連接差螺紋連接

關(guān)于連接差螺紋連接第1頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三§16－1鍵連接和花鍵連接作用：用來實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件的周向固定以傳遞扭矩或?qū)崿F(xiàn)零件的軸向固定或移動。一、鍵連接的類型類型：平鍵、半圓鍵、楔鍵、切向鍵等。1.平鍵連接（松鍵聯(lián)接）工作面特點(diǎn)：定心好、裝拆方便。種類普通平鍵薄型平鍵導(dǎo)向平鍵滑鍵間隙潘存云教授研制潘存云教授研制軸第2頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三普通平鍵結(jié)構(gòu)單圓頭(C型)圓頭(A型)平頭(B型)普通平鍵應(yīng)用最廣。A型B型C型1)普通平鍵聯(lián)接用于軸轂間無軸向相對滑動的靜連接。第3頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三圓頭鍵（A型）：軸上的鍵槽用端銑刀銑出（右下圖a），軸上鍵槽端部的應(yīng)力集中較大，但鍵的安裝比較牢固。能傳遞較大力；平頭鍵（B型）：軸上的鍵槽用盆銑刀銑出（右下圖b），應(yīng)力集中小，鍵在鍵槽中固定較差，常用在軸的中部或端部，對于尺寸大的鍵，宜用緊定螺釘固定在軸上；單圓頭鍵（C型）：軸上的鍵槽用端銑刀銑出，常用在端部。輪轂上的鍵槽一般用插刀或拉刀加工而成.第4頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三2）、薄型平鍵薄型平鍵也有圓頭、平頭和單圓頭三種。標(biāo)準(zhǔn)薄型干鍵的高度約為普通平鍵的60％一70％，因而傳遞轉(zhuǎn)矩的能力較小，適用于空心軸、薄壁輪轂或只傳遞運(yùn)動的軸轂連接。第5頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三起鍵螺孔3）導(dǎo)向平鍵（導(dǎo)向平鍵和滑鍵都用于輪轂需作軸向移動的動連接。）零件可以在軸上移動，構(gòu)成動連接?；凭嚯x較大時，平鍵過長，制造困難，故可采用滑鍵。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：長度較長，需用螺釘固定。為便于裝拆，制有起鍵螺孔。潘存云教授研制固定螺釘潘存云教授研制潘存云教授研制起鍵螺孔固定螺釘?shù)?頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三4）滑鍵雙鉤頭滑鍵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兩端有鉤頭，鍵固定在輪轂上，鍵短，槽長。潘存云教授研制潘存云教授研制第7頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三單圓鉤頭滑鍵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：單圓鉤頭，嵌入輪轂中。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制第8頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三普通平鍵和鍵槽尺寸A型B型C型bhR=b/2C×45?或rLLLbhbtd-tbt1d+t1標(biāo)記實(shí)例：圓頭普通平鍵(A型):

鍵16×100GB1096—79

方頭普通平鍵(B型):

鍵B16×100GB1096—79單圓頭普通平鍵(C型):

鍵C16×100GB1096—79潘存云教授研制d第9頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三潘存云教授研制d

b

h

C或r

L

t

t1半徑r

續(xù)表鍵的尺寸鍵槽軸的直徑自6~8226~201.21>8~10330.16~0.256~361.81.40.08~0.16>10~12448~452.51.8>12~175510~563.02.3>17~22660.25~0.414~703.52.80.16~0.25>22~308718~904.03.3>30~3810822~1105.03.3>38~4412828~1405.03.3>44~501490.4~0.636~1605.53.80.25~0.4>50~58161045~1806.54.3>58~65181150~2007.04.4>65~75201256~2207.54.9>75~85221463~2509.05.40.6~0.80.4~0.6第10頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三潘存云教授研制2.半圓鍵連接優(yōu)點(diǎn)：定心好，裝配方便。因半圓鍵能在軸槽中擺動以適應(yīng)輪轂槽底面。缺點(diǎn)：對軸的削弱較大，只適用于輕載連接。特別適用于錐形軸端的連接。潘存云教授研制工作面第11頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三潘存云教授研制3.楔鍵連接和切向鍵連接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鍵的上表面有1:100的斜度，輪轂槽的底面也有1:100的斜度。缺點(diǎn)：定心精度不高。應(yīng)用：只能應(yīng)用于定心精度不高，載荷平穩(wěn)和低速的連接。安裝時用力打入工作面潘存云教授研制第12頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三潘存云教授研制潘存云教授研制d類型：普通楔鍵、鉤頭楔鍵。鉤頭是用來拆卸用的拆卸空間斜度1:100在重型機(jī)械中常采用切向鍵——一對楔鍵組成。裝配時將兩楔鍵楔緊，鍵的窄面是工作面，所產(chǎn)生的壓力沿切向方向分布，當(dāng)雙向傳遞扭矩時，需要兩對切向鍵分布成120~130?。窄面工作面潘存云教授研制潘存云教授研制第13頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三二、鍵的選擇鍵為標(biāo)準(zhǔn)件，其設(shè)計為選擇性設(shè)計，包括類型選擇和尺寸選擇。1、鍵聯(lián)接的類型選擇根據(jù)聯(lián)接的工作和使用要求，結(jié)合各類鍵聯(lián)接的特點(diǎn)選擇鍵的類型（傳遞轉(zhuǎn)矩要求、對中性要求、軸上零件是否要求滑移、軸上零件位置要求，是否要求承受軸向力），一般優(yōu)先選用普通平鍵的A型鍵，再考慮C型鍵。2、鍵尺寸的選擇包括截面尺寸（鍵的寬度b、高度h）和公稱長度L。根據(jù)軸的直徑，從標(biāo)準(zhǔn)中選擇確定b和h；根據(jù)軸上零件的輪轂寬度B來初定鍵的長度，再標(biāo)準(zhǔn)化。

但導(dǎo)向平鍵則按輪轂的長度及其移動距離確定鍵長。鍵的標(biāo)記示例：鍵（A型鍵A不標(biāo)，B或C）20×90GB1096-79第14頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三三、鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核1、平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核1）受力情況擠壓力：N·d/2=T

2）失效形式及計算準(zhǔn)則普通平鍵聯(lián)接（靜聯(lián)接）：較弱零件（通常為輪轂）工作面壓潰；按擠壓強(qiáng)度準(zhǔn)則計算，即σP≤[σ]p；導(dǎo)向平鍵（動聯(lián)接）：鍵工作面的過度磨損；按耐磨性準(zhǔn)則計算，即p≤[p]

第15頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三3）建立計算公式（假定載荷在鍵的工作面上均勻分布）對靜聯(lián)接

對動聯(lián)接

式中

T為傳遞的轉(zhuǎn)矩；

k為鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h，h為鍵的高度；

l為鍵的工作長度，圓頭平鍵（A型）：l=L-b，平頭平鍵（B型）l=L，半圓頭平鍵（C型）l=L-b/2；

[σ]p、[p]為許用擠壓應(yīng)力和許用壓強(qiáng)，應(yīng)按鍵、軸、輪轂三者中性能最弱的材料選擇。第16頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三鋼125~150100~12060~90鍵連接的許用擠壓應(yīng)力、許用壓力

許用值輪轂材料靜載荷輕微沖擊沖擊載荷性質(zhì)鑄鐵70~8050~6030~45鋼504030[p

][σp

]第17頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三2、半圓鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核1）受力情況擠壓力：N·d/2=T

2）失效形式及計算準(zhǔn)則由于半圓鍵的寬度b較小，故失效形式可能是被剪斷與工作面被壓潰。按剪切強(qiáng)度準(zhǔn)則計算，即τ≤[τ]

；3）建立計算公式式中：l—鍵的工作長度，取l=L（L為鍵的公稱長度）；b—鍵寬；[τ]—許用剪應(yīng)力。第18頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三潘存云教授研制潘存云教授研制d潘存云教授研制②雙鍵布置規(guī)則：平鍵：沿周向按180?布置；半圓鍵：同一條母線上；楔鍵：夾角成120?~130?

120?~130?說明：若進(jìn)行強(qiáng)度校核后，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度不夠，可采取如下措施：

①增加鍵的個數(shù)，但是考慮到載荷分布的不均勻性，兩鍵聯(lián)接的強(qiáng)度只按1.5個鍵計算。第19頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三例如圖所示的凸緣半聯(lián)軸器及圓柱齒輪，分別用鍵與減速器的低速軸相聯(lián)接。試選擇兩處鍵的類型及尺寸，并校核其聯(lián)接強(qiáng)度。已知：軸的材料為45鋼，傳遞的轉(zhuǎn)矩T=1000N.m，齒輪用鍛鋼制成，半聯(lián)軸器用灰鑄鐵制成，工作時有輕微沖擊。分析在設(shè)計平鍵聯(lián)接時，首先軸和軸轂的材料和尺寸已經(jīng)確定，聯(lián)接中所傳遞的轉(zhuǎn)矩也已知，因此根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)和使用條件，先確定鍵的類型，由軸的直徑尺寸按標(biāo)準(zhǔn)選取平鍵的剖面尺寸并以輪轂尺寸確定鍵的長度，最后利用強(qiáng)度條件作校核計算第20頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三解：1、齒輪處1）選擇鍵的聯(lián)接類型和尺寸。由于齒輪不在軸端，采用普通圓頭平鍵（A型）。已知齒輪處軸的直徑d=90mm，轂長L’=90mm，查手冊可確定鍵的截面尺寸b*h=25*14，鍵的長度取L=80mm。2）校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，鋼的許用擠壓強(qiáng)度[σ]p取110MPa。 鍵的工作長度：。接觸高度：可見齒輪處聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度足夠。第21頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三2、聯(lián)軸器處1）選擇鍵的聯(lián)接類型和尺寸。由于凸緣式聯(lián)軸器要求對中性好，應(yīng)選擇平鍵聯(lián)接，聯(lián)軸器位于軸端，故選擇單圓頭普通平鍵。由其軸徑大小和轂的長度尺寸，查手冊可確定鍵的截面尺寸b*h=20*12，鍵的長度取L=125mm。2）校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度聯(lián)軸器為鑄鐵，比較薄弱，其許用擠壓強(qiáng)度[σ]p取50MPa~60MPa。鍵的工作長度鍵的接觸高度：則鍵聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度為：可見聯(lián)軸器處強(qiáng)度也滿足。第22頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三一、花鍵聯(lián)接的特點(diǎn)與類型選擇潘存云教授研制潘存云教授研制

花鍵連接是由外花鍵和內(nèi)花鍵構(gòu)成。齒的側(cè)面是工作面?？捎糜陟o連接或動連接。與平鍵連接比較，花鍵連接的優(yōu)點(diǎn)是：鍵齒數(shù)較多且受載均勻，故可承受很大的載荷；因鍵槽較淺，對軸、毅的強(qiáng)度削弱較輕；軸上零件與軸的對中性好、導(dǎo)向性好。

缺點(diǎn)是：需用專門的設(shè)備加工，成本較高。花鍵連接常用于汽車、拖拉機(jī)和機(jī)床中需換擋的軸轂聯(lián)接?；ㄦI連接按齒形不同，分為矩形花鍵和漸開線花鍵兩種，均已標(biāo)準(zhǔn)化。§16-2花鍵連接第23頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三1、矩形花鍵聯(lián)接

在矩形花鍵連接中，按齒數(shù)和齒高的不同，在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了兩個系列：輕系列和中系列。

輕系列：用于靜聯(lián)接或輕載聯(lián)接

中系列：用于中等載荷的聯(lián)接。

定心方式：小徑定心（外花鍵和內(nèi)花鍵的小徑為配合面，大徑處有間隙），定心精度高，穩(wěn)定性好，承載能力較大。是目前國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中采用的定心方式。矩形花鍵連接應(yīng)用廣泛。第24頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三矩形花鍵定心方式的比較：1、外徑定心軸、孔加工簡單(孔拉削)精度高,HRC過高,拉不動

(一般HRC<40),但現(xiàn)在可通過高頻提高硬度,拉削以后再熱處理,加工性能變好,一般均可用外定心。2.側(cè)面定心載荷分布均勻,承載能力高。但定心精度不高,零件易移動,側(cè)面易磨損,使對中性變壞。適于定心要求不高的重載聯(lián)接(靜聯(lián)接)。3.小徑定心(新標(biāo)準(zhǔn))定心精度高,定心穩(wěn)定性好,配合面均要研磨,磨削消除熱處理后變形,加工較復(fù)雜，且硬度可高些。當(dāng)HRC>40,用外徑定心不適合且D>120mm(工藝上不經(jīng)濟(jì)或達(dá)不要求時),單件生產(chǎn)時可采用。第25頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三2、漸開線花鍵聯(lián)接

特點(diǎn)：齒廓為漸開線，加工方便，齒的根部強(qiáng)度高，應(yīng)力集中小，承載能力高，對中性好，適用重載或軸徑較大的聯(lián)接。

定心方式：齒形定心，內(nèi)、外花鍵的齒頂和齒根處有間隙。漸開線花鍵分度圓壓力角有30o（應(yīng)用較廣）和45o（齒鈍而短，適用于載荷較小和直徑較小的靜聯(lián)接。第26頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三漸開線花鍵定心方式比較：1）齒形定心——能自動定心，有利于各齒均載，應(yīng)用廣，優(yōu)先采用。2）圓柱面定心（與分度圓同心）——適于徑向載荷較小且要求傳動平穩(wěn)的傳動機(jī)構(gòu)。3）外徑定心——限制了自動定心，且加工需要特制刀具，較少采用。第27頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三二、花鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核

其設(shè)計為選擇性設(shè)計，包括類型選擇和尺寸選擇，然后進(jìn)行強(qiáng)度校核。

1、類型選擇

2、尺寸選擇

根據(jù)軸徑D，按標(biāo)準(zhǔn)確定NxdxDxB（鍵數(shù)、小徑、大徑、鍵齒寬），同時確定定心方式。

3、強(qiáng)度校核計算

1）

受力：

與平鍵受力相同

2）失效形式：花鍵的側(cè)面是工作面，主要失效形式是齒面的壓潰（靜連接）或磨損（動連接）

3）計算準(zhǔn)則：擠壓強(qiáng)度準(zhǔn)則σP≤[σ]p；耐磨性準(zhǔn)則p≤[p]。

第28頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三3）強(qiáng)度計算公式假定：①工作面上受力均勻，且各個齒受力均勻，而在各鍵齒上的分布不均勻性用載荷分布不均勻系數(shù)ψ修正；②擠壓力N作用在平均直徑處dm。靜聯(lián)接：

動聯(lián)接：

3）強(qiáng)度計算公式假定：①工作面上受力均勻，且各個齒受力均勻，而在各鍵齒上的分布不均勻性用載荷分布不均勻系數(shù)ψ修正；②擠壓力N作用在平均直徑處dm。靜聯(lián)接：

動聯(lián)接：

h—工作高度第29頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三說明：花鍵的載荷分配不均勻系數(shù)ψ

在花鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計算中,考慮到載荷不可能均勻地分配到各個花鍵齒上,所以引入了一個載荷分配不均勻系數(shù)ψ

一般取ψ

=O.7_O.8

。在制造及安裝精度相同的情況下，齒數(shù)越多,載荷在各花鍵齒上的分配就越不均勻,ψ的取值就應(yīng)在O.7_O.8的下限。與平鍵相似,載荷在每個花鍵齒的高度方向上和長度方向上也是不均勻分布的。應(yīng)說明的是載荷分配不均勻系數(shù)ψ并未考慮上述載荷分布不均的影響。第30頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三§16－3無鍵連接

型面連接是用非圓截面的柱面體或錐面體的軸與相同輪廓的轂孔配合以傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩的可拆連接，它是無鍵連接的一種型式。一、型面連接

在家用機(jī)械、辦公機(jī)械等中，采用了大量的壓鑄、注塑零件。要注塑出各種各樣的非圓形孔是毫無困難的，故型面連接的應(yīng)用獲得了發(fā)展。應(yīng)用較多的是帶切口圓形和正六邊形型面。

由于型面連接要用到非圓形孔，以前因其加工困難，限制了型面連接的應(yīng)用。潘存云教授研制第31頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三潘存云教授研制潘存云教授研制配合部分形狀柱體錐體——只能傳遞扭矩——能同時傳遞扭矩和軸向力，用于不允許有間隙和要求高可靠性的場合。(1)裝拆方便，對中性好；型面連接的特點(diǎn)：(2)連接面上沒有應(yīng)力鍵槽和尖角，減少了應(yīng)力集中；(3)可傳遞較大的扭矩；(4)切削加工有難度，不易保證配合精度。但隨著成型工藝的發(fā)展，促進(jìn)了型面連接的應(yīng)用。第32頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三DD常用連接型面有：帶切口的圓形電風(fēng)扇方形六邊形等距曲線脹緊連接是在軸與轂孔之間裝配一個或幾個脹緊連接套，在軸向力的作用下，同時脹緊軸與轂產(chǎn)生壓緊力，靠摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向力的一種靜連接。二、脹緊連接結(jié)構(gòu)類型：Z1型脹套、Z2型脹套潘存云教授研制潘存云教授研制第33頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三潘存云教授研制潘存云教授研制兩個脹緊套1)Z1型脹套2)Z2型脹套Z1型脹套中，與軸或轂孔貼合的套筒均有縱向間隙，以利于變形和脹緊。擰緊連接螺釘，便可以將軸和轂漲緊。潘存云教授研制潘存云教授研制潘存云教授研制一個脹緊套潘存云教授研制潘存云教授研制第34頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三各種脹套已標(biāo)準(zhǔn)化，可根據(jù)軸與轂孔尺寸以及傳遞載荷的大小，從標(biāo)準(zhǔn)中選用合適的型號與尺寸。脹套尺寸的選擇Dd選擇時應(yīng)滿足：傳遞轉(zhuǎn)矩時傳遞軸向力時同時傳遞轉(zhuǎn)矩和軸向力時當(dāng)一個脹套不滿足要求時，可用兩個以上的脹套串聯(lián)使用，此時總的額定載荷為m為額定載荷系數(shù)。第35頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三脹套連接的優(yōu)點(diǎn)：定心好、裝拆方便，引起的應(yīng)力集中較小，承載能力較高，并且有安全保護(hù)作用。缺點(diǎn)：由于軸與轂孔之間要安裝脹套，有時應(yīng)用受結(jié)構(gòu)尺寸的限制。第36頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三§16－4銷連接作用：固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。按用途分類型定位銷潘存云教授研制按形狀分定位銷：用來固定零件之間的相對位置，它是組合加工和裝配時的重要輔助零件。通常不受載荷或只受很小的載荷，故不作強(qiáng)度校核計算，其直徑按結(jié)構(gòu)確定，數(shù)目一般不少于2個。第37頁，講稿共43頁，2023年5月2日，星期三§16－4銷連接作用：固定零件之間的相對位置，并可傳遞不大的載荷。按用途分類型定位銷連接銷潘存云教授研制按形狀分連接銷：用來實(shí)現(xiàn)兩零件之間的連接，可用來傳遞不大的載荷。其類型可根據(jù)工作要求選定，其尺寸可根據(jù)連接