機(jī)械設(shè)計CH2-3軸轂連接課件

第2章軸轂連接

計劃學(xué)時：2h制作人：向敬忠基本要求及重點、難點2.1鍵連接和花鍵連接2.2銷連接2.3其他連接Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.第2章軸轂連接計劃學(xué)時：2h1重點、難點：1）掌握鍵聯(lián)接的類型及應(yīng)用。2）掌握平鍵鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計算。3）掌握花鍵聯(lián)接類型及應(yīng)用。4）掌握銷聯(lián)接類型、特點、應(yīng)用。作業(yè):基本要求:1）掌握鍵聯(lián)接的類型及應(yīng)用。2）掌握平鍵鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計算。3）了解花鍵聯(lián)接類型及應(yīng)用。4）了解花鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計算。5）掌握銷聯(lián)接類型、特點、應(yīng)用。6）了解過盈聯(lián)接及型面聯(lián)接。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.重點、難點：基本要求:Evaluationonly.2Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.Evaluationonly.32.1鍵連接和花鍵連接

鍵主要用來實現(xiàn)軸和軸上零件之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩。有些類型的鍵還可實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動。

功用Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2.1鍵連接和花鍵連接鍵主要用來實現(xiàn)軸和軸上零件之42.1.1鍵連接的類型

鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，分為平鍵、半圓鍵、楔鍵和切向鍵等。

1．平鍵連接

平鍵：普通平鍵和導(dǎo)向平鍵。定心性較好、裝拆方便。

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2.1.1鍵連接的類型鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，分為平鍵、半圓鍵、5普通平鍵

分為圓頭(A型)、方頭（B型）或單圓頭(C型)，圓頭鍵在軸槽中固定性好，但軸上鍵槽端部的應(yīng)力集中較大。方頭鍵的應(yīng)力集中較小。單圓頭鍵常用于軸端。普通平鍵應(yīng)用最廣。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.普通平鍵分為圓頭(A型)、方頭（B型）或單圓頭(C型)，6軸上鍵槽的加工

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.軸上鍵槽的加工Evaluationonly.7導(dǎo)向平鍵

導(dǎo)向平鍵連接能實現(xiàn)軸上零件的軸向移動，構(gòu)成動連接。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.導(dǎo)向平鍵導(dǎo)向平鍵連接能實現(xiàn)軸上零件的軸向移動，構(gòu)成動連接8Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.Evaluationonly.9Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.Evaluationonly.10滑動平鍵

滑動平鍵連接能實現(xiàn)軸上零件的軸向移動，構(gòu)成動連接。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.滑動平鍵滑動平鍵連接能實現(xiàn)軸上零件的軸向移動，構(gòu)成動連接112．半圓鍵連接

半圓鍵連接具有良好的定心性能。半圓鍵能在軸槽中擺動以適應(yīng)轂槽底面，裝配方便。但鍵槽對軸的強(qiáng)度削弱較大，適用于輕載連接。錐形軸端采用半圓鍵連接在工藝上較為方便。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2．半圓鍵連接半圓鍵連接具有良好的定心性能。半圓鍵能123．楔鍵連接

楔鍵的上下面是工作面，產(chǎn)生很大的預(yù)緊力Fn。工作時主要靠接觸面上的摩擦力fFn傳遞轉(zhuǎn)矩T,并能承受單方向的軸向力。楔鍵僅適用于定心精度要求不高、載荷平穩(wěn)和低速的連接。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.3．楔鍵連接楔鍵的上下面是工作面，產(chǎn)生很大的預(yù)緊力Fn134．切向鍵連接

在重型機(jī)械中常采用切向鍵連接。鍵的工作面為窄面，其上的工作壓力沿軸的切線方向作用，能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)雙向傳遞轉(zhuǎn)矩時，可用兩對切向鍵并分布成120°～130°。

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.4．切向鍵連接在重型機(jī)械中常采用切向鍵連接。鍵的工作14鍵連接的設(shè)計過程Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.鍵連接的設(shè)計過程Evaluationonly.152.1.2平鍵連接的強(qiáng)度計算鍵的材料：采用強(qiáng)度極限不低于600MPa的碳素鋼，常用45鋼，20鋼或Q235鋼。主要失效形式：工作面的壓潰和磨損（對于動連接）。除非嚴(yán)重過載，才有可能出現(xiàn)沿a-a面的剪斷。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2.1.2平鍵連接的強(qiáng)度計算鍵的材料：采用強(qiáng)度極限不低16式中：T為轉(zhuǎn)矩，Nmm；d為軸徑、h為鍵的高度、

l為鍵的工作長度，mm；[p]為許用擠壓應(yīng)力、

[p]為許用壓強(qiáng)，MPa。鍵連接的許用擠壓應(yīng)力許用壓強(qiáng)

MPa

許用值

輪轂材料

載荷性質(zhì)靜載荷輕微沖擊沖擊鋼

125~150

100~12060~90鑄鐵70~80

50~60

30~45

鋼50

40

30

若強(qiáng)度不夠時，可采用兩個鍵按180o布置。在強(qiáng)度校核中可按1.5個鍵計算。

擠壓強(qiáng)度條件：動連接計算依據(jù)：Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.式中：T為轉(zhuǎn)矩，Nmm；d為軸徑、h為鍵的高度、l為172.1.3花鍵連接花鍵連接——軸和輪轂孔周向均布的多個鍵齒構(gòu)成的連接。組成：外花鍵，內(nèi)花鍵。

特點：花鍵連接比平鍵連接的承載能力高，對軸的削弱程度小（齒淺、應(yīng)力集中?。ㄐ暮煤蛯?dǎo)向性能好。它適用于定心精度要求高、載荷大或經(jīng)常滑移的連接。

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2.1.3花鍵連接花鍵連接——軸和輪轂孔周向均布的多個18分類：1）矩形花鍵——小徑定心，定心精度高、穩(wěn)定性好；2）漸開線花鍵——靠齒形自動定心，強(qiáng)度高。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.分類：Evaluationonly.19矩形花鍵鍵的兩側(cè)面為平面，形狀較為簡單，加工方便。花鍵通常要進(jìn)行熱處理，表面硬度應(yīng)高于40HRC。矩形花鍵聯(lián)接的定心方式為小徑定心，即外花鍵和內(nèi)花鍵的小徑為配合面，由于制造時軸和轂上的接合面都要經(jīng)過磨削，因此能消除熱處理引起的變形，具有定心精度高、定心穩(wěn)定性好、應(yīng)力集中較小、承載能力較大的特點，故應(yīng)用廣泛。在標(biāo)準(zhǔn)中根據(jù)鍵的齒數(shù)和齒高的不同，矩形花鍵的齒形尺寸分為輕、中兩個系列。輕系列的承載能力較小，一般用于輕載聯(lián)接或靜聯(lián)接；中系列用于中等載荷的聯(lián)接。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.矩形花鍵鍵的兩側(cè)面為平面，形狀較為簡單，加工方便。20漸開線花鍵漸開線花鍵的齒廓為漸開線與漸開線齒輪相比主要有三點不同：1)壓力角不同，漸開線花鍵分度圓壓力角有30°和45°兩種；2)鍵齒較短、齒根較寬，兩種壓力角對應(yīng)的齒頂高系數(shù)分別為0.5和0.4；3)不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)較少，漸開線花鍵不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)可達(dá)4個。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.漸開線花鍵漸開線花鍵的齒廓為漸開線與漸開線齒輪相比主要有21漸開線花鍵的制造工藝與齒輪制造完全相同，齒根有平齒根和圓齒根兩種。為了便于加工，一般選用平齒根，但圓齒根有利于降低應(yīng)力集中和減少產(chǎn)生淬火裂紋的可能性。特點1)工藝性較好，制造精度較高；2)花鍵齒的根部強(qiáng)度高，應(yīng)力集中小，故承載能力大，使用壽命長；3)定心精度高，漸開線花鍵的定心方式為齒形定心，當(dāng)齒受載時，由于作用于齒面的壓力而自動平衡定心，有利于各齒均勻承載。常用于載荷較大、尺寸也較大的聯(lián)接。壓力角為為45°的漸開線花鍵，由于齒形鈍而短，與壓力角為30°的漸開線花鍵相比，對聯(lián)接件的強(qiáng)度削弱較少，但齒的工作面高度較小，故承載能力較低，多用于較輕載荷、較小直徑的靜聯(lián)接，特別適用于薄壁零件的軸轂聯(lián)接。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.漸開線花鍵的制造工藝與齒輪制造完全相同，齒根有平齒根22滾珠花鍵

滾珠花鍵聯(lián)接分為凸型滾珠花鍵和凹型滾珠花鍵兩種。1）凸型滾珠花鍵聯(lián)接

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.滾珠花鍵滾珠花鍵聯(lián)接分為凸型滾珠花鍵和凹型滾珠花鍵兩23在花鍵軸外圈，有以120°等分排列的三條凸肩突起部分，配有6條負(fù)荷鋼球列，將三條凸肩突起部分左右夾住，以傳遞運動和動力?；ㄦI軸被精密研磨加工成近似鋼球直徑的R型，當(dāng)旋轉(zhuǎn)運動發(fā)生時，無論旋轉(zhuǎn)力矩源是由花鍵軸帶動，還是外筒帶動，其轉(zhuǎn)矩均由6條負(fù)荷滾珠列中依轉(zhuǎn)矩方向中的3條平均負(fù)擔(dān)，故旋轉(zhuǎn)中心自動確定而無偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。特點凸型滾珠花鍵聯(lián)接具有安裝簡便、剛度高、定位精確等特點。應(yīng)用適用于高速旋轉(zhuǎn)的場合，如機(jī)器人及搖臂、自動裝卸車、組合機(jī)床、自動搬運裝置、磨床主軸驅(qū)動軸、各種變速裝置、精密分度軸等，是非常安全可靠的直動系統(tǒng)。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.在花鍵軸外圈，有以120°等分排列的三條凸肩突起部分242）凹型滾珠花鍵聯(lián)接

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2）凹型滾珠花鍵聯(lián)接Evaluationonly.25花鍵軸及外筒均有6條與鋼球半徑大體相同的圓弧形溝槽，負(fù)荷鋼球在此槽中既承受載荷，又做直線滾動運動。特點凹型滾珠花鍵聯(lián)接具有壽命長、剛度高、移動精度穩(wěn)定的特點。應(yīng)用廣泛用于承受大負(fù)荷進(jìn)行直線運動的場合。如工業(yè)用機(jī)器人手臂及支柱、點焊機(jī)、鉚機(jī)、裝訂機(jī)、自動添充機(jī)、自動紡紗機(jī)、光學(xué)測定器等。無論凸型滾珠花鍵聯(lián)接還是凹型滾珠花鍵聯(lián)接，鋼球均安裝在外筒內(nèi)徑的保持架中，并持續(xù)做整列循環(huán)運動，即使取下花鍵軸，鋼球也不會脫落。滾珠花鍵聯(lián)接的精度等級，是按軸的支承部位和花鍵外筒外徑相對的擺動而分類為普通級、高級和精密級。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.花鍵軸及外筒均有6條與鋼球半徑大體相同的圓弧形溝槽，26與平鍵相比，花鍵聯(lián)接的主要優(yōu)點：

1)鍵齒均勻分布，軸轂受力均勻；2)齒軸一體，齒槽較淺，齒根的應(yīng)力集中較小，被聯(lián)接件的強(qiáng)度削弱較少；3)齒數(shù)多，總接觸面積大，壓強(qiáng)較小且分布較均勻。故花鍵聯(lián)接具有較高的承載能力。此外，鍵齒可利用較完善的制造工藝，這使得被聯(lián)接件具有較好的定心性能和軸上零件沿軸向移動時具有較好的導(dǎo)向性能，而且零件的互換性也亦得到保證。因此，花鍵聯(lián)接的應(yīng)用日趨廣泛，尤其是作為軸轂的動聯(lián)接更有其獨特的優(yōu)越性。不過，由于鍵齒的制造需要專用設(shè)備和工具，使花鍵聯(lián)接的應(yīng)用受到一定的限制。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.與平鍵相比，花鍵聯(lián)接的主要優(yōu)點：Evaluatio27

花鍵連接可以做成靜連接，也可以做成動連接，一般只驗算擠壓強(qiáng)度和耐磨性。以矩形花鍵為例，由國標(biāo)可查得大徑D、小徑d、鍵寬B和齒數(shù)z，載荷不均勻系數(shù)k=0.7～0.8，可計算連接所能傳遞的扭矩。承載能力：靜連接動連接式中：h為齒面工作高度、l為齒的接觸長度，mm；

[p]為許用擠壓應(yīng)力、

[p]為許用壓強(qiáng)，MPa。對于矩形鍵，h=[(D-d)/2]-2C,rm=(D+d)/4,此處C為齒頂?shù)牡箞A半徑。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.花鍵連接可以做成靜連接，也可以做成動連接，一般只驗算28花鍵材料：強(qiáng)度極限不低于600MPa的鋼料制造，在載荷下頻繁移動的花鍵齒，應(yīng)通過熱處理獲得足夠的硬度以抗磨損?；ㄦI的許用擠壓應(yīng)力、許用壓強(qiáng)可查表查取。花鍵連接的許用擠壓應(yīng)力[p]和許用壓強(qiáng)[p]

MPa連接工作方式工作條件[p]或[p]齒面未經(jīng)熱處理齒面經(jīng)過熱處理

靜連接[p]

ⅠⅡⅢ35~5060~10080~12040~70100~140120~200動連接[p]（不在載荷下移動）ⅠⅡⅢ15~2020~3025~4020~3530~6040~70動連接[p]（在載荷下移動）ⅠⅡⅢ———3~105~1510~20注：Ⅰ——很差，Ⅱ——中等，Ⅲ——良好。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.花鍵材料：強(qiáng)度極限不低于600MPa的鋼料制造，在載荷下頻繁292.2銷連接

銷的主要用途：固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。常用材料：35，45鋼。

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2.2銷連接銷的主要用途：固定零件之間的相對位置，并可30分類及特點：1.按銷的用途分1）定位銷——固定兩個零件的相對位置，起定位作用，是組合加工和裝配時必不可少的；Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.分類及特點：1.按銷的用途分1）定位銷——固定兩個零件的相對312）連接銷——可用于傳遞不大的載荷，主要用于軸轂連接；3）安全銷——作安全裝置中的過載剪斷元件，保護(hù)機(jī)器中的重要零件。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2）連接銷——可用于傳遞不大的載荷，主要用于軸轂連接；3）安321）圓柱銷——經(jīng)過多次拆裝，定位精度會降低；2）圓錐銷——錐銷有1:50的錐度，安裝較方便，多次裝拆對定位精度的影響較小。3）大端具有外螺紋的圓錐銷——便于拆裝，可用于盲孔；4）小端帶外螺紋的圓錐銷——適于有沖擊的場合。2.按銷的形狀分Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.1）圓柱銷——經(jīng)過多次拆裝，定位精度會降低；2.按銷的形狀分33Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.Evaluationonly.34銷釘連接的裝拆：Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.銷釘連接的裝拆：Evaluationonly.35應(yīng)用示例：2.3其他連接成型連接特點：裝拆方便，能保證良好的對中性；沒有應(yīng)力集中源，故承載能力高。其缺點是加工工藝較為復(fù)雜，特別是為了保證配合精度，非圓截面軸先經(jīng)車削，轂孔先經(jīng)鉆鏜或拉削，最后工序一般均要在專用機(jī)床上進(jìn)行磨削加工，故目前應(yīng)用并不普遍。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.應(yīng)用示例：2.3其他連接成型連接特點：裝拆方便，能保證良好36Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.Evaluationonly.37彈性環(huán)連接Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.彈性環(huán)連接Evaluationonly.38特點：定心性能好、裝拆方便、引起的應(yīng)力集中小、承載能力高、具有安全保護(hù)作用。但由于受軸和轂之間的尺寸影響，使得其應(yīng)用受到一定限制。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.特點：Evaluationonly.39過盈連接過盈聯(lián)接是利用兩個被聯(lián)接件本身的過盈配合來實現(xiàn)的。組成聯(lián)接的零件，一為包容件，另一為被包容件。其配合表面通常為圓柱面，也有為圓錐面的，分別稱為圓柱面過盈配合和圓錐面過盈配合。固特力——連接的摩擦力或力矩Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.過盈連接過盈聯(lián)接是利用兩個被聯(lián)接件本身的過盈配合來實40QVER在一般情況下，拆開過盈連接需要很大的外力，常常會使零件配合表面損壞，甚至整個零件破壞。因此，這種連接屬于不可拆聯(lián)接。但是，如果采取適當(dāng)?shù)牟鹦斗椒?，即使過盈量較大的聯(lián)接也可能是可拆聯(lián)接，如圓錐面過盈聯(lián)接、賬緊聯(lián)接等。特點：過盈聯(lián)接具有結(jié)構(gòu)簡單、定心性好、承載能力高和在振動下能可靠地工作等優(yōu)點。主要缺點是配合面的加工精度要求較高，且裝配困難。

盈聯(lián)接的裝配——壓入法、溫差法壓入法是在常溫狀態(tài)下，利用壓力機(jī)將被包容件壓入包容件中。采用這種方法在壓入過程中要損傷配合表面，乃至降低聯(lián)接的緊固性。為此，常在配合表面間適當(dāng)加入潤滑劑，以獲得更好的裝配質(zhì)量，一般用于過盈量較小的過盈聯(lián)接。溫差法是利用金屬熱賬冷縮的性質(zhì)，實現(xiàn)過盈聯(lián)接的裝配，加熱包容件，也可冷卻被包容件。

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.QVER在一般情況下，拆開過盈連接需要很大的外力，常41第2章軸轂連接

計劃學(xué)時：2h制作人：向敬忠基本要求及重點、難點2.1鍵連接和花鍵連接2.2銷連接2.3其他連接Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.第2章軸轂連接計劃學(xué)時：2h42重點、難點：1）掌握鍵聯(lián)接的類型及應(yīng)用。2）掌握平鍵鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計算。3）掌握花鍵聯(lián)接類型及應(yīng)用。4）掌握銷聯(lián)接類型、特點、應(yīng)用。作業(yè):基本要求:1）掌握鍵聯(lián)接的類型及應(yīng)用。2）掌握平鍵鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計算。3）了解花鍵聯(lián)接類型及應(yīng)用。4）了解花鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計算。5）掌握銷聯(lián)接類型、特點、應(yīng)用。6）了解過盈聯(lián)接及型面聯(lián)接。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.重點、難點：基本要求:Evaluationonly.43Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.Evaluationonly.442.1鍵連接和花鍵連接

鍵主要用來實現(xiàn)軸和軸上零件之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩。有些類型的鍵還可實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動。

功用Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2.1鍵連接和花鍵連接鍵主要用來實現(xiàn)軸和軸上零件之452.1.1鍵連接的類型

鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，分為平鍵、半圓鍵、楔鍵和切向鍵等。

1．平鍵連接

平鍵：普通平鍵和導(dǎo)向平鍵。定心性較好、裝拆方便。

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2.1.1鍵連接的類型鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，分為平鍵、半圓鍵、46普通平鍵

分為圓頭(A型)、方頭（B型）或單圓頭(C型)，圓頭鍵在軸槽中固定性好，但軸上鍵槽端部的應(yīng)力集中較大。方頭鍵的應(yīng)力集中較小。單圓頭鍵常用于軸端。普通平鍵應(yīng)用最廣。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.普通平鍵分為圓頭(A型)、方頭（B型）或單圓頭(C型)，47軸上鍵槽的加工

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.軸上鍵槽的加工Evaluationonly.48導(dǎo)向平鍵

導(dǎo)向平鍵連接能實現(xiàn)軸上零件的軸向移動，構(gòu)成動連接。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.導(dǎo)向平鍵導(dǎo)向平鍵連接能實現(xiàn)軸上零件的軸向移動，構(gòu)成動連接49Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.Evaluationonly.50Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.Evaluationonly.51滑動平鍵

滑動平鍵連接能實現(xiàn)軸上零件的軸向移動，構(gòu)成動連接。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.滑動平鍵滑動平鍵連接能實現(xiàn)軸上零件的軸向移動，構(gòu)成動連接522．半圓鍵連接

半圓鍵連接具有良好的定心性能。半圓鍵能在軸槽中擺動以適應(yīng)轂槽底面，裝配方便。但鍵槽對軸的強(qiáng)度削弱較大，適用于輕載連接。錐形軸端采用半圓鍵連接在工藝上較為方便。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2．半圓鍵連接半圓鍵連接具有良好的定心性能。半圓鍵能533．楔鍵連接

楔鍵的上下面是工作面，產(chǎn)生很大的預(yù)緊力Fn。工作時主要靠接觸面上的摩擦力fFn傳遞轉(zhuǎn)矩T,并能承受單方向的軸向力。楔鍵僅適用于定心精度要求不高、載荷平穩(wěn)和低速的連接。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.3．楔鍵連接楔鍵的上下面是工作面，產(chǎn)生很大的預(yù)緊力Fn544．切向鍵連接

在重型機(jī)械中常采用切向鍵連接。鍵的工作面為窄面，其上的工作壓力沿軸的切線方向作用，能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)雙向傳遞轉(zhuǎn)矩時，可用兩對切向鍵并分布成120°～130°。

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.4．切向鍵連接在重型機(jī)械中常采用切向鍵連接。鍵的工作55鍵連接的設(shè)計過程Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.鍵連接的設(shè)計過程Evaluationonly.562.1.2平鍵連接的強(qiáng)度計算鍵的材料：采用強(qiáng)度極限不低于600MPa的碳素鋼，常用45鋼，20鋼或Q235鋼。主要失效形式：工作面的壓潰和磨損（對于動連接）。除非嚴(yán)重過載，才有可能出現(xiàn)沿a-a面的剪斷。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2.1.2平鍵連接的強(qiáng)度計算鍵的材料：采用強(qiáng)度極限不低57式中：T為轉(zhuǎn)矩，Nmm；d為軸徑、h為鍵的高度、

l為鍵的工作長度，mm；[p]為許用擠壓應(yīng)力、

[p]為許用壓強(qiáng)，MPa。鍵連接的許用擠壓應(yīng)力許用壓強(qiáng)

MPa

許用值

輪轂材料

載荷性質(zhì)靜載荷輕微沖擊沖擊鋼

125~150

100~12060~90鑄鐵70~80

50~60

30~45

鋼50

40

30

若強(qiáng)度不夠時，可采用兩個鍵按180o布置。在強(qiáng)度校核中可按1.5個鍵計算。

擠壓強(qiáng)度條件：動連接計算依據(jù)：Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.式中：T為轉(zhuǎn)矩，Nmm；d為軸徑、h為鍵的高度、l為582.1.3花鍵連接花鍵連接——軸和輪轂孔周向均布的多個鍵齒構(gòu)成的連接。組成：外花鍵，內(nèi)花鍵。

特點：花鍵連接比平鍵連接的承載能力高，對軸的削弱程度小（齒淺、應(yīng)力集中?。?，定心好和導(dǎo)向性能好。它適用于定心精度要求高、載荷大或經(jīng)?；频倪B接。

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2.1.3花鍵連接花鍵連接——軸和輪轂孔周向均布的多個59分類：1）矩形花鍵——小徑定心，定心精度高、穩(wěn)定性好；2）漸開線花鍵——靠齒形自動定心，強(qiáng)度高。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.分類：Evaluationonly.60矩形花鍵鍵的兩側(cè)面為平面，形狀較為簡單，加工方便。花鍵通常要進(jìn)行熱處理，表面硬度應(yīng)高于40HRC。矩形花鍵聯(lián)接的定心方式為小徑定心，即外花鍵和內(nèi)花鍵的小徑為配合面，由于制造時軸和轂上的接合面都要經(jīng)過磨削，因此能消除熱處理引起的變形，具有定心精度高、定心穩(wěn)定性好、應(yīng)力集中較小、承載能力較大的特點，故應(yīng)用廣泛。在標(biāo)準(zhǔn)中根據(jù)鍵的齒數(shù)和齒高的不同，矩形花鍵的齒形尺寸分為輕、中兩個系列。輕系列的承載能力較小，一般用于輕載聯(lián)接或靜聯(lián)接；中系列用于中等載荷的聯(lián)接。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.矩形花鍵鍵的兩側(cè)面為平面，形狀較為簡單，加工方便。61漸開線花鍵漸開線花鍵的齒廓為漸開線與漸開線齒輪相比主要有三點不同：1)壓力角不同，漸開線花鍵分度圓壓力角有30°和45°兩種；2)鍵齒較短、齒根較寬，兩種壓力角對應(yīng)的齒頂高系數(shù)分別為0.5和0.4；3)不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)較少，漸開線花鍵不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)可達(dá)4個。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.漸開線花鍵漸開線花鍵的齒廓為漸開線與漸開線齒輪相比主要有62漸開線花鍵的制造工藝與齒輪制造完全相同，齒根有平齒根和圓齒根兩種。為了便于加工，一般選用平齒根，但圓齒根有利于降低應(yīng)力集中和減少產(chǎn)生淬火裂紋的可能性。特點1)工藝性較好，制造精度較高；2)花鍵齒的根部強(qiáng)度高，應(yīng)力集中小，故承載能力大，使用壽命長；3)定心精度高，漸開線花鍵的定心方式為齒形定心，當(dāng)齒受載時，由于作用于齒面的壓力而自動平衡定心，有利于各齒均勻承載。常用于載荷較大、尺寸也較大的聯(lián)接。壓力角為為45°的漸開線花鍵，由于齒形鈍而短，與壓力角為30°的漸開線花鍵相比，對聯(lián)接件的強(qiáng)度削弱較少，但齒的工作面高度較小，故承載能力較低，多用于較輕載荷、較小直徑的靜聯(lián)接，特別適用于薄壁零件的軸轂聯(lián)接。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.漸開線花鍵的制造工藝與齒輪制造完全相同，齒根有平齒根63滾珠花鍵

滾珠花鍵聯(lián)接分為凸型滾珠花鍵和凹型滾珠花鍵兩種。1）凸型滾珠花鍵聯(lián)接

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.滾珠花鍵滾珠花鍵聯(lián)接分為凸型滾珠花鍵和凹型滾珠花鍵兩64在花鍵軸外圈，有以120°等分排列的三條凸肩突起部分，配有6條負(fù)荷鋼球列，將三條凸肩突起部分左右夾住，以傳遞運動和動力?；ㄦI軸被精密研磨加工成近似鋼球直徑的R型，當(dāng)旋轉(zhuǎn)運動發(fā)生時，無論旋轉(zhuǎn)力矩源是由花鍵軸帶動，還是外筒帶動，其轉(zhuǎn)矩均由6條負(fù)荷滾珠列中依轉(zhuǎn)矩方向中的3條平均負(fù)擔(dān)，故旋轉(zhuǎn)中心自動確定而無偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象。特點凸型滾珠花鍵聯(lián)接具有安裝簡便、剛度高、定位精確等特點。應(yīng)用適用于高速旋轉(zhuǎn)的場合，如機(jī)器人及搖臂、自動裝卸車、組合機(jī)床、自動搬運裝置、磨床主軸驅(qū)動軸、各種變速裝置、精密分度軸等，是非常安全可靠的直動系統(tǒng)。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.在花鍵軸外圈，有以120°等分排列的三條凸肩突起部分652）凹型滾珠花鍵聯(lián)接

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2）凹型滾珠花鍵聯(lián)接Evaluationonly.66花鍵軸及外筒均有6條與鋼球半徑大體相同的圓弧形溝槽，負(fù)荷鋼球在此槽中既承受載荷，又做直線滾動運動。特點凹型滾珠花鍵聯(lián)接具有壽命長、剛度高、移動精度穩(wěn)定的特點。應(yīng)用廣泛用于承受大負(fù)荷進(jìn)行直線運動的場合。如工業(yè)用機(jī)器人手臂及支柱、點焊機(jī)、鉚機(jī)、裝訂機(jī)、自動添充機(jī)、自動紡紗機(jī)、光學(xué)測定器等。無論凸型滾珠花鍵聯(lián)接還是凹型滾珠花鍵聯(lián)接，鋼球均安裝在外筒內(nèi)徑的保持架中，并持續(xù)做整列循環(huán)運動，即使取下花鍵軸，鋼球也不會脫落。滾珠花鍵聯(lián)接的精度等級，是按軸的支承部位和花鍵外筒外徑相對的擺動而分類為普通級、高級和精密級。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.花鍵軸及外筒均有6條與鋼球半徑大體相同的圓弧形溝槽，67與平鍵相比，花鍵聯(lián)接的主要優(yōu)點：

1)鍵齒均勻分布，軸轂受力均勻；2)齒軸一體，齒槽較淺，齒根的應(yīng)力集中較小，被聯(lián)接件的強(qiáng)度削弱較少；3)齒數(shù)多，總接觸面積大，壓強(qiáng)較小且分布較均勻。故花鍵聯(lián)接具有較高的承載能力。此外，鍵齒可利用較完善的制造工藝，這使得被聯(lián)接件具有較好的定心性能和軸上零件沿軸向移動時具有較好的導(dǎo)向性能，而且零件的互換性也亦得到保證。因此，花鍵聯(lián)接的應(yīng)用日趨廣泛，尤其是作為軸轂的動聯(lián)接更有其獨特的優(yōu)越性。不過，由于鍵齒的制造需要專用設(shè)備和工具，使花鍵聯(lián)接的應(yīng)用受到一定的限制。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.與平鍵相比，花鍵聯(lián)接的主要優(yōu)點：Evaluatio68

花鍵連接可以做成靜連接，也可以做成動連接，一般只驗算擠壓強(qiáng)度和耐磨性。以矩形花鍵為例，由國標(biāo)可查得大徑D、小徑d、鍵寬B和齒數(shù)z，載荷不均勻系數(shù)k=0.7～0.8，可計算連接所能傳遞的扭矩。承載能力：靜連接動連接式中：h為齒面工作高度、l為齒的接觸長度，mm；

[p]為許用擠壓應(yīng)力、

[p]為許用壓強(qiáng)，MPa。對于矩形鍵，h=[(D-d)/2]-2C,rm=(D+d)/4,此處C為齒頂?shù)牡箞A半徑。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.花鍵連接可以做成靜連接，也可以做成動連接，一般只驗算69花鍵材料：強(qiáng)度極限不低于600MPa的鋼料制造，在載荷下頻繁移動的花鍵齒，應(yīng)通過熱處理獲得足夠的硬度以抗磨損?；ㄦI的許用擠壓應(yīng)力、許用壓強(qiáng)可查表查取?；ㄦI連接的許用擠壓應(yīng)力[p]和許用壓強(qiáng)[p]

MPa連接工作方式工作條件[p]或[p]齒面未經(jīng)熱處理齒面經(jīng)過熱處理

靜連接[p]

ⅠⅡⅢ35~5060~10080~12040~70100~140120~200動連接[p]（不在載荷下移動）ⅠⅡⅢ15~2020~3025~4020~3530~6040~70動連接[p]（在載荷下移動）ⅠⅡⅢ———3~105~1510~20注：Ⅰ——很差，Ⅱ——中等，Ⅲ——良好。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.花鍵材料：強(qiáng)度極限不低于600MPa的鋼料制造，在載荷下頻繁702.2銷連接

銷的主要用途：固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。常用材料：35，45鋼。

Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.2.2銷連接銷的主要用途：固定零件之間的相對位置，并可71分類及特點：1.按銷的用途分1）定位銷——固定兩個零件的相對位置，起定位作用，是組合加工和裝配時必不可少的；Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyright2004-2011AsposePtyLtd.分類及特點：1.按銷的用途分1）定位銷——固定兩個零件的相對722）連接銷——可用于傳遞不大的載荷，主要用于軸轂連接；3）安全銷——作安全裝置中的過載剪斷元件，保護(hù)機(jī)器中的重要零件。Evaluationonly.CreatedwithAspose.Slidesfor.NET3.5ClientProfile.Copyrig