机械设计第五章轴毂连接.ppt

机械设计机械设计（5 5）思考与练习思考与练习销连接销连接 花键连接花键连接 第五章第五章 轴毂连接轴毂连接其他轴毂连接其他轴毂连接键连接键连接 键连接11 1平键连接平键连接5.1 5.1 键键 连连 接接一、键连接及其应用一、键连接及其应用键是一种标准件，键是一种标准件，主要是实现轴与轴上零件的周向固定并传递转矩主要是实现轴与轴上零件的周向固定并传递转矩，有，有些些还能实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。还能实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。键的类型：键的类型：平键、半圆键、平键、半圆键、楔键、切向键楔键、切向键原理：原理：靠键与键槽侧面的挤压传递转矩。靠键与键槽侧面的挤压传递转矩。工作面：工作面：两侧面。两侧面。轴向承载情况：轴向承载情况：不能承受轴向力。不能承受轴向力。特点：特点：结构简单，拆装方便，对中性好，应用广泛。结构简单，拆装方便，对中性好，应用广泛。普通平键普通平键 薄平键薄平键 导向平键导向平键 滑键滑键平键的类型平键的类型：5.1 5.1 键键 连连 接接（1 1）普通平键）普通平键 用于轴毂间无相对轴向运动的用于轴毂间无相对轴向运动的静联接静联接。按端部形状分。按端部形状分圆头（圆头（A A型）、平头（型）、平头（B B型）、单圆头（型）、单圆头（C C型）型）轮毂上的键槽加工方法：轮毂上的键槽加工方法：可用可用插刀插刀或或拉刀拉刀加工。加工。轴上键槽的加工轴上键槽的加工方法方法指状铣刀加工指状铣刀加工盘状铣刀加工盘状铣刀加工（2 2）薄型平键：）薄型平键：结构特点：结构特点：键高约为普通平键的键高约为普通平键的60%70%60%70%。传递转矩较小。传递转矩较小。分类：分类：分为圆头、平头、单圆头。分为圆头、平头、单圆头。用途：用途：适用于薄臂结构、空心轴等径向尺寸受限制的联接。适用于薄臂结构、空心轴等径向尺寸受限制的联接。（3 3）导向平键）导向平键动联接动联接 （4 4）滑键）滑键5.1 5.1 键键 连连 接接导向键导向键键不动，轮毂轴向移动键不动，轮毂轴向移动滑键滑键键随轮毂移动键随轮毂移动5.1 5.1 键键 连连 接接2 2、半圆键、半圆键 半圆键联接半圆键联接缺点：缺点：轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大。只适用于轻载连接。轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大。只适用于轻载连接。原理：原理：靠键与键槽靠键与键槽侧面的挤压传递转侧面的挤压传递转矩。矩。工作面：工作面：两侧面。两侧面。轴向承载情况：轴向承载情况：不能承受轴向力。不能承受轴向力。特点：特点：制造简单，工艺性好，拆装方便，对中性好，可自动适应轮制造简单，工艺性好，拆装方便，对中性好，可自动适应轮 毂键槽的斜度。适用于锥形轴与轮毂的联接。毂键槽的斜度。适用于锥形轴与轮毂的联接。5.1 5.1 键键 连连 接接3 3、楔键连接、楔键连接原理：原理：靠键与键槽面间及轴与轮毂之间的摩擦力来传递转矩。靠键与键槽面间及轴与轮毂之间的摩擦力来传递转矩。工作面：工作面：上下两底面，有上下两底面，有1 1：100100斜度（侧面有间隙）斜度（侧面有间隙）。轴向承载情况：轴向承载情况：能轴向固定零件，承受单方向的轴向力。能轴向固定零件，承受单方向的轴向力。特点：特点：结构简单，但对中性差。结构简单，但对中性差。应用：应用：适用于低速、轻载和对传动精度要求不高的连接。钩头只用于适用于低速、轻载和对传动精度要求不高的连接。钩头只用于轴端联接，且要装安全罩；如在中间用键槽应比键长轴端联接，且要装安全罩；如在中间用键槽应比键长2 2倍才能装入。倍才能装入。普通楔键普通楔键钩头楔键钩头楔键5.1 5.1 键键 连连 接接4 4、切向键、切向键原原 理：理：靠工作面上的挤压力来传递转矩。靠工作面上的挤压力来传递转矩。工作面：工作面：两键沿斜面拼接后相互平行的两个平面两键沿斜面拼接后相互平行的两个平面。轴向承载情况：轴向承载情况：能轴向固定零件，承受能轴向固定零件，承受单方向单方向的的轴向力。轴向力。特点：特点：适用于大载荷，对中要求不严的场合。适用于大载荷，对中要求不严的场合。一组切向键一组切向键只能只能 传递传递单向转矩单向转矩，传递双向转矩传递双向转矩必须采用必须采用两组切向键。两组切向键。二、键的选择和强度校核二、键的选择和强度校核1键的选择键的选择bh根据轴径根据轴径d由标准中查得由标准中查得，键的长度参考轮毂的长度确定，键的长度参考轮毂的长度确定，一般应略短于轮毂长，并符合标准中规定的尺寸系列。一般应略短于轮毂长，并符合标准中规定的尺寸系列。键的截面尺寸键的截面尺寸bh及键长及键长L。2 2平键连接的失效和强度校核平键连接的失效和强度校核对于普通平键连接（静连接），其主要失效形式是工作面的压溃，很少对于普通平键连接（静连接），其主要失效形式是工作面的压溃，很少会出现键的剪断，故一般只作连接的挤压强度校核。会出现键的剪断，故一般只作连接的挤压强度校核。对于导向平键连接和滑键连接，其主要失效形式是工作面的过度磨损，对于导向平键连接和滑键连接，其主要失效形式是工作面的过度磨损，通常按工作面上的压力进行条件性的强度校核计算。通常按工作面上的压力进行条件性的强度校核计算。5.1 5.1 键键 连连 接接(1)(1)类型类型(2)(2)尺寸尺寸根据键连接的结构特点、使用要求、工作条件根据键连接的结构特点、使用要求、工作条件 设键侧面的作用力沿键的工作长度设键侧面的作用力沿键的工作长度和高度均匀分布，则和高度均匀分布，则普通平键的强度条普通平键的强度条件件为为:当强度不足时，可适当增加键长或采用两个键按当强度不足时，可适当增加键长或采用两个键按180布置。考虑到两个布置。考虑到两个键的载荷分布不均匀性，在强度校核中可按键的载荷分布不均匀性，在强度校核中可按1.5个键计算。个键计算。(双圆头平键双圆头平键)(平头平键平头平键)(单圆头平键单圆头平键)导向平键和滑键连接的强度条件导向平键和滑键连接的强度条件为：为：式中：式中：s sp、p为许用挤压应力与许用压力为许用挤压应力与许用压力5.1 5.1 键键 连连 接接5.1 5.1 键键 连连 接接例题例题：试设计减速器中直齿圆柱齿轮与轴的键连接。已知，装齿轮处的轴直径：试设计减速器中直齿圆柱齿轮与轴的键连接。已知，装齿轮处的轴直径d d=70mm=70mm，齿轮的轮毂宽度为，齿轮的轮毂宽度为100mm100mm，齿轮传递的转矩，齿轮传递的转矩T T=2200N=2200Nmmmm，载，载荷有轻微的冲击，设计此键连接。荷有轻微的冲击，设计此键连接。解：解：(1)(1)确定键连接的类型确定键连接的类型(2)(2)确定键的尺寸确定键的尺寸(3)(3)校核键的强度校核键的强度(4)(4)键的标准标记键的标准标记选择选择A A型双圆头普通平键连接型双圆头普通平键连接根据轴的直径根据轴的直径d d=70mm=70mm，查，查表表5-15-1得得bh=20=2012mm12mm；根据齿轮轴毂宽度根据齿轮轴毂宽度100mm100mm，查表查表5-15-1，取，取L L=90mm=90mm。轴和键都选用钢材，其许用挤压应力轴和键都选用钢材，其许用挤压应力 p p=100120MPa=100120MPa，在此取，在此取 p p=110MPa=110MPa。此键强度不够，现采用双键连接，相隔此键强度不够，现采用双键连接，相隔180180布置，考虑到两个键的载布置，考虑到两个键的载荷分布不均匀性，键的工作长度为荷分布不均匀性，键的工作长度为1.51.570=105mm70=105mm，重新校核强度：，重新校核强度：键键202090GB/T1096-197790GB/T1096-1977 花键连接花键连接是是将具有均布的多个凸齿的轴置于轮毂相应的凹槽中所构成的连接。将具有均布的多个凸齿的轴置于轮毂相应的凹槽中所构成的连接。花键连接是多齿传递载荷，故比平键连接的承载能力高，定心性和花键连接是多齿传递载荷，故比平键连接的承载能力高，定心性和 导向性好，对轴的削弱小导向性好，对轴的削弱小(齿浅、应力集中小齿浅、应力集中小)；花键连接一般用于定心精度要求高和载荷较大的地方。花键连接一般用于定心精度要求高和载荷较大的地方。花键加工需用专门的设备和工具，成本较高。花键加工需用专门的设备和工具，成本较高。5.2 5.2 花花 键键 连连 接接一、花键的类型与应用一、花键的类型与应用工作面工作面：键齿两侧面：键齿两侧面特点：特点：分类：分类：p矩形花键矩形花键p渐开线花键渐开线花键小径定心，定心精度较高；性质简单，加工方便。小径定心，定心精度较高；性质简单，加工方便。齿形定心，自动定心；与渐开线齿轮相比，齿高齿形定心，自动定心；与渐开线齿轮相比，齿高较小，压力角较大。较小，压力角较大。内内花花键键外外花花键键二、花键连接的强度计算二、花键连接的强度计算失效形式失效形式：假定载荷在键的工作面上均匀分布，且压力的假定载荷在键的工作面上均匀分布，且压力的合力合力F作用在平均直径作用在平均直径dm处，并引入载荷分配不均处，并引入载荷分配不均匀系数匀系数y y，则花键连接的强度校核式为：则花键连接的强度校核式为：静连接静连接：动连接动连接：上两式中上两式中:p p、p p 为花键连接的许用挤压应力为花键连接的许用挤压应力和许用压力和许用压力5.2 5.2 花花 键键 连连 接接工作面过度磨损（工作面过度磨损（动连接动连接）。）。工作面被压溃（工作面被压溃（静连接静连接）花键的工作高度为：花键的工作高度为：矩形花键：矩形花键：渐开线花键：渐开线花键：=30=30，h=m=45=45，h=0.8=0.8m键的平均直径为：键的平均直径为：矩形花键矩形花键:渐开线花键渐开线花键:定位销定位销联接销联接销安全销安全销用于固定零件之间的相对位置（定位销）用于固定零件之间的相对位置（定位销）用于轴毂联接（连接销）用于轴毂联接（连接销）用于安全装置中的过载剪断元件（安全销）用于安全装置中的过载剪断元件（安全销）一、销的作用一、销的作用 5.3 5.3 销销 连连 接接 2.2.圆锥销圆锥销1.1.圆柱销圆柱销靠过盈配合固定在销孔中，经多次拆卸会降低其靠过盈配合固定在销孔中，经多次拆卸会降低其定位精度和可靠性。定位精度和可靠性。具有具有1:501:50的锥度，在受横向力时可以自锁。它安的锥度，在受横向力时可以自锁。它安装方便，定位精度高，可多次装拆而不影响定位装方便，定位精度高，可多次装拆而不影响定位精度。精度。端部带螺纹的圆锥销可用于盲端部带螺纹的圆锥销可用于盲孔或拆卸困难的场合孔或拆卸困难的场合二、销的种类及应用二、销的种类及应用5.3 5.3 销销 连连 接接 3.3.带螺纹圆柱槽的圆锥销带螺纹圆柱槽的圆锥销适用于有冲击、振动和高速运行的场合适用于有冲击、振动和高速运行的场合5.3 5.3 销销 连连 接接4.4.开尾圆锥销开尾圆锥销5.5.槽销槽销上有辗压或模锻出的三条纵向沟槽，将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压在销打入销孔后，由于材料的弹性使销挤压在销孔中，不易松脱。因而适用于有振动、变载孔中，不易松脱。因而适用于有振动、变载荷和经常拆装的场合。荷和经常拆装的场合。6.6.弹性圆柱销弹性圆柱销7.7.开口销开口销用弹簧钢带卷制而成，具有很好的弹性，可以用弹簧钢带卷制而成，具有很好的弹性，可以均匀地挤紧在孔中，对配合精度要求不高，可均匀地挤紧在孔中，对配合精度要求不高，可多次装拆。但刚性差，不适于高精度定位用。多次装拆。但刚性差，不适于高精度定位用。结构简单，工作可靠，装拆方便。主要用于结构简单，工作可靠，装拆方便。主要用于螺纹联接的防松，还用于轴销端部锁定零件。螺纹联接的防松，还用于轴销端部锁定零件。5.3 5.3 销销 连连 接接销的材料为销的材料为35、45钢（开口销为低碳钢），许用应力钢（开口销为低碳钢），许用应力t t=80MPa，许用许用挤压应力挤压应力s sp与键连接的挤压应力相同。与键连接的挤压应力相同。型面连接是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与相同轮廓的毂孔配合型面连接是用非圆截面的柱面体或锥面体的轴与相同轮廓的毂孔配合以传递运动和转矩的可拆连接，它是无键连接的一种型式。以传递运动和转矩的可拆连接，它是无键连接的一种型式。在家用机械、办公机械等中，采用了大量的压铸、注塑零件。要注塑在家用机械、办公机械等中，采用了大量的压铸、注塑零件。要注塑出各种各样的非圆形孔是毫无困难的，故型面连接的应用获得了发展。应出各种各样的非圆形孔是毫无困难的，故型面连接的应用获得了发展。应用较多的是带切口圆形和正六边形型面。用较多的是带切口圆形和正六边形型面。一、型面连接一、型面连接5.4 5.4 其他轴毂连接简介其他轴毂连接简介特点：特点：对中好对中好,没有键槽引起的应力集中，可传递大的转矩，装拆方便，但没有键槽引起的应力集中，可传递大的转矩，装拆方便，但加工复杂，应用不普遍。加工复杂，应用不普遍。胀紧连接是在毂孔与轴之间装入胀紧连接套（简称胀套），在轴向力胀紧连接是在毂孔与轴之间装入胀紧连接套（简称胀套），在轴向力作用下，同时胀紧轴与毂而构成的一种静连接。作用下，同时胀紧轴与毂而构成的一种静连接。二、胀紧连接二、胀紧连接 当拧紧螺母或螺钉时，在轴向力作用下，内、外胀套互相楔紧，内胀当拧紧螺母或螺钉时，在轴向力作用下，内、外胀套互相楔紧，内胀套缩小箍紧轴，外胀套胀大而撑紧轮毂，使接触面间产生压紧力。工作套缩小箍紧轴，外胀套胀大而撑紧轮毂，使接触面间产生压紧力。工作时，由此压紧力所产生的摩擦力矩和摩擦力来传递转矩和轴向力。时，由此压紧力所产生的摩擦力矩和摩擦力来传递转矩和轴向力。胀套胀套轴轴轴毂轴毂5.4 5.4 其他轴毂连接简介其他轴毂连接简介思考与练习思考与练习 1 1普通平键、半圆键、楔键、花键连接分别有哪些特点？普通平键、半圆键、楔键、花键连接分别有哪些特点？2 2为什么采用两个平键时，一般布置在相隔为什么采用两个平键时，一般布置在相隔180180的位置，采用两个楔的位置，采用两个楔键时，相隔键时，相隔120120，而采用两个半圆键却要布置在同一条母线上？，而采用两个半圆键却要布置在同一条母线上？3 3简要回答平键和花键连接的失效形式和强度校核方法。简要回答平键和花键连接的失效形式和强度校核方法。4 4如何选择普通平键的尺寸？其公称长度与工作长度之间有什么区别？如何选择普通平键的尺寸？其公称长度与工作长度之间有什么区别？5 5销连接通常用于什么场合，当销用做定位元件时有哪些要求销连接通常用于什么场合，当销用做定位元件时有哪些要求?6 6某机械的轴与套筒联轴器采用平键连接，已知轴径某机械的轴与套筒联轴器采用平键连接，已知轴径d d60mm60mm，轴颈，轴颈长长110mm110mm，联轴器材料为铸铁，钢材料为，联轴器材料为铸铁，钢材料为4545钢。试选择键的规格尺寸，并钢。试选择键的规格尺寸，并计算该连接所能传递的最大转矩。计算该连接所能传递的最大转矩。