第6章 键 花键 销 型面连接.ppt

轴、毂要可靠地传递运动和转矩，可用什么样的连接结构？,？,第六章 键、花键、无键连接和销联接,键是一种标准件，通常用于联接轴与轴上旋转零件与摆动零件，起周向固定零件的作用以传递旋转运动成扭矩，而导键、滑键、花键还可用作轴上移动的导向装置一、键联接的类型与构造,主要类型：平键、半圆键、楔键、切向键,键连接,1、平键,1）普通平键(general flat key) 用于静联接，即轴与轮毂间无相对轴向移动 构造：两侧面为工作面，靠键与槽的挤压和键的剪切传递扭矩； 轴上的槽用盘铣刀或指状铣刀加工； 轮毂槽用拉刀或插刀加工A型平键 B型平键 C型平键 园头 方头 半园头,2）薄型平键 键高约为普通平键的60%~70%：圆头、方头、单圆头 用于薄壁结构、空心轴等径向尺寸受限制的联接,3）导向键(dive key； feather key)与滑键(sliding key) 用于动联接，即轴与轮毂之间有相对轴向移动的联接,滑键——键随轮毂移动,导向键——键不动，轮毂轴向移动,特点：装拆方便，对零件对中性无影响，容易制造，作用可靠，多用于高精度联接。

但只能圆周固定，不能承受轴向力,2、半圆键 （woodruff key),轴槽用与半圆键形状相同的铣刀加工，键能在槽中绕几何中心摆动，键的侧面为工作面，工作时靠其侧面的挤压来传递扭矩特点：工艺性好，装配方便，适用于锥形轴与轮毂的联接缺点：轴槽对轴的强度削弱较大只适宜轻载联接普通楔键：上、下面为工作表面，有1：100斜度（侧面有间隙），工作时打紧，靠上下面摩擦传递扭矩，并可传递小部分单向轴向力,3、楔键联接（taper key),特 点 ：适用于低速轻载、精度要求不高对中性较差，力有偏心不宜高速和精度要求高的联接，变载下易松动钩头只用于轴端联接，如在中间用键槽应比键长2倍才能装入且要罩安全罩,两个斜度为1：100的楔键联接，上、下两面为工作面（打入）,布置在圆周的切向,4、切向键(tangential key),工作原理：靠工作面与轴及轮毂相挤压来传递扭矩,键的选择,类型根据键连接的特点、使用要求和工作条件,,按轴的直径查标准选择,,≤轮毂的长度,尺寸 b ×h × L,二、键联接的强度校核,失效形式：压溃（静联接——键、轴、毂中较弱者） 磨损（动联接） 键的剪断（较少）,1、平键联接的强度校核,a) 挤压强度条件为：,允许传递的扭矩：,T——扭矩（N·m） k——工作高度 k≈h/2 d——轴径（mm） l——工作长度 A型键：l=L-b ; B型键：l=L ; C型键：l=L-b/2 L——公称长度,A型平键 B型平键 C型平键 园头 方头 半园头,b）剪切强度条件,2、半圆键联接强度校核,强度不够时，措施： 1）双键：180°布置（按1.5个键计算） (楔键：90° ~ 120°布置) (半圆键：同一母线) 2）增大轴径d↑ 3）增长L↑，但轮毂长↑受力不利 4）改用花键,花键联接（spline）,一、类型、特点和应用,1、特点：,1）齿较多、工作面积大、承载能力较高2）键均匀分布，各键齿受力较均匀3）齿槽线、齿根应力集中小，对轴的强度削弱减少4）轴上零件对中性好5）导向性较好6）加工需专用设备、制造成本高,2、花键类型,按齿形分：,①矩形花键,联接按新标准为小径定心，定心精度高，定心稳定性好，配合面均要研磨，磨削消除热处理后变形，应用广泛,② 渐开线花键,,矩形花键,渐开线花键（involute spline),定心方式为齿形定心，当齿受载时，齿上的径向力能自动定心，有利于各齿均载，应用广泛，优先采用,齿数较多，齿较小，对轴强度削弱小。

适于轻载、直径较小时及轴与薄壁零件的联接应用较少,,二、花键联接的设计计算,：选花键类型→按轴径定花键尺寸→验算联接强度,①键齿的压溃（静联接） ②磨损（动联接） ③齿根剪断,设：工作载荷沿键的工作长度l均匀分布且各齿面上压力的合力N作用在平均半径dm处，如图,设计,失效形式：,挤压强度条件：,动联接（耐磨性条件）：,T——传递扭矩（N.m） Z——花键齿数 l ——键齿工作长度（mm） dm——花键的平均直径ψ——载荷分布不均系数 h——键齿侧面工作高度（mm）,,无键联接,用轴与毂的联接不用键或花键时，统称无键联接,一、型面联接,轴和毂孔有柱形和圆锥形等 特点：没有应力集中源，对中性好，承载能力强，装拆方便，但加工不方便，需用专用设备，应用较少另外成形面还有方形、六边形及切边圆形等，但对中性较差摆线、等距曲线,二、胀紧联接,如图为弹性环联接——利用锥面贴合并挤紧在轴毂之间用摩擦力传递扭矩，有过载保护作用弹性环的材料为高碳钢或高碳合金钢（65，70，55Cr2、60Cr2）并经热处理。

锥角一般为12.5~17°，另外要求内、外环锥面配合良好特点：可传递较大扭矩和轴向力，无应力集中，对中性好，装拆方便，有时受到结构尺寸的限制Z1型,GB/T5867-1986规定了5种型号：,传递转矩时：传递轴向力时：转矩、轴向力联合作用时：,Z1~Z5型,m——涨套的额定载荷系数,销连接 (pin),定位销——主要用于零件间位置定位，常用作组合加工和装配时的主要辅助零件联接销——主要用于零件间的联接或锁定，中图，可传递不大的载荷安全销——主要用于安全保护装置中的过载剪断元件,圆柱销(cylindrical pin , straight pin) ——不能多次的装拆（否则定位精度下降） 圆锥销(conical pin , taper pin) ——1：50锥度，可自锁，定位精度较高， 允许多次装拆，且便于拆卸 特殊型式销——带螺纹锥销，开尾锥销, 弹性销，开口销，槽销和开口销等多种形式,销的材料：35、45（开口销为低炭钢）,过盈联接,一、过盈联接的类型与应用,利用两个被联接件本身的过盈配合来实现，一为包容件，另一为被包容件,无辅助件——用于轴与轮毂联接，轮圈与轮芯的联接及滚动轴承与轴及座孔的联接有辅助件——借助于扣紧板或环将重型剖分零件2、4沿接缝面3联接成一体，现大多由螺栓代替,二、过盈联接的工作原理与装配方法,工作原理：利用包容件与被包容件的径向变形使配合面间产生很大压力，从而靠摩擦力来传递载荷,装配方法：1）压入法—利用压力机将被包容件压入包容件中，由于压入过程中表面微观不平度的峰尖被擦伤或压平，因而降低了联接的紧固性2）温差法——加热包容件，冷却被包容件。

可避免擦伤联接表面，联接牢固复习思考题,1、平键联接的可能失效形式为 ①疲劳点蚀；②弯曲疲劳破坏；③胶合；④压溃、摩损、剪切破坏等2、楔键联接与平键联接相比，前者对中性 ①好；②差；③相同；④无法比较3、半圆键联接具有 特点 ①对轴强度削弱小；②工艺性差、装配不方便；③调心性好；④承载能力大4、若采用单键强度不够，需双键连接，键的位置应如何布置？5、渐开线花键的定心方式有哪些？6、花键联接与平键联接相比，有哪些特点？,习 题,如图所示的凸缘半联轴器及圆柱齿轮，分别用键与减速器的低速轴相联接试选择两处键的类型及尺寸，并校核其联接强度已知轴的材料为45号钢，传递的转矩T=1000N·m，齿轮用锻钢制成，半联轴器用灰铸铁制成，工作时有轻微冲击。