机械设计-第四章轴毂联接

1,第四章轴毂联接及销联接,4.1 键联接,4.2 花键联接,4.3 无键联接,4.4 过盈联接,4.5 销联接,2,、键联接的类型与构造,主要类型：平键、半圆键、楔键、切向键,1）平键（普通平键和导向平键）,普通平键其特点是： 用于静联接，即轴与轮毂间无相对轴向移动。键的两侧面是工作面，靠键与键槽的侧面挤压来传递扭矩；平键联接不能承受轴向力，因而对轴上的零件不能起到轴向固定作用。,.1 键 联 接,功用：主要实现零件在轴上的周向固定并传递转矩（静联接），还可实现轴上零件 的轴向固定或轴向移动（动联接 ）,3,普通平键按端部形状不同分为A型（圆头）、B型（平头）、C型（半圆头）三种型式。,键的标记为：键bxL GB1096-79（对于A型键可不标出，但对于B、C型，必须标注“键B”或“键C”）。,4,圆 头 A型（常用）键顶上面与毂不接触有间隙 方 头 B型常用螺钉固定半圆头C型（端铣刀加工）用于轴端与轮毂联接,薄型平键键高约为普通平键的60%70%：圆头、方头、单圆头 用于薄臂结构、空心轴等径向尺寸受限制的联接,5,导向平键与滑键用于动联接，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,6,7,平键联接结构:键两侧与键槽相配合(静联接为过渡配合, 动联接为间隙配合), 上端面与轮毂键槽底面有间隙工作原理:两侧面是工作面，靠两侧面挤压传递转矩,失效形式:静联接：工作面挤溃，键剪断动联接：工作面磨损特点：结构简单，装折方便，对中性好，承载能力大，应用广泛成对使用:承载能力不够时采用, 按 180布置两个键。一对平键按1.5 个键计算,8,2）半圆键,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。失效形式: 键剪断, 工作面压溃成对使用: 承载能力不够时用, 沿同一母线布置,键槽的加工,9,3）楔键联接,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。,结构:,工作原理:,特点:,1.键的上下面及轮毂键槽底面有1:100 斜度2.键侧与键槽有间隙 , 上下面楔紧3.可实现单向轴向固定。,靠上下面挤紧的摩擦力传递转矩, 上下面为工作面,失效形式: 工作面压溃,缺点：楔紧产生偏心, 对中性差, 不适于高速及对中要求高的场合,10,4）切向键,: 1.一对楔键组成, 上下窄面为工作面 2.只能单向传递转矩,T,: 两对切向键 (120130分布),双向传递,结构,: 承载力大重型机械,特点,工作原理：,靠工作面与轴及轮毂相挤压来传递扭矩,11,、键的选择和键联接强度计算,A,B,C,）键的选择,键的选择计算一般步骤,键的类型,键的b h,选键长L,工作要求,依轴径 d ,轮毂宽度B,(LB并套标准 ),强度校核,（查标准）,键的尺寸大小取决于轴径 d，不同轴径 d键的大小不同,一个键的强度不够可采用双键，但只按 1 . 5个计算,12,普通平键联接应用举例,13,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）,a. 平键联接的强度校核,普通平键联接的挤压强度条件为：,允许传递的转矩：,T转矩（Nmm）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,）键联接的强度计算,14,.半圆键联接强度校核(略）,强度不够时措施：1）双键，180布置（按1.5个键计算）三键，120布置 2）增大轴径d 3）增长L，但轮毂长受力不利 4）改用花键,导向平键联接和滑键联接的强度条件：,（一般不会发生键的剪断，故一般不作剪断强度校核）,算例,15,4.2 花键联接,轴和轮毂的周向均布多个键齿,16,花键联接是由多个键齿与键槽在轴和轮毂孔的周向均布而成花键齿侧面为工作面适用于动、静联接,1) 类型、特点和应用, 特点：,齿较多、工作面积大、承载能力较高键均匀分布，各键齿受力较均匀齿槽线、齿根应力集中小，对轴的强度削弱减少轴上零件对中性好,1花键联接的类型、特点及应用,键侧是工作面，靠键侧面与键槽挤压传递转矩。,工作原理：,失效形式:,17,导向性较好加工需专用设备、制造成本高, 花键类型,按齿形分：,矩形花键,矩形花键联接按新标准为内径定心，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,18,渐开线花键,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,2、花键联接的强度计算,失效形式： 键齿的压溃（静联接） 磨损（动联接）齿根剪断,19,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,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花键的平均直径载荷分布不均系数 h键齿侧面工作高度（mm）,静联接（挤压强度条件）：,20,小结： 1.键的功用、工作原理、分类及特点 2.平键联接失效形式、选择及强度计算 3 花键的特点，失效及强度计算,：强度计算时键的工作长度和许用应力,作业：43， 44,21,在轴与毂的联接中，不用键或花键时统称无键联接,1、型面联接：,轴和毂孔有柱形和圆锥形等。其优点是：装拆方便、能保证良好的对中性；型接面上没有应力集中源造成的影 响；能比平键联接传递更大的转矩。其缺点是：加工复杂。所以实际中应用较少。,4.3 无键联接,是由光滑非圆剖面的轴与相应的毂孔构成的联接,22,2胀紧联接：,在轴毂之间加装一个或几个胀套,胀套有五种标准形式，适用于不同的轴毂联接。如图所显示的是Z1型胀套联接。,特点：可传递较大扭矩和轴向力，无应力集中，对中性好，但加工要求较高，应用受限制。,联接胀套的数目不宜超过34个。,23,1、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。,4.4 过盈联接,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。,配合面通常为圆柱面，有时也为圆锥面。,24,2、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。,25,定位销主要用于零件间位置定位，左图，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