机械设计基础课件第10章 键销联接

1、机械设计基础武汉理工大学物流工程学院 机械设计与制造系罗齐汉 2021年12月5日星期日Foundation of Machine Design 第第10章章 键联接键联接键联接键联接销联接销联接无键联接无键联接10-1 键联接32021年12月5日星期日10-1 键联接键联接键联接的类型键联接的类型键主要用来实现轴和轴上零件之间的周向固定以传递转矩。有些类型的键还可实现轴上零件的轴向固定。键是标准件，分为平键、半圆键、楔键和切向键等。设计时应根据各类键的结构和特点进行选择。10-1 键联接42021年12月5日星期日1平键联接 平键的两侧面是工作面，工作时，依靠键与键槽的挤压传递扭矩。上表面

2、与轮毂槽底之间留有间隙(如图)。这种键定心性较好、装拆方便。常用的平键有普通平键和导向平键两种。 普通平键的端部形状可制成圆头(A型)、方头（B型）或单圆头（C型），如图a、b、c所示。圆头键的轴槽用指形铣刀加工，键在槽中固定良好，但轴上键槽端部的应力集中较大；方头键用盘形铣刀加工，轴的应力集中较小。单圆头键常用于轴端。普通平键应用最广。 导向平键较长，需用螺钉固定在轴槽中，为了便于装拆，在键上制出起键螺纹孔(如图d)。这种键能实现轴上零件的轴向移动，构成动联接。如变速箱的滑移齿轮即可采用导向平键。10-1 键联接52021年12月5日星期日轴上和轮毂上键槽的加工方法轴上和轮毂上键槽的加工方法

3、 如图所示，轴上键槽可用端铣刀(指状铣刀)加工，也可以用盘铣刀加工，前一种方法与A、C形键相适应，是较为常用的方法，但该方法加工的轴槽在两端应力集中较为严重，对轴的疲劳强度不利；后一种方法加工的轴槽对轴的强度削弱相对要小些，对应的键应为B形键，但装配要复杂一些(有键的固定问题)。至于毂槽，花键联接时多采用拉刀加工，效率高，精度容易得到保证，但要求有一定的生产批量；对于一般的平键、楔键等联接，毂槽多采用图示的插刀加工。10-1 键联接62021年12月5日星期日2半圆键联接 此外，在重型机械中常采用切向键联接。切向键由一对楔键组成，装配时将两键楔紧。键的窄面是工作面，工作面上的压力沿轴的切线方向

4、作用，能传递很大的转矩。当双向传递转矩时，需用两对切向键并分布成120130。 3楔键联接和切向键联接 楔键的上下面是工作面，键的上表面和轮毂键槽的底面都有1100的斜度，把楔键打入轴槽和毂槽内时，其工作面上产生很大的预紧力Fn 。工作时，主要靠摩擦力 f Fn ( f 为接触面间的摩擦系数)传递转矩，并能承受单方向的轴向力。由于楔键打入时会迫使轴和轮毂产生偏心 e ，加之是靠摩擦传力，因此楔键仅适用于定心精度要求不高、载荷平稳和低速的联接。楔键分为普通楔键和钩头楔键两种。钩头楔键的钩头是为了拆键用的。 半圆键的工作面也是两侧面，工作时，依靠键与键槽的挤压传递扭矩。它与平键一样具有定心较好的优

5、点。半圆键能在槽中摆动以适应毂槽底面，装配方便，特别适合用于锥形轴段。其缺点是键槽轴的削弱较大，只适用于轻载。10-1 键联接72021年12月5日星期日平键联接的强度校核平键联接的强度校核 平键联接的主要失效形式是工作面的压溃(对静联接)和磨损(对动联接)。除非有严重过载，一般不会出现键的剪断(如图所示，沿a-a面剪断)。 设计时，键的截面尺寸（bh）应按轴径d从键的标准中查取；键的长度L可参照轮毂长度从标准中选取。必要时应进行强度校核。 设载荷为均匀分布，由图得平键联接的挤压强度条件： 对于导向平键联接(动联接)，计算依据是磨损，应限制压强： 式中：T为转矩(Nmm)；d为轴径，h为键的高

6、度，l为键的工作长度(mm)；p 为许用挤压应力、p为许用压强(MPa) 。 若强度不够时，可采用两个键按180布置(如图所示)。考虑到载荷分布的不均匀性，在强度校核中可按1.5个键计算。42ppdhlTdklT4pdhlTp10-1 键联接82021年12月5日星期日花键联接花键联接 轴和毂孔周向均布多个键齿构成的联接称为花键联接。齿的侧面是工作面。由于是多齿传递载荷，所以花键联接比平键联接具有承载能力高，对轴的强度削弱小（齿浅、应力集中小），定心好和导向性能好等优点。它适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的联接。 花键联接按其齿形的不同，可分为一般常用的矩形花键（图a）、强度高的渐开线花

7、键(图b)和常作为辅助联接用的三角形花键(图c)。 花键联接可做成静联接，也可做成动联接，一般只验算挤压强度和耐磨性。10-2 销联接92021年12月5日星期日10-2 销联接销联接 销的主要用途是固定零件之间的相互位置，并可传递不大的载荷。 销的基本形式为圆柱销和圆锥销。圆柱销经过多次装拆，其定位精度会降低。圆锥销有1:50的锥度，安装比圆柱销方便，多次装拆对定位精度的影响也较小。 销的常用材料为35、45钢。 销有许多特殊形式。例如大端具有外螺纹或内螺纹的圆锥销，便于拆卸，可用于盲孔；小端带外螺纹或开口的圆锥销，适用于有冲击的场合(防松)。带槽的圆柱销，销上有三条压制的纵向沟槽，绿色线表

8、示打入销孔前的形状，黑色线表示打入销孔后变形的结果，这使销与孔壁压紧，不易松脱，能承受振动和变载荷。使用这种销联接时，销孔不需要铰制，且可多次装拆。空心带开口的弹性柱销也能起到和槽销一样的作用。需要指出的是，后两种销由于存在排气空间，特别适合于盲孔。102021年12月5日星期日小结及练习作业：10-4补充练习：一、填空题：1、平键联接中键的工作面是 。楔键联接中键的工作面是 。2、用表示螺纹升角，表示当量摩擦角，则螺纹联接的自锁条件为 ，拧紧螺纹副的效率公式为 。二、选择1、一般被联接件之一较厚，而且经常装拆的地方宜用（ ）联接。a、普通螺栓b、铰制孔螺栓 c、双头螺栓 d、螺钉2、受轴向载

9、荷的紧螺栓联接，为了保证其联接件间不出现缝隙，因此（ ）。a、残余预紧力应大于零b、残余预紧力应等于零c、残余残紧力应小于零112021年12月5日星期日小结及练习3、键的剖面尺寸通常是根据（ ）接标准选择a、传递的扭矩b、传递的功率c、轴的直径d、轮毂的宽度4、螺纹升角的计算式为（ ）a、b、c、5、联接螺纹采用的是（ ）a、矩形螺纹b锯齿螺纹c、三角形螺纹6、被联接件受横向载荷，如果采用普通螺栓联接，螺栓可能的失效形式为（ ）a、剪切或挤压破坏b、拉断c、扭断11dnPtg21dnPtgdnPtg1122021年12月5日星期日132021年12月5日星期日机械设计常用英语单词 机械设计

10、machine design , mechanical design 机械零件 machine component , mechanical component 机械传动 mechanical drive 强度准则 strength criterion 刚度准则 rigidity criterion 耐磨性准则 wear ability criterion , wear-resistance criterion 可靠性准则 reliability criterion 干摩擦 dry friction 边界摩擦 boundary friction 边界润滑 boundary lubricatio

11、n142021年12月5日星期日机械设计常用英语单词 液体摩擦 liquid friction 液体润滑 liquid lubrication 液体动压润滑 hydrodynamic lubrication 液体静压润滑 hydrostatic lubrication 润滑油 lubricating oil 润滑脂 grease , grease lubricant 键联接 key joint 平键 flat key , straight key 普通平键 general flat key 键槽 key way , key seat , key slot , key groove152021年

12、12月5日星期日机械设计常用英语单词 导键 feather key 滑键 sliding key 半圆键 woodruff key 斜键 taper key 楔键 wedge key 切向键 tangent key 花键 spline 矩形花键 parallel-sided spline 渐开线花键 involutes spline 螺纹 thread162021年12月5日星期日机械设计常用英语单词 三角螺纹 triangular thread 矩形螺纹 torque thread 梯形螺纹 trapezoidal 锯齿形螺纹 beffress thread 管螺纹 pipe thread

13、螺栓 belt 双头螺柱 stud , double end bolt 螺钉 screw 紧定螺钉 setscrew 垫圈 washer 172021年12月5日星期日机械设计常用英语单词 弹性垫圈 spring washer 螺母 nut 带传动 belt drive 平带 flat belt V带 V belt 多楔带 multi-wedge 同步带 toothed belt 链传动 chain drive 滚子链 roller chain 齿形链 toothed chain 182021年12月5日星期日机械设计常用英语单词 链轮 sprocket , chain pulley , ch

14、ain wheel 齿轮传动 toothed gearing 轮齿折断 toothed breakage 齿面磨粒磨损 abrasive wear of the surface lagers of the gear teeth 齿面点蚀 fatigue pitting of the surface layers of the gear teeth 齿面胶合 suffing of the surface layers of the gear teeth 齿面塑性变形 plastic flew of the surface of the gear teeth 计算载荷 calculated loa

15、d 载荷系数 load factor 使用系数 working factor 192021年12月5日星期日机械设计常用英语单词 动载系数 dynamic loads factor 强度计算 strength calculation 直齿圆柱齿轮 spur gear 接触疲劳强度 contact fatigue strength 弯曲疲劳强度 beam fatigue strength 齿形系数 tooth form factor 齿数比number of teeth ratio 齿数number of teeth 齿宽系数 tooth width factor 变位系数 correction

16、 factor202021年12月5日星期日机械设计常用英语单词 液体摩擦 liquid friction 液体润滑 liquid lubrication 液体动压润滑 hydrodynamic lubrication 液体静压润滑 hydrostatic lubrication 润滑油 lubricating oil 润滑脂 grease , grease lubricant 键联接 key joint 平键 flat key , straight key 普通平键 general flat key 键槽 key way , key seat , key slot , key groove2

17、12021年12月5日星期日机械设计常用英语单词 模数 modulus 许用应力 allowable stresses 斜齿圆柱齿轮 helical cylindrical gear 直齿圆柱齿轮 straight bevel gear , spur bevel gear 齿轮轴 gear shaft 圆弧齿轮 circular arc gear 蜗杆传动worm gearing , worm drive 圆柱蜗杆 cylindrical worm 阿基米德螺杆 Archimedes worm 渐开线螺杆 involute worm 222021年12月5日星期日机械设计常用英语单词 法向直廓

18、蜗杆 convolute worm 轴shaft , axle 轴肩shaft shoulder 轴环 shaft collar 轴套 axle sleeve 圆螺母 round nut 弹簧垫圈 spring trip 轴端挡圈shaft end trip ring 滑动轴承 sliding bearing 整体式滑动轴承 split bearing 232021年12月5日星期日机械设计常用英语单词 剖分式 split bearing 轴瓦 bush 轴承衬 bearing liner 青铜 bronze 轴承合金（巴氏合金） bearing alloy , Babbitt metals 润滑装置 lubricating device 润滑方式 lubricating type 润滑油 lubri