振、振动动的的场场合。合。潘存云教授研制38槽销槽销槽销上有碾压或模锻出的三条纵向沟槽，将槽销打入孔槽销上有碾压或模锻出的三条纵向沟槽，将槽销
16、打入孔后，由于材料的弹性使销挤紧在销孔内，不易松脱，能后，由于材料的弹性使销挤紧在销孔内，不易松脱，能承受振动和变载荷。安装槽销的孔不需要铰制，加工方承受振动和变载荷。安装槽销的孔不需要铰制，加工方便，可多次装拆。便，可多次装拆。39销轴用于两零件铰接处，构成铰链连接。销轴通常用销轴用于两零件铰接处，构成铰链连接。销轴通常用于开口销锁定，工作可靠，拆卸方便。开口销装配时，于开口销锁定，工作可靠，拆卸方便。开口销装配时，将尾部分开，以防松脱。开口销还常用于螺纹连接的将尾部分开，以防松脱。开口销还常用于螺纹连接的放松装置中。放松装置中。销轴和开口销销轴和开口销406-4（P115）图图6-27所示
17、的凸缘半联轴器及圆柱齿轮，分所示的凸缘半联轴器及圆柱齿轮，分别用键与减速器的低速轴相连接。试选择两处键的类型及别用键与减速器的低速轴相连接。试选择两处键的类型及尺寸，并校核其连接强度。已知：轴的材料为尺寸，并校核其连接强度。已知：轴的材料为45钢，传递钢，传递的转矩的转矩T=1000 N.m，齿轮用锻钢制成，半联轴器用灰铸，齿轮用锻钢制成，半联轴器用灰铸铁制成，工作时由轻微冲击。铁制成，工作时由轻微冲击。解：解：1）选择联轴器处键的类型及尺寸）选择联轴器处键的类型及尺寸 选选A型平键。根据轴径型平键。根据轴径d=70mm，查表，查表6-1（P106）得，得，键的截面尺寸，键的截面尺寸，b=20
18、mm，h=12mm，取键长，取键长L=110mm。键标记为：键标记为：GB/T 1096-2003 键键 2012110。2）校核联轴器处键的连接强度）校核联轴器处键的连接强度 联轴联轴器的材料器的材料为铸铁为铸铁，查查表表6-2（P106），取，取p=55MPa。41挤压应力挤压应力 选择该键连接满足强度条件。选择该键连接满足强度条件。3）选择齿轮处键的类型及尺寸）选择齿轮处键的类型及尺寸 选选A型平键。根据轴径型平键。根据轴径d=90mm，查表，查表6-1（P106）得，得，键的截面尺寸，键的截面尺寸，b=25mm，h=14mm，取键长，取键长L=80mm。键。键标记为：标记为：GB/T 1096-2003 键键 251480。4）校核齿轮处键的连接强度）校核齿轮处键的连接强度 齿轮齿轮和和轴轴的材料的材料为钢为钢，查查表表6-2（P106），取，取p=110MPa。42挤压应力挤压应力选择该键连接满足强度条件。选择该键连接满足强度条件。43结束结束