機械設計課件：第7章 軸類聯(lián)接零件

1、第7章 軸類聯(lián)接零件7.1 鍵7.2 銷7.3 聯(lián)軸器標準件軸與輪轂零件的周向固定傳遞轉(zhuǎn)矩（有些還能兼有軸向固定，軸向滑動） 軸轂鍵 7.1 鍵平鍵半圓鍵楔鍵切向鍵普通平鍵薄型平鍵導向平鍵滑鍵靜聯(lián)接動聯(lián)接圓頭（A型）平頭（B型）單圓頭（C型）花鍵矩形花鍵漸開線花鍵薄型平鍵靜聯(lián)接動聯(lián)接圓頭（ A型）平頭（ B型）單圓頭（ C型）1. 平鍵普通平鍵導向平鍵滑鍵裝拆方便，對零件對中性無影響，容易制造，作用可靠，多用于高精度連接。但只能圓周固定，不能承受 軸向力 。圓頭普通平鍵指狀銑刀加工軸向固定良好軸槽應力集中大對中性較好普通平鍵平鍵聯(lián)接承載A型方頭普通平鍵B型盤狀銑刀加工軸槽應力集中小尺寸較大時，

2、需用緊定螺釘固定單圓頭普通平鍵C型常用于軸端鍵的高度約為普通平鍵的60%70%圓頭、方頭、單圓頭傳遞轉(zhuǎn)矩能力低薄壁結(jié)構(gòu)、空心軸、徑向尺寸受限的場合薄型平鍵導向平鍵與滑鍵用于動連接，即軸與輪轂之間有相對軸向移動的連接 導向平鍵滑鍵導向平鍵鍵不動，輪轂軸向移動導向平鍵2導向平鍵滑鍵鍵隨輪轂移動滑鍵2滑動距離大的場合 軸上的槽用盤銑刀或指狀銑刀加工 輪轂槽用拉刀或插刀加工 普通平鍵的工作原理鍵 標準件工作面 兩側(cè)面擠壓 傳遞轉(zhuǎn)矩 普通平鍵的工作原理壓潰剪斷幾何尺寸根據(jù)軸的直徑，查標準根據(jù)輪轂寬度，鍵的強度確定畫法平鍵連接 的強度計算 失效形式： 壓潰（靜連接） 磨損（動連接） 鍵的剪斷（較少） 材料

3、：鋼平鍵連接的設計計算擠壓強度（靜連接）耐磨性強度（動連接）平鍵聯(lián)接受力簡圖有效接觸長度如果經(jīng)校核強度不滿足時，可采取以下措施： 1）雙鍵，180布置（按1.5個鍵計算）； 2）增大軸徑d； 3）增長L，但輪轂過長受力不均勻, L(1.61.8)d ； 4）改用花鍵。 2. 半圓鍵 軸槽用與半圓鍵形狀相同的銑刀加工鍵能在槽中繞幾何中心擺動鍵的側(cè)面為工作面工作時靠其側(cè)面的擠壓來傳遞扭矩 特點：工藝性好，裝配方便，適用于錐形軸與輪轂的連接。缺點： 軸槽對軸的強度削弱較大。只適宜輕載連接。 半圓鍵聯(lián)接普通楔鍵：上、下面為工作表面，有1：100斜度。 側(cè)面有間隙，工作時打緊 靠上下面摩擦傳遞扭矩 并可

4、傳遞小部分單向軸向力 特 點 ：適用于低速輕載、精度要求不高 對中性較差，力有偏心楔鍵楔鍵23. 楔鍵連接 圓頭楔鍵鉤頭楔鍵平頭楔鍵兩個斜度為1：100的楔鍵連接，上、下兩面為工作面（打入）布置在圓周的切向。工作原理：靠工作面與軸及輪轂相擠壓來傳遞扭矩。 4.切向鍵重型機械多個鍵，應布置在同一母線上，便于加工與裝配鍵的尺寸盡量一致鍵的位置盡量靠近安裝處的軸端，便于安裝滿足強度要求的鍵長小時，可適當加大鍵長，減小鍵的截面尺寸 5. 花鍵連接花鍵連接是由多個鍵齒與鍵槽在軸和輪轂孔的周向均布而成?；ㄦI齒側(cè)面為工作面適用于動、靜連接。 外花鍵內(nèi)花鍵齒輪內(nèi)花鍵1）齒較多、工作面積大、承載能力較高2）鍵均

5、勻分布，各鍵齒受力較均勻3）齒槽線、齒根應力集中小，對軸的強度削弱減少4）軸上零件對中性好（精密機械）5）導向性較好（動連接）6）可磨削，提高加工精度及連接質(zhì)量 加工需專用設備，制造成本高適用于 ： 定心精度要求高，載荷大，經(jīng)?；聘鶕?jù)齒形不同矩形花鍵連接漸開線花鍵連接 細齒漸開線花鍵連接矩形花鍵 制造容易，應用最廣按齒高的不同，矩形花鍵的齒型尺寸在標準中規(guī)定了兩個系列：輕系列：-承載能力較小，多用于靜聯(lián)接和輕載聯(lián)接；中系列：-用于中等載荷的聯(lián)接。定心精度高，定心穩(wěn)定性好，可磨削消除熱處理變形 花鍵聯(lián)接 矩形花鍵連接的定心方式 內(nèi)徑定心定心精度高應力集中較小承載能力較大應用很廣表面硬度可高于4

6、0HRC軸和轂上的接合面經(jīng)過磨削新標準舊標準的矩形花鍵連接有外徑定心適用轂孔表面硬度不高于40HRC鍵槽加工可用拉刀側(cè)面定心沿鍵長方向壓力易均勻分布適用載荷較重不能保證精確定心漸開線花鍵 漸開線花鍵特點(與矩形花鍵比) 漸開線花鍵齒根較厚應力集中較小承載能力大使用壽命長定心精度高適用載荷和尺寸較大的連接 漸開線花鍵定心由作用于齒面上的壓力自動平衡漸開線花鍵的制造工藝同齒輪漸開線花鍵的齒根平齒根圓齒根漸開線花鍵的壓力角 承載能力低對軸的削弱小細齒漸開線花鍵齒較細，承載能力低多用于載荷很輕的連接薄壁零件的連接錐形軸上的輔助連接細齒漸開線花鍵齒型也可做成三角形 花鍵連接的設計計算 設計：選花鍵類型按

7、軸徑定花鍵尺寸驗算連接強度 失效形式：鍵齒的壓潰（靜連接） 磨損（動連接） 齒根剪斷 軸與轂的連接不用鍵或花鍵時，統(tǒng)稱無鍵連接。 型面連接 特點：沒有應力集中源，對中性好，承載能力強； 裝拆方便，但加工不方便，需用專用設備，應用較少； 成形面還有方形、六邊形及切邊圓形等，但對中性較差。 無鍵連接脹緊連接 如圖為彈性環(huán)連接利用錐面貼合并擠緊在軸轂之間用摩擦力傳遞扭矩，有過載保護作用。特點：可傳遞較大扭矩和軸向力，無應力集中，對中性好，但加工要求較高，應用受限制。特種鍵連接：弧形齒狀鍵連接7.2 銷銷連接定位銷主要用于零件間位置定位 左圖：常用作組合加工和裝配時的主要輔助零件連接銷主要用于零件間的

8、連接或鎖定 中圖：可傳遞不大的載荷。安全銷主要用于安全保護裝置中的過載剪斷元件圓柱銷不能多次裝拆（否則定位精度下降）圓錐銷1:50錐度，可自鎖，定位精度較高，允許 多次裝拆，且便于拆卸特殊型式銷帶螺紋錐銷，彈性銷， 槽銷等多種形式 定位銷圓柱銷不能多次裝拆（否則定位精度下降）過盈配合，u8 m6 h8 h11圓錐銷1:50 錐度，可自鎖，定位精度較高，允許多次裝拆，便于拆卸1: 50安裝方便，定位精度高，可多次裝拆拔銷器 特殊型式銷利用材料的彈性，擠緊，能承受振動和變載荷定位銷，載荷很小，一般按結(jié)構(gòu)確定直徑一般不少于2個，距離盡量大，不能位于對稱線上裝入長度一般為直徑的12倍連接銷安全銷機器過

9、載時，被剪斷，直徑按過載被剪斷條件計算 利用兩個被連接件本身的過盈配合來實現(xiàn)，一為包容件，另一為被包容件。 無輔助件（左圖）用于軸與輪轂連接，輪圈與輪芯的連接 及滾動軸承與軸及座孔的連接有輔助件（右圖）借助于扣緊板或環(huán)將重型剖分零件2、4 沿接縫面3連接成一體。過盈連接工作原理：利用包容件與被包容件的徑向變形使配合面 間產(chǎn)生很大壓力，從而靠摩擦力來傳遞載荷。裝配方法：1）壓入法利用壓力機將被包容件壓入包容件中，由于 壓入過程中表面微觀不平度的峰尖被擦傷或 壓平，因而降低了連接的緊固性。2）溫差法加熱包容件，冷卻被包容件。可避免擦傷 連接表面，連接牢固。 過盈連接7.3 聯(lián)軸器聯(lián)軸器離合器安全聯(lián)

10、軸器、安全離合器特殊功用聯(lián)軸器、離合器聯(lián)軸器有很多類型，可選用也可自行設計聯(lián)軸器聯(lián)軸器軸與軸之間的連接，傳遞運動和轉(zhuǎn)矩聯(lián)軸器一般由兩個半聯(lián)軸器通過形式多樣的中間連接件組成半聯(lián)軸器和軸之間的連接通過鍵連接實現(xiàn)由于制造和安裝誤差、承載后的變形、工作溫度的變化、軸承磨損以及安裝地基沉降等因素的影響，可能使被聯(lián)接的兩軸相對位置發(fā)生變化。軸線的相對位移 軸向位移x 徑向位移y 角位移綜合位移x、y、 剛性聯(lián)軸器（中間連接件是剛性的） 按位移補償能力分為 固定式剛性聯(lián)軸器 套筒、凸緣 可移式剛性聯(lián)軸器 十字滑塊、齒輪、萬向彈性聯(lián)軸器（中間連接件是彈性的）； 彈性套柱銷、尼龍柱銷、梅花形彈性按聯(lián)軸器中間連接

11、件的性質(zhì)分類固定式剛性聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器 35鋼，45鋼套筒聯(lián)軸器 結(jié)構(gòu)簡單，特別是徑向尺寸小；承受轉(zhuǎn)矩較小，若用銷聯(lián)接則對軸的強度影響大；若使用低強度銷聯(lián)接，具有對機器安全保護作用；中間聯(lián)結(jié)件為剛性，不能緩沖吸振；屬于固定式剛性聯(lián)軸器，沒有位移補償能力，要求兩軸嚴格對中安裝；適用于徑向安裝空間較小、載荷穩(wěn)定無沖擊、載 荷較小且能夠嚴格對中的場合。固定式剛性聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器動畫演示固定式剛性聯(lián)軸器鉸制孔螺栓中等強度鑄鐵、鋼結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉；可承受較大轉(zhuǎn)矩，鉸孔大于普通；中間聯(lián)結(jié)件為剛性，不能緩沖吸振；屬于固定式剛性聯(lián)軸器，沒有位移補償能力， 要求兩軸嚴格對中安裝；適用于兩軸剛性大、載荷穩(wěn)定無沖

12、擊、載荷較大且能夠嚴格對中的場合。固定式剛性聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器 （可移剛性聯(lián)軸器 ）動畫演示可移式剛性聯(lián)軸器十字滑塊凹槽十字滑塊聯(lián)軸器 中間聯(lián)接盤的凸牙可在兩半聯(lián)軸器的凹槽內(nèi)滑動，故屬于可移式剛性聯(lián)軸器，具有徑向位移的補償能力；兩軸不對中時工作時離心力大，故工作轉(zhuǎn)速不宜過大；中間聯(lián)結(jié)件為剛性，不能緩沖吸振；適用于兩軸剛度較大、不能夠嚴格對中安裝、載荷穩(wěn)定且無沖擊、轉(zhuǎn)速小于250轉(zhuǎn)/每分鐘的場合?？梢剖絼傂月?lián)軸器低速可移式剛性聯(lián)軸器齒輪聯(lián)軸器（可移剛性聯(lián)軸器 ）可移式剛性聯(lián)軸器球面齒式聯(lián)軸器 屬于可移式剛性聯(lián)軸器，利用內(nèi)外齒嚙合的較大頂隙以及外齒頂部的球面形狀以實現(xiàn)兩軸間的徑向位移和

13、角度位移的補償；可傳遞很大的轉(zhuǎn)矩；中間聯(lián)結(jié)件為剛性件，不能緩沖吸振；結(jié)構(gòu)笨重，造價較高。適用于載荷穩(wěn)定無沖擊，兩聯(lián)接軸有較大綜合位移的重型設備?？梢剖絼傂月?lián)軸器可移式剛性聯(lián)軸器可移式剛性聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器（可移剛性聯(lián)軸器 ）單萬向聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡圖 雙萬向聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡圖 動畫演示可移式剛性聯(lián)軸器叉形零件十字形零件最大萬向聯(lián)軸器 結(jié)構(gòu)緊湊，維護方便 ；屬于可移式剛性聯(lián)軸器，利用中間聯(lián)接件十字軸聯(lián)結(jié)兩半聯(lián)軸器，適合在較大的角位移條件下工作,兩軸間角度可達40o45o；為了使輸入和輸出軸角速度相等，十字軸必須成對使用；且必須滿足（1）中間軸上兩個叉面在同一平面，（2）主從動軸與中間軸的夾角相等，（3）主從

14、動軸與中間軸位于同一平面。適用于載荷穩(wěn)定無沖擊、載荷不大，且兩聯(lián)接軸有較大角位移的場合。可移式剛性聯(lián)軸器可移式剛性聯(lián)軸器可移式剛性聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器的特點：若兩軸線不重合，即使主動軸等速轉(zhuǎn)動，而從動軸仍將為周期性的變速轉(zhuǎn)動。雙萬向聯(lián)器可避免這一缺點，但必須使主動軸與中間軸的夾角和從動軸與中間軸的夾角相等，且中間軸兩端的叉形接頭位于同一平面內(nèi)時，其主、從動軸的角速度才相等，否則從動軸仍將為周期性的變速轉(zhuǎn)動。能可靠的傳遞轉(zhuǎn)矩和運動，結(jié)構(gòu)緊湊，效率高，可用于相交軸間的聯(lián)接，或有較大角位移的場合。 動畫：角速度相等1，角速度相等2，角速度不等可移式剛性聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器滾子鏈聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器 重量輕

15、、結(jié)構(gòu)簡單；中間聯(lián)結(jié)件為彈性元件，可以緩沖吸振；由于彈性套可以變形，所以具有較好的軸向位移補償能力和少量的徑向位移和角位移補償能力；彈性套用橡膠材質(zhì)，故易損壞。適用于具有一定的沖擊載荷、啟動頻繁、經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的中小功率傳動。彈性聯(lián)軸器動畫演示彈性聯(lián)軸器彈性套柱銷安裝空間尼龍柱銷聯(lián)軸器動畫演示彈性聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器 結(jié)構(gòu)簡單、便于制造、耐久性好；中間聯(lián)結(jié)件為彈性元件，可以緩沖吸振；具有較大的軸向位移補償能力和少量的徑向位 移補償能力；彈性柱銷用尼龍制造，有較好的強度，故可承受很大的轉(zhuǎn)矩。適用于具有一定的沖擊載荷、容易發(fā)生軸向竄動， 啟動頻繁、經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的大功率傳動。彈性聯(lián)軸器梅花形彈性聯(lián)軸器 星

16、形彈性聯(lián)軸器 結(jié)構(gòu)簡單、便于制造；中間聯(lián)結(jié)件為彈性元件，可以緩沖吸振；具有較好的綜合位移補償能力；由于星形彈性元件為橡膠，只受壓不受拉，故壽命長。適用于具有一定的沖擊載荷、容易發(fā)生一定軸向 竄動及徑向和角度位移， 啟動頻繁、經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的中小功率傳動。彈性聯(lián)軸器輪胎聯(lián)軸器 中間聯(lián)結(jié)件為彈性元件，可以緩沖消振；具有較好的軸向位移補償能力；傳動時無躁音，絕緣性好；對潮濕、多塵有較好的耐受性；徑向尺寸較大，占有空間大；當轉(zhuǎn)矩較大時，易發(fā)生附加軸向載荷。適用于具有一定的沖擊載荷、容易發(fā)生一定軸向竄動、啟動頻繁、經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的中小功率傳動。彈性聯(lián)軸器蛇形彈簧聯(lián)軸器膜片聯(lián)軸器 兩凸緣間有厚度很薄的鋼片，鋼片上

17、的孔用鉸孔螺栓與凸緣交錯間隔聯(lián)接，并把膜片分成受拉和受壓兩部分，受拉部分傳遞扭矩，受壓部分趨向皺折，當發(fā)生軸向和徑向位移時，彈性膜片形成波狀；結(jié)構(gòu)簡單、聯(lián)接無間隙、維護方便、平衡好、質(zhì)量小、對環(huán)境適應性好；雖然有彈性元件，但緩沖減振性較差；適用于載荷比較平穩(wěn)的高速傳動。彈性聯(lián)軸器其它聯(lián)軸器剪切銷安全聯(lián)軸器 單剪 雙剪 帶制動輪單面鼓形齒聯(lián)軸器1半聯(lián)軸器；2制動輪；3螺栓；4內(nèi)齒圈；5外齒半聯(lián)軸器 聯(lián)軸器的類型選擇選擇類型的原則是工作條件和使用要求應與所選聯(lián)軸器的特性一致。剛 性 聯(lián) 軸 器（1）傳遞的轉(zhuǎn)矩相對較大；（2）抗沖擊差，不能緩沖吸振。固定式無補償能力，要求安裝嚴格對中，傳動平穩(wěn)連續(xù)?？梢?/p>