键花键无键连接和销连接优秀课件.ppt
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1、键花键无键连接和销连接键花键无键连接和销连接第1页,本讲稿共40页2022/11/2916-1键连接键连接(一一)键连接的功能、分类、结构型式及应用键连接的功能、分类、结构型式及应用键是一种键是一种标准零件标准零件,通常用来实现轴与轮毂之间的,通常用来实现轴与轮毂之间的周向固周向固定定以以传递转矩传递转矩,有的还能实现轴上零件的,有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向轴向固定或轴向移动导向移动导向。键的连接按键的结构形式可分为:。键的连接按键的结构形式可分为:2022/11/292022/11/292第2页,本讲稿共40页1.平键连接平键连接平键连接的工作原理:平键连接的工作原理:平键的下半部分
2、装在轴上的平键的下半部分装在轴上的键槽键槽中,上半部分装中,上半部分装在轮毂的键槽中。键的顶面与轮毂之间有少量在轮毂的键槽中。键的顶面与轮毂之间有少量间间隙隙,键靠侧面传递扭矩键靠侧面传递扭矩。轮毂与轴轮毂与轴通过通过圆柱表面圆柱表面配合实现轮毂中心与轴心配合实现轮毂中心与轴心的的对中对中。根据用途不同,平键可分为根据用途不同,平键可分为普通平键、薄型平键、普通平键、薄型平键、导向平键和滑键四种导向平键和滑键四种。其中其中:普通平键和薄型平键用于普通平键和薄型平键用于静静连接,连接,导向平键和滑键用于导向平键和滑键用于动动连接。连接。2022/11/292022/11/293第3页,本讲稿共4
3、0页 普通平键:普通平键:按构造分,有圆头(按构造分,有圆头(型)、平头型)、平头(型)以及单圆头(型)以及单圆头(型)三种,其结构形型)三种,其结构形式如下图所式:式如下图所式:2022/11/292022/11/294第4页,本讲稿共40页续续 特点:A型平键的键槽用型平键的键槽用端铣刀端铣刀加工,键在槽中固定良好,加工,键在槽中固定良好,但键槽引起的但键槽引起的应力集中较大应力集中较大,其其圆头部分圆头部分侧面与键槽侧面与键槽并不接触并不接触,未能充分利用;,未能充分利用;B型平键的轴槽用型平键的轴槽用盘铣刀盘铣刀加工,轴的加工,轴的应力集中较应力集中较小小C型常用于型常用于轴端轴端与毂
4、类零件连接与毂类零件连接薄型平键:薄型平键:与普通平键的主要区别是键的与普通平键的主要区别是键的高度高度约约为普通平键的为普通平键的60%-70%60%-70%,结构型式相同,但传递结构型式相同,但传递转矩的能力较低。薄型平键转矩的能力较低。薄型平键主要用于主要用于薄壁结构、薄壁结构、空心轴以及一些空心轴以及一些径向尺寸受限制径向尺寸受限制的场合的场合。2022/11/292022/11/295第5页,本讲稿共40页导向平键:导向平键:当被连接的毂类零件在工作中必须在轴上作当被连接的毂类零件在工作中必须在轴上作轴向移动轴向移动时,则可采用时,则可采用导向平键导向平键。导向平键是一种较长。导向平
5、键是一种较长的平键,结构型式如下图:的平键,结构型式如下图:特点特点:键用:键用螺钉固定螺钉固定在轴上,键与轮毂键槽为在轴上,键与轮毂键槽为间隙配合间隙配合,轴上,轴上零件能做轴向移动。为了拆卸键的方便,设有起键零件能做轴向移动。为了拆卸键的方便,设有起键螺钉孔螺钉孔,以便拧入螺钉使键退出键槽。以便拧入螺钉使键退出键槽。用途用途:用于轴上零件:用于轴上零件轴向移动量不大轴向移动量不大的场合,如变速箱中的滑的场合,如变速箱中的滑移齿轮。移齿轮。2022/11/292022/11/296第6页,本讲稿共40页滑键:滑键:当零件需滑移的当零件需滑移的距离较大距离较大时,因所需导向平键的时,因所需导向
6、平键的长度过大,制造困难,故宜采用长度过大,制造困难,故宜采用滑键滑键。特点特点:滑键:滑键固定在轮毂固定在轮毂上,轴上零件带键在轴上的上,轴上零件带键在轴上的键槽键槽(较长较长)中作轴向移动。中作轴向移动。应用应用:用于轴上零件:用于轴上零件轴向移动量较大轴向移动量较大的场合的场合。2022/11/292022/11/297第7页,本讲稿共40页2.半圆键半圆键半圆键连接半圆键连接如右上图所示。轴上键槽用尺寸与半圆键如右上图所示。轴上键槽用尺寸与半圆键相同的半圆键相同的半圆键槽铣刀槽铣刀铣出,因而键在槽中能绕其几何铣出,因而键在槽中能绕其几何中心中心摆动摆动以适应轮毂中键槽的斜度。以适应轮毂
7、中键槽的斜度。半圆键工作时,半圆键工作时,靠侧面来传递转矩。靠侧面来传递转矩。特点特点:工艺性较好,装配方便;但轴上:工艺性较好,装配方便;但轴上槽较深槽较深对轴的对轴的强度削弱较大。强度削弱较大。用途用途:一般用于轻载:一般用于轻载静静连接,适用于轴的连接,适用于轴的锥形锥形端部与端部与轮毂的连接轮毂的连接2022/11/292022/11/298第8页,本讲稿共40页3.楔楔(xie)键连接键连接特点特点:键的键的上下两面上下两面是工作面是工作面。键的上表面和毂。键的上表面和毂槽的底面各有槽的底面各有1:100的斜度,装配时需的斜度,装配时需打入打入,靠,靠楔紧作用传递转矩;能轴向固定零件
8、和传递楔紧作用传递转矩;能轴向固定零件和传递单向单向的的轴向力轴向力。但使轴上零件与轴的配合产生。但使轴上零件与轴的配合产生偏心偏心与与偏斜。偏斜。用途用途:用于精度要求不高、转速较低时传递较大:用于精度要求不高、转速较低时传递较大的、双向的或有振动的转矩。有的、双向的或有振动的转矩。有钩头钩头的用于不能的用于不能从另一端将键从另一端将键打出打出的场合。钩头供拆卸用,应注的场合。钩头供拆卸用,应注意加保护罩。意加保护罩。2022/11/292022/11/299第9页,本讲稿共40页4.切向键连接切向键连接特点特点:由两个斜度为:由两个斜度为1:100的楔键组成。其的楔键组成。其上下上下两面两
9、面(窄面)为(窄面)为工作面工作面,其中之一面在通过轴心,其中之一面在通过轴心线的平面内。工作面上的压力沿轴的切线方向作线的平面内。工作面上的压力沿轴的切线方向作用,能传递用,能传递很大的转矩很大的转矩。注意注意:一个切向键只能传递:一个切向键只能传递单向单向的转矩的转矩;传递传递双向双向转矩时,须用互成转矩时,须用互成120130角的角的两个两个切向键切向键应用应用:用于载荷:用于载荷很大很大,对中要求,对中要求不严不严的场合。由的场合。由于键槽对轴削弱较大于键槽对轴削弱较大,常用于,常用于直径大于直径大于100mm的的轴上。如大型带轮及飞轮,矿用大型绞车的卷筒轴上。如大型带轮及飞轮,矿用大
10、型绞车的卷筒及齿轮等与轴的连接。及齿轮等与轴的连接。2022/11/292022/11/2910第10页,本讲稿共40页(二二)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.键的选择键的选择键的选择包括键的选择包括类型类型选择和选择和尺寸尺寸选择两个方面。类型应根据键连选择两个方面。类型应根据键连接的结构特点、使用要求和工作条件来选择;键的接的结构特点、使用要求和工作条件来选择;键的尺寸尺寸则按符合则按符合标准规格的标准规格的强度要求强度要求来选定。来选定。键的主要尺寸为其截面尺寸键的主要尺寸为其截面尺寸(键宽键宽b键高键高h)与长度与长度L。键的截面尺寸键的截面尺寸bh按所在轴段直径按
11、所在轴段直径d从标准中选定。从标准中选定。键的键的长度长度L一般可按一般可按轮毂的长度轮毂的长度而定而定,即键长等于或即键长等于或略小于略小于轮毂的长度;轮毂的长度;而而导向平键导向平键的长度则按零件所需的长度则按零件所需滑动距离滑动距离而定。而定。重要重要的键连接在选出键的类型和尺寸后,还应进行的键连接在选出键的类型和尺寸后,还应进行强度校核强度校核计算。计算。普通平键和普通楔键的普通平键和普通楔键的主要尺寸主要尺寸见见表表,所选定的键,所选定的键长应符合标准规定的长应符合标准规定的长度系列长度系列。2022/11/292022/11/2911第11页,本讲稿共40页2.键连接强度计算键连接
12、强度计算平键连接传递转矩时,连接中各零件的受力如平键连接传递转矩时,连接中各零件的受力如下页下页右图右图所示。所示。普通平键普通平键连接:采用常见的材料组合和按标准选连接:采用常见的材料组合和按标准选取尺寸的,其取尺寸的,其主要失效是工作面被压溃主要失效是工作面被压溃,而一般,而一般不会出现键的不会出现键的剪断剪断。因此,通常只按工作面上的。因此,通常只按工作面上的挤压应力挤压应力进行强度校核计算。进行强度校核计算。导向键连接导向键连接和和滑键滑键连接:其连接:其主要失效形式主要失效形式是工是工作面的作面的过度磨损过度磨损。因此,通常按工作面上的。因此,通常按工作面上的压力压力进行条件性的强度
13、校核计算进行条件性的强度校核计算2022/11/292022/11/2912第12页,本讲稿共40页k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,h为键的高度为键的高度l键工作长度键工作长度(见图见图),圆头平键,圆头平键l=L-b,平头平键,平头平键l=L,单,单圆头平键圆头平键l=L-b/2,L为键的长度,为键的长度,b为为键的宽度键的宽度d轴的直径,单位为轴的直径,单位为mmp键、轴、轮毂键、轴、轮毂三者中最弱材料三者中最弱材料的许用挤压应力的许用挤压应力p键、轴、轮毂键、轴、轮毂三者中最弱材料三者中最弱材料的许用压力的许用压力(MPa);p和和p值见值见表表2022/
14、11/292022/11/2913第13页,本讲稿共40页综述综述在进行强度校核计算后,如果强度不够,可采用在进行强度校核计算后,如果强度不够,可采用双键双键连接。这时连接。这时一方面一方面应考虑键的合理布置应考虑键的合理布置:两个两个平键平键最好布置在沿周向相隔最好布置在沿周向相隔180两个两个半圆键半圆键应布置在轴的应布置在轴的同一条母线同一条母线上;上;两个两个楔楔(xie)键键应布置在沿周向相隔应布置在沿周向相隔90120两个两个切向键切向键须布置在沿周向相隔须布置在沿周向相隔120130另一方面另一方面,应考虑应考虑两个键两个键上载荷分配的不均匀性上载荷分配的不均匀性,在在进一步的强
15、度校核中只按进一步的强度校核中只按1.5个键个键计算计算提示提示:半圆键、楔键和切向键强度校核计算请大:半圆键、楔键和切向键强度校核计算请大家家自学自学2022/11/292022/11/2914第14页,本讲稿共40页例题例题例题例题:某减速器中有一直齿圆柱:某减速器中有一直齿圆柱齿轮齿轮安装在轴的安装在轴的两个支承点之间,齿轮和轴的材料均为两个支承点之间,齿轮和轴的材料均为锻钢锻钢,用,用键键构成静连接。齿轮的精度为构成静连接。齿轮的精度为级级,装齿轮处的,装齿轮处的轴径轴径d=70mm,齿轮轮毂宽度为,齿轮轮毂宽度为100mm,需传递,需传递转矩转矩T=2200Nm,载荷有,载荷有轻微冲
16、击轻微冲击。试试设计设计此键连接此键连接。解解:1.选择键连接的类型和尺寸选择键连接的类型和尺寸一般一般级级以上精度的齿轮有以上精度的齿轮有定心精度定心精度要求,应选择要求,应选择平键平键连接。因齿轮不在轴端,故选用连接。因齿轮不在轴端,故选用圆头圆头普通平键普通平键2022/11/292022/11/2915第15页,本讲稿共40页续续根据根据d=70mm,从从平键尺寸表平键尺寸表中查得键的截面尺寸为:中查得键的截面尺寸为:宽度宽度b=20mm,高度,高度h=12mm。由。由轮毂宽度轮毂宽度并参考键并参考键的长度系列,取键长的长度系列,取键长L=90mm(比轮毂宽度小一些)。(比轮毂宽度小一
17、些)。2.校核键连接的强度校核键连接的强度键、轴和轮毂的材料都是钢,由键、轴和轮毂的材料都是钢,由表表可查得许用挤压可查得许用挤压应力应力p=100120MPa,取其中间值,取其中间值p=110MPa键的工作长度键的工作长度l=L-b=90-20=70mm,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=0.512=6mm。由挤压应力计算公式可得由挤压应力计算公式可得:2022/11/292022/11/2916第16页,本讲稿共40页续续20032022/11/292022/11/2917第17页,本讲稿共40页6-2花键连接花键连接(一)花键连接的类型、特点和应用一)花键连接的类
18、型、特点和应用花键连接由花键连接由内花键和外花键内花键和外花键组成组成。二者均为多齿零件,。二者均为多齿零件,在内圆柱表面上的花键为在内圆柱表面上的花键为内内花键,花键,在外圆柱表面上的花键为在外圆柱表面上的花键为外外花键。花键。显然,花键连接是显然,花键连接是平键连接在数目上的发展平键连接在数目上的发展。适用场合适用场合:定心精度要求定心精度要求高高、传递转矩、传递转矩大大或或经常经常滑移连接滑移连接2022/11/292022/11/2918第18页,本讲稿共40页与与平键平键连接比较,连接比较,花键花键连接在强度、工艺和使用方连接在强度、工艺和使用方面有下列特点:面有下列特点:1.优点优
19、点:a)因为在轴上与毂孔上直接而均匀地制出较多的齿与槽,故连因为在轴上与毂孔上直接而均匀地制出较多的齿与槽,故连接接受力较为均匀受力较为均匀;b)因槽较浅,齿根处应力集中较小,轴与毂的强度因槽较浅,齿根处应力集中较小,轴与毂的强度削弱较少削弱较少c)齿数较多,总接触面积较大,因而可承受齿数较多,总接触面积较大,因而可承受较大的载荷较大的载荷;d)轴上零件与轴轴上零件与轴对中性好对中性好,这对高速及精密机器很重要,这对高速及精密机器很重要e)导向性好导向性好,这对,这对动动连接很重要;连接很重要;f)可用可用磨削磨削的方法提高加工精度及连接质量的方法提高加工精度及连接质量;2.缺点缺点:a)齿根
20、仍有应力齿根仍有应力集中集中;b)成本较成本较高高;c)有时需有时需专门专门设备设备2022/11/292022/11/2919第19页,本讲稿共40页花键连接按花键连接按齿形齿形的不同,可分为的不同,可分为 矩矩形形花键和花键和渐开线渐开线花键花键两类,均标准化两类,均标准化 1.矩形花键矩形花键按按齿高齿高的不同,矩形花键的齿形尺寸在标准中规定的不同,矩形花键的齿形尺寸在标准中规定两个两个系列,即系列,即轻轻系列和系列和中中系列。轻系列的承载能力较系列。轻系列的承载能力较低,多用于静连接或轻载连接;中系列用于中等载低,多用于静连接或轻载连接;中系列用于中等载荷。荷。矩形花键的矩形花键的定心
21、定心方式为方式为小径定心小径定心,即外花键和内花键,即外花键和内花键的的小径为配合面小径为配合面。其特点是定心精度。其特点是定心精度高高,定心的稳,定心的稳定性定性好好,能用,能用磨削磨削的方法消除热处理引起的变形。矩形的方法消除热处理引起的变形。矩形花键连接是应用广泛的花键连接。花键连接是应用广泛的花键连接。2022/11/292022/11/2920第20页,本讲稿共40页2.渐开线花键渐开线花键渐开线花键的齿廓为渐开线花键的齿廓为渐开线渐开线,分度圆,分度圆压力角压力角有有30及及45两种。齿顶高两种。齿顶高分分别为别为0.5m和和0.4m(m为模数为模数)。)。渐开线花键可以用渐开线花
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