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1、第5章轴毂联接第1页，本讲稿共46页第五章轴毂联接第五章轴毂联接5.15.1键联接键联接 5.2 5.2花键联接花键联接5.35.3销联接销联接 5.4 5.4成形联接成形联接第2页，本讲稿共46页第3页，本讲稿共46页第4页，本讲稿共46页键、花键键、花键-用于轴和带毂零件联接，主要实用于轴和带毂零件联接，主要实现周向固定、传递周向转矩，有些可实现轴现周向固定、传递周向转矩，有些可实现轴向固定向固定,传递轴向载荷。传递轴向载荷。第5页，本讲稿共46页销销-传递少量载荷、固定零件相互位置、传递少量载荷、固定零件相互位置、有时作为安全装置。有时作为安全装置。第6页，本讲稿共46页成形联接成形联接
2、-是一种无键联接，轴毂联接是一种无键联接，轴毂联接段为非圆形。段为非圆形。第7页，本讲稿共46页5.1.1 5.1.1 键联接键联接7.1.1 7.1.1 键联接的分类和构造键联接的分类和构造分类分类 -平键和半圆键平键和半圆键 -斜键斜键第8页，本讲稿共46页1 1）普通平键）普通平键（2 2）失效形式：）失效形式：一、平键联接一、平键联接压溃压溃主要失效形式主要失效形式键剪断键剪断（1 1）工作面：）工作面：两侧面两侧面工作时靠键与键槽侧面的工作时靠键与键槽侧面的挤压挤压来传递扭矩来传递扭矩第9页，本讲稿共46页（3 3）结构形式）结构形式圆头：应力集中大圆头：应力集中大方头：应力集中小，
3、紧定螺钉固定方头：应力集中小，紧定螺钉固定一圆头一方头：用于轴端处一圆头一方头：用于轴端处第10页，本讲稿共46页（4 4）特点）特点 静联接，周向固定，传递转矩静联接，周向固定，传递转矩T T；不能承；不能承受轴向力及轴向固定。受轴向力及轴向固定。2）导向平键滑键导向平键滑键 当轮毂在工作过程中需在轴上移动时可采用当轮毂在工作过程中需在轴上移动时可采用导向平键或滑键。导向平键或滑键。第11页，本讲稿共46页动联接，键固定在轴上，毂可沿键移动。动联接，键固定在轴上，毂可沿键移动。移动距离大时，采用滑键移动距离大时，采用滑键。承载能力：耐磨性承载能力：耐磨性。导向平键导向平键滑键滑键动联接，键固
4、定在毂上，一起沿键槽移动。动联接，键固定在毂上，一起沿键槽移动。第12页，本讲稿共46页平键联接的特点平键联接的特点-平键联接不能承受轴向力平键联接不能承受轴向力-简单、紧凑、可靠、装拆方便、简单、紧凑、可靠、装拆方便、成本低、不影响轮毂与轴的对成本低、不影响轮毂与轴的对 中，因此应用广泛。中，因此应用广泛。-键槽削弱轴强度键槽削弱轴强度,应力集中应力集中第13页，本讲稿共46页 特性特性 1 1）键的摆动适应毂键槽的斜度；）键的摆动适应毂键槽的斜度；2 2）侧面为工作面，传）侧面为工作面，传T T，不能传轴向力；，不能传轴向力；3 3）特别适于锥形轴端；）特别适于锥形轴端；4 4）对轴削弱大
5、，用于轻载。）对轴削弱大，用于轻载。2.2.半圆键半圆键第14页，本讲稿共46页 工作面：工作面：上下面上下面，两侧面有间隙，两侧面有间隙 靠摩擦和互压传载：靠摩擦和互压传载：T T和单向轴向力和单向轴向力 方便拆卸：钩头楔键方便拆卸：钩头楔键3.3.楔键：楔键：键的一个工作面为斜面：斜度键的一个工作面为斜面：斜度1:100第15页，本讲稿共46页工作面：工作面：上、下两面上、下两面靠靠互压互压传载，传载，有一个面必须与轴线共面有一个面必须与轴线共面，双向，双向T T需用双键需用双键(120120)。4.4.切向键：两个单面斜楔构成切向键：两个单面斜楔构成可传递大转矩，对中不好，可传递大转矩，
6、对中不好，对轴削弱大对轴削弱大,用于轴径大于用于轴径大于100mm 100mm。第16页，本讲稿共46页5.1.25.1.2平键和半圆键联接的计算平键和半圆键联接的计算1.1.平键的选择与强度计算平键的选择与强度计算键联接均有国家标准，设计时可根据使键联接均有国家标准，设计时可根据使用要求选择适当的类型和尺寸，再验算用要求选择适当的类型和尺寸，再验算其强度。其强度。1）类型选择：）类型选择：键的类型主要是根据使用要求、工作状况、键的类型主要是根据使用要求、工作状况、键的特点来进行选择。键的特点来进行选择。第17页，本讲稿共46页主要考虑的因素有：主要考虑的因素有：（1 1）需传递的转矩大小需传
7、递的转矩大小 切向键和平键切向键和平键 楔键和半圆键楔键和半圆键（2 2）定心精度的高低定心精度的高低 平键平键 楔键、切向键楔键、切向键（3 3）用于静联接还是动联接用于静联接还是动联接 普通平键、半圆键、楔键、切向键普通平键、半圆键、楔键、切向键静联接静联接 导向平键和滑键导向平键和滑键动联接动联接（4 4）是否需要轴向固定是否需要轴向固定 楔键和切向键楔键和切向键单向轴性固定单向轴性固定（5 5）是否安装在轴端是否安装在轴端 半圆头平键半圆头平键轴端。轴端。第18页，本讲稿共46页2 2）尺寸选择）尺寸选择由轴径由轴径d d从标准中选从标准中选bhbh由轮毂宽由轮毂宽选键长选键长L L（
8、系列值）（系列值）由结构确定，而由结构确定，而不是由强度确定。不是由强度确定。校核校核类型尺寸：类型尺寸：（bhbh）LL第19页，本讲稿共46页普通平键的主要尺寸第20页，本讲稿共46页3 3）平键联接强度计算）平键联接强度计算工作面被压溃（通常为轮毂）（静联接）工作面被压溃（通常为轮毂）（静联接）工作面过度磨损（动联接）工作面过度磨损（动联接）键剪断（过载才发生）键剪断（过载才发生）主要失效形式主要失效形式由于压溃和磨损是主要失效形式，键的材料要有一定由于压溃和磨损是主要失效形式，键的材料要有一定硬度，键用材料强度不低于硬度，键用材料强度不低于600Mpa600Mpa，常用如，常用如454
9、5号钢。号钢。第21页，本讲稿共46页强度条件：强度条件：静联接：静联接：（压溃）（压溃）动联接：动联接：（耐磨）（耐磨）(圆头平键圆头平键)(方头平键方头平键)(半圆头平键半圆头平键)第22页，本讲稿共46页4 4）半圆键联接的强度计算）半圆键联接的强度计算 静联接静联接 主要失效形式为工作面被压溃，只需进行挤压强度的校核主要失效形式为工作面被压溃，只需进行挤压强度的校核,其强度校核与普通平键联接相同式中参数的含义也与平其强度校核与普通平键联接相同式中参数的含义也与平键相同键相同 接触高度接触高度hh应根据键的尺寸从标准中查取，接触长应根据键的尺寸从标准中查取，接触长度度l l 取键的公称长
10、度取键的公称长度L L。第23页，本讲稿共46页强度的方法强度的方法若若 p pp p，可采用如下措施：，可采用如下措施：（1 1）键长键长L L，但，但L Lmaxmax=（1.61.8)d1.61.8)d，否则，否则 承载不均。承载不均。（2 2）采用）采用双键双键，按，按180180布置，考虑布置，考虑承载不承载不 均均，按，按1.51.5个计算。但对轴削弱大。个计算。但对轴削弱大。半圆键采用半圆键采用双键双键时，不能相隔时，不能相隔180,180,应应位于轴的同一母线上位于轴的同一母线上。布置布置第24页，本讲稿共46页例题例题 在一直径在一直径d d=70 mm=70 mm的钢轴上，
11、安装一的钢轴上，安装一8 8级精度的铸铁直齿圆柱齿轮，用键构成静联级精度的铸铁直齿圆柱齿轮，用键构成静联接，轮毂长为接，轮毂长为100 mm100 mm，需传递的转矩，需传递的转矩T T=1600Nm=1600Nm，载荷平稳，试设计此键联接，载荷平稳，试设计此键联接解：解：1 1选择键联接的类型选择键联接的类型 由于由于8 8级精度以上的齿轮要求一定的定心精度，级精度以上的齿轮要求一定的定心精度，且为静联接，因此选用普通平键，由于不是且为静联接，因此选用普通平键，由于不是安装在轴端，故选用在键槽中轴向固定较好安装在轴端，故选用在键槽中轴向固定较好的圆头普通平键。的圆头普通平键。第25页，本讲稿
12、共46页2.2.选择键联接的尺寸选择键联接的尺寸 根据根据d d=70 mm=70 mm查表得键的截面尺寸为：查表得键的截面尺寸为：b b=20 mm=20 mm，h h=12 mm=12 mm。由轮毂长度并。由轮毂长度并参照键的长度系列，取键长约小于轮毂参照键的长度系列，取键长约小于轮毂长度，长度，L L=90 mm=90 mm第26页，本讲稿共46页3.3.校核键联接的强度校核键联接的强度由由7.17.1表中查得铸铁轮毂键槽的许用挤压应力表中查得铸铁轮毂键槽的许用挤压应力 pp=7080MPa=7080MPa，取其平均值，取其平均值 pp=75MPa=75MPa。键的。键的接触长度接触长度
13、l=L-b=70mml=L-b=70mm，轮毂与键的接触高，轮毂与键的接触高度度h=0.5h=6mm,h=0.5h=6mm,由式由式7.17.1得得可见联接的挤压强度不够，考虑相差较大，改用双可见联接的挤压强度不够，考虑相差较大，改用双键，相隔键，相隔180180布置，双键的工作长度布置，双键的工作长度l l=1.570=1.570=105mm=105mm。由式。由式7.17.1得得第27页，本讲稿共46页组成：内花键、外花键组成：内花键、外花键5.2 花键联接花键联接第28页，本讲稿共46页1.花键联接的分类花键联接的分类：齿形齿形矩形花键矩形花键渐开线花键渐开线花键细齿渐开线花键：细齿渐开
14、线花键：用于载荷很轻或薄壁零件用于载荷很轻或薄壁零件第29页，本讲稿共46页定心方式：定心方式：矩形矩形小径小径d定心定心；其它其它定心定心方式方式(a)(a)大径大径DD定心定心 (b)(b)宽度宽度B B定心定心图图5.95.9其他定心方式的花键联接其他定心方式的花键联接第30页，本讲稿共46页渐开线渐开线齿形齿形定心；定心；渐开线花键渐开线花键第31页，本讲稿共46页7.2.2 7.2.2 花键联接的计算花键联接的计算失效形式失效形式:静联接为齿面的压溃和动联接为磨损静联接为齿面的压溃和动联接为磨损静联接静联接动联接动联接强度计算：强度计算：各齿载荷分布不均系数各齿载荷分布不均系数 齿数
15、齿数 平均直径平均直径 键齿接触高度键齿接触高度键齿接触长度键齿接触长度第32页，本讲稿共46页特性：特性：（1 1）齿对称布置，受载均匀；）齿对称布置，受载均匀；（2 2）齿浅，应力集中）齿浅，应力集中；（3 3）承载）承载；（4 4）定心好；）定心好；（5 5）可用于）可用于“动动”、“静静”；（6 6）渐开线较矩形根部）渐开线较矩形根部，承载承载，定心精度高，宜用于定心精度高，宜用于 载荷大、尺寸大场合。载荷大、尺寸大场合。第33页，本讲稿共46页各齿载荷分布不均系数各齿载荷分布不均系数 齿数齿数 平均直径平均直径 键齿接触高度键齿接触高度键齿接触长度键齿接触长度矩形：矩形：h=0.5(
16、D-d)-2Ch=0.5(D-d)-2C C-C-齿顶倒圆半径齿顶倒圆半径 d dmm=0.5(d+D)=0.5(d+D)渐开线：渐开线：=30 h=m=30 h=m =45 h=0.8m=45 h=0.8m m-m-模数模数 dm=d dm=di i di-di-分度圆直径分度圆直径第34页，本讲稿共46页总结键的设计：总结键的设计：1 1、普通平键：、普通平键：第35页，本讲稿共46页2 2、导向平键和滑键：、导向平键和滑键：第36页，本讲稿共46页3.3.半圆键半圆键第37页，本讲稿共46页4.4.楔键和切向键楔键和切向键第38页，本讲稿共46页5、花键、花键：齿形齿形矩形花键矩形花键渐
17、开线花键渐开线花键细齿渐开线花键：细齿渐开线花键：第39页，本讲稿共46页5.3 5.3 销联接销联接-传递不大的载荷传递不大的载荷 安全装置安全装置 装配时辅助零件装配时辅助零件种类种类-圆柱销圆柱销 圆锥销圆锥销 内螺纹圆锥销内螺纹圆锥销 螺尾圆螺尾圆 锥销锥销 开尾圆锥销开尾圆锥销 槽销槽销 弹性圆柱销弹性圆柱销失效形式失效形式-挤压挤压 剪断剪断用作联接的销的设计：用作联接的销的设计：根据联接的构造和工作根据联接的构造和工作要求来选择销的类型、材料和尺寸，再作适当要求来选择销的类型、材料和尺寸，再作适当的强度验算。的强度验算。第40页，本讲稿共46页 开尾圆锥销在联接时的开尾圆锥销在联
18、接时的防松效果好，适用于有冲击、防松效果好，适用于有冲击、振动的场合的联接。振动的场合的联接。圆柱销靠过盈配合固圆柱销靠过盈配合固定在销孔中，经多次装拆定在销孔中，经多次装拆会降低定位精度和可靠性。会降低定位精度和可靠性。圆锥销具有圆锥销具有1:501:50的的锥度，安装方便，定位锥度，安装方便，定位精度高。精度高。第41页，本讲稿共46页 端部带螺纹的圆端部带螺纹的圆锥销可用于盲孔或拆锥销可用于盲孔或拆卸困难的场合；卸困难的场合；槽销上有辗压或模锻出的三条纵向沟槽，槽销上有辗压或模锻出的三条纵向沟槽，将槽销打入销孔后，由于材料的弹性使销挤将槽销打入销孔后，由于材料的弹性使销挤压在销孔中，不易
19、松脱，因而能承受振动和压在销孔中，不易松脱，因而能承受振动和变载荷。变载荷。销轴用于两零件销轴用于两零件的铰接处，构成铰链的铰接处，构成铰链联接。销轴通常用于联接。销轴通常用于开口销锁定，工作可开口销锁定，工作可靠，装拆方便。靠，装拆方便。第42页，本讲稿共46页联接销：用于联接，可传递不大的载荷联接销：用于联接，可传递不大的载荷安全销：安全装置中的过载剪断元件安全销：安全装置中的过载剪断元件定位销：确定相对位置定位销：确定相对位置根据用途不同可分为：根据用途不同可分为：第43页，本讲稿共46页特点：无应力集特点：无应力集中；定心好；承中；定心好；承载能力强；加工载能力强；加工困难。困难。非圆
20、截面轴非圆截面轴与毂孔组合与毂孔组合 成形联接为成形联接为7.4 成形联接成形联接第44页，本讲稿共46页作业作业6-3 6-4 6-5 6-45第45页，本讲稿共46页复习思考题复习思考题1 1、键联接有哪些类型？以何种最为常用？、键联接有哪些类型？以何种最为常用？2 2、平键、半圆键、楔键和切向键各有何特点？平键、平键、半圆键、楔键和切向键各有何特点？平键联接的强度条件是什么？联接的强度条件是什么？3 3、花键联接有何优点？各适用于什么工况？、花键联接有何优点？各适用于什么工况？4 4、矩形及渐开线花键的定心方式有哪几种？、矩形及渐开线花键的定心方式有哪几种？5 5、如何校核花键联接的强度？、如何校核花键联接的强度？6 6、销联接有哪几种？作用是什么？、销联接有哪几种？作用是什么？第46页，本讲稿共46页