第10-11章鍵、花鍵連接

第10章連接10-11鍵連接、花鍵聯(lián)接

10.11鍵聯(lián)接

鍵聯(lián)接由鍵、軸和輪轂組成，它主要用以實(shí)現(xiàn)軸和輪轂的周向固定和傳遞轉(zhuǎn)矩。

鍵聯(lián)接的主要類型有：平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接、楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接。10.11.1平鍵聯(lián)接

如圖示，平鍵的兩側(cè)面是工作面，平鍵的上表面與輪轂槽底之間留有間隙。常用的平鍵有普通平鍵和導(dǎo)向平鍵。hd+t1圖10－33（a）平鍵聯(lián)接1松聯(lián)接（1）平鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu):鍵兩側(cè)與鍵槽相配合(靜聯(lián)接為過(guò)渡配合,動(dòng)聯(lián)接為間隙配合),上端面與輪轂鍵槽底面有間隙工作原理:兩側(cè)面是工作面，靠?jī)蓚?cè)面擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩失效形式:靜聯(lián)接：工作面擠潰，鍵剪斷動(dòng)聯(lián)接：工作面磨損特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝折方便，對(duì)中性好，承載能力大，應(yīng)用廣泛成對(duì)使用:承載能力不夠時(shí)采用,按180°布置兩個(gè)鍵。一對(duì)平鍵按1.5個(gè)鍵計(jì)算機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)——聯(lián)接普通平鍵按其結(jié)構(gòu)可分為：圓頭（稱為A型，如圖10－33b）bL(b)圖10－33

平鍵聯(lián)接A型鍵在鍵槽中固定良好，但軸上鍵槽引起的應(yīng)力集中較大；普通平鍵按其結(jié)構(gòu)可分為：圓頭（稱為A型，如圖10－33b）方頭（稱為B型，如圖10－33c）圖10－33

平鍵聯(lián)接bL(c)當(dāng)鍵尺寸較大時(shí)，宜用緊定螺釘將鍵固定在鍵槽中，以防松動(dòng)；平鍵分類普通平鍵Ａ(圓頭)型：立銑刀，鍵定位好，軸應(yīng)力集中大Ｂ(平頭)型：盤(pán)銑刀，軸向鍵無(wú)定位，應(yīng)力集中?。?單圓頭)型：立銑刀加工，用于軸端導(dǎo)向平鍵鍵固定于軸上,滑移距離小普通平鍵按其結(jié)構(gòu)可分為：圓頭（稱為A型，如圖10－33b）方頭（稱為B型，如圖10－33c）單圓頭（稱為C型，如圖10－33d）圖10－33

平鍵聯(lián)接bL(d)C型鍵主要用于軸端與輪轂的聯(lián)接。導(dǎo)向平鍵的鍵較長(zhǎng)，鍵用螺釘固定在鍵槽中，鍵與輪轂之間采用間隙配合，軸上零件可沿鍵作軸向滑移。圖10－33

平鍵聯(lián)接bL(e)10.11.2半圓鍵聯(lián)接

半圓鍵的工作面也是鍵的兩個(gè)側(cè)面。半圓鍵可在槽中繞其幾何中心擺動(dòng)以適應(yīng)轂槽底面的傾斜。優(yōu)點(diǎn)：工藝性好，裝配方便，適用于錐形軸端與輪轂的聯(lián)接缺點(diǎn)：鍵槽較深，對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大圖10－34

半圓鍵聯(lián)接適用：輕載連接(2)半圓鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu):工作原理:兩側(cè)面是工作面，側(cè)面擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩構(gòu)造與加工:鍵:用圓鋼切制或沖壓后磨削鍵槽:盤(pán)狀銑刀加工失效形式:

鍵剪斷,工作面壓潰特點(diǎn):

便于安裝,對(duì)中好,用于錐形軸端,但對(duì)軸削弱大成對(duì)使用:

承載能力不夠時(shí)用,沿同一母線布置10.11.3楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接楔鍵的上、下兩面為工作面。圖10－35

楔鍵聯(lián)接fNN工作面NfNedT斜度1：100

楔鍵分為普通楔鍵和鉤頭楔鍵兩種，鉤頭楔鍵的鉤頭是為了便于拆卸。

楔鍵的上表面和它相配合的輪轂鍵槽底面均有1：100的斜度。楔鍵的上、下表面受擠壓，工作時(shí)靠這個(gè)擠壓產(chǎn)生的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。圖10－35

楔鍵聯(lián)接斜度1：100斜度1：100拆卸空間安裝時(shí)用力打入

楔鍵的缺點(diǎn)：楔鍵楔緊后，軸和輪轂的配合產(chǎn)生偏心和偏斜，只能用于定心精度要求不高和低轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。

切向鍵由一對(duì)楔鍵組成,能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩。圖10－36(a)切向鍵聯(lián)接斜度1：100

用一對(duì)切向鍵時(shí)，只能單向傳遞轉(zhuǎn)矩，當(dāng)要雙向傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，須采用兩對(duì)切向鍵。由于切向鍵對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大，因此常用于直徑大于100mm的軸上。120°dT斜度1：100工作面圖10－36(b)切向鍵聯(lián)接dTT10.11.4平鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算根據(jù)工作要求選擇鍵的類型根據(jù)軸徑d查取鍵的寬度b和高度h參照輪轂長(zhǎng)度選取鍵的長(zhǎng)度L鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核

鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì)步驟：表10－9

普通平鍵和鍵槽的尺寸（參看圖10－33）

注：在工作圖中，軸槽深用（d-t）或t標(biāo)注，轂槽深用（d+t）或t1標(biāo)注。

鍵的材料一般采用抗拉強(qiáng)度不低于600N/mm2的碳素鋼。

平鍵聯(lián)接的主要失效形式是工作面的壓潰，除非有嚴(yán)重的過(guò)載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷。因此，通常只按工作面上擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。

導(dǎo)向平鍵聯(lián)接的主要失效形式是過(guò)度磨損,因此，可按工作面上的壓強(qiáng)進(jìn)行條件性強(qiáng)度校核計(jì)算。

如圖示，假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，并假設(shè)kh/2。則擠壓強(qiáng)度條件為：

對(duì)導(dǎo)向平鍵聯(lián)接應(yīng)限制壓強(qiáng)p以避免過(guò)渡磨損，即：（10－26）（10－27）

式中：h－鍵的高度，mm；d—軸徑，mm

Lc－鍵的計(jì)算長(zhǎng)度（對(duì)A型鍵，Lc＝L－b），mm；NbkNdTaayd/2O圖10－37平鍵上的受力T－傳遞的轉(zhuǎn)矩，N.mm；[p]和[p]分別為聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力和許用壓強(qiáng)，N/mm2。表10－10鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力和許用壓強(qiáng)

在設(shè)計(jì)使用中若單個(gè)鍵的強(qiáng)度不夠，可采用雙鍵180°對(duì)稱布置?？紤]載荷分布不均勻性，在強(qiáng)度較核中應(yīng)按1.5個(gè)鍵進(jìn)行計(jì)算。圖10－39花鍵聯(lián)接10.11.5花鍵聯(lián)接

花鍵聯(lián)接由花鍵軸與輪轂孔相成。

花鍵齒的側(cè)面為工作面，工作時(shí)有多個(gè)鍵齒同時(shí)傳遞轉(zhuǎn)矩，其承載能力比平鍵聯(lián)接高得多?；ㄦI聯(lián)接的導(dǎo)向性好，齒根處的應(yīng)力集中較小。適用于傳遞載荷大、定心精度要求高或經(jīng)常需要滑移的聯(lián)接。

花鍵按齒形分為矩形花鍵、漸開(kāi)線花鍵和三角形花鍵。(a)矩形花鍵(b)漸開(kāi)線花鍵(c)三角形花鍵三、花鍵聯(lián)接特點(diǎn)：受力較均勻，應(yīng)力集中小，承載能力大對(duì)中性好，導(dǎo)向性好，精度高需專門設(shè)備和工具,成本高結(jié)構(gòu):軸及輪轂孔周向均布的多個(gè)鍵齒互相配合,構(gòu)成花鍵聯(lián)接工作原理:鍵側(cè)是工作面，靠鍵側(cè)面與鍵槽擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩25常用的花鍵聯(lián)接

花鍵可用于靜聯(lián)接和動(dòng)聯(lián)接，一般只驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度和耐磨性。花鍵已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，例如矩形花鍵的齒數(shù)z、小徑d、大徑D、鍵寬B等可以根據(jù)軸徑查標(biāo)準(zhǔn)選定，設(shè)各齒壓力的全力作用在平均半徑rm處，載荷不均勻系數(shù)K=0.7～0.8，則連接所能傳遞的扭矩。

靜連接T=Kzhl’rm[σp]

動(dòng)連接T=Kzhl’rm[p](10-28)式中：l’為齒的接觸長(zhǎng)度、h為齒面工作高度，mm[σP]為許用壓強(qiáng)，MPa。對(duì)于矩形花鍵，,此處C為齒頂?shù)牡箞A半徑。

花鍵連接的零件多用強(qiáng)度極限不低于600MPa的鋼料制造，多數(shù)需熱處理，特別是在載荷下頻繁移動(dòng)的花鍵齒，應(yīng)通過(guò)熱處理獲得足夠的硬度以抗磨損?；ㄦI連接的許用擠壓應(yīng)力和許用壓強(qiáng)可由表10-11查取。10.12銷聯(lián)接

銷聯(lián)接主要用于固定零件之間的相對(duì)位置，并能傳遞較小的載荷，它還可以用于過(guò)載保護(hù)。

定位銷使用時(shí)應(yīng)該注意：

使兩銷相距盡可能遠(yuǎn)，以提高定位精度；一般不承受載荷（或承受小載荷），故不做強(qiáng)度校核。直徑按結(jié)構(gòu)而定；而埋入每一被聯(lián)接件的長(zhǎng)度應(yīng)大于銷直徑的1～2倍。圖10－40

銷聯(lián)接(a)(b)10.12銷聯(lián)接

按形狀的不同，銷可分為圓柱銷、圓錐銷和槽銷等。

圓柱銷靠過(guò)盈配合固定在銷孔中，如果多次裝拆，其定位精度會(huì)降低。

圓錐銷和銷孔均有150的錐度。安裝方便,定位精度高，可多次裝拆不影響定位精度。圖10－40

銷聯(lián)接(a)(b)

端部帶螺紋的圓錐銷可用于盲孔或裝拆困難的場(chǎng)合。

開(kāi)尾圓錐銷適用于有沖擊、振動(dòng)的場(chǎng)合。圖10－40

銷聯(lián)接(c)(d)

圓管型彈簧圓柱銷打入銷孔后，銷由于彈性變形而擠緊在銷孔中，可以承受沖擊和變載荷。