机械设计CH2-3轴毂连接ppt课件

1、多媒体CAI课件设计基础 第一章第第2章章 轴轴 毂毂 连连 接接 方案学时：方案学时：2h 向敬忠向敬忠根本要求及重点、难点根本要求及重点、难点2.1 键衔接和花键衔接键衔接和花键衔接2.2 销衔接销衔接2.3 其他衔接其他衔接多媒体CAI课件设计基础 第一章重点、难点：重点、难点：1掌握键联接的类型及运用。掌握键联接的类型及运用。 2掌握平键键联接的强度计算。掌握平键键联接的强度计算。3掌握花键联接类型及运用。掌握花键联接类型及运用。4掌握销联接类型、特点、运用。掌握销联接类型、特点、运用。作业作业:根本要求根本要求:1掌握键联接的类型及运用。掌握键联接的类型及运用。 2掌握平键键联接的强

2、度计算。掌握平键键联接的强度计算。 3了解花键联接类型及运用。了解花键联接类型及运用。 4了解花键联接的强度计算。了解花键联接的强度计算。 5掌握销联接类型、特点、运用。掌握销联接类型、特点、运用。 6了解过盈联接及型面联接。了解过盈联接及型面联接。 多媒体CAI课件设计基础 第一章多媒体CAI课件设计基础 第一章2.1 键衔接和花键衔接键衔接和花键衔接 键主要用来实现轴和轴上零件之间的周向固定以传送转矩。有些类型的键还可实现轴上零件的轴向固定或轴向挪动。 功用功用多媒体CAI课件设计基础 第一章2.1.1 键衔接的类型键衔接的类型 键是规范件，分为平键、半圆键、楔键和切向键等。 1平键衔接平

3、键衔接 平键：普通平键和导向平键。定心性较好、装拆方便。平键：普通平键和导向平键。定心性较好、装拆方便。 多媒体CAI课件设计基础 第一章普通平键普通平键 分为圆头(A型)、方头B型或单圆头(C型)，圆头键在轴槽中固定性好，但轴上键槽端部的应力集中较大。方头键的应力集中较小。单圆头键常用于轴端。普通平键运用最广。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 轴上键槽的加工轴上键槽的加工 多媒体CAI课件设计基础 第一章导向平键导向平键 导向平键衔接能实现轴上零件的轴向挪动，构成动衔接。多媒体CAI课件设计基础 第一章多媒体CAI课件设计基础 第一章多媒体CAI课件设计基础 第一章滑动平键滑动平键 滑动平

4、键衔接能实现轴上零件的轴向挪动，构成动衔接。多媒体CAI课件设计基础 第一章 2半圆键衔接半圆键衔接 半圆键衔接具有良好的定心性能。半圆键能在轴槽中摆动以顺应毂槽底面，装配方便。但键槽对轴的强度减弱较大，适用于轻载衔接。 锥形轴端采用半圆键衔接在工艺上较为方便。多媒体CAI课件设计基础 第一章 3楔键衔接楔键衔接 楔键的上下面是任务面，产生很大的预紧力Fn。任务时主要靠接触面上的摩擦力fFn传送转矩T,并能接受一方向的轴向力。楔键仅适用于定心精度要求不高、载荷平稳和低速的衔接。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 4切向键衔接切向键衔接 在重型机械中常采用切向键衔接。键的任务面为窄面，其上的任务

5、压力沿轴的切线方向作用，能传送很大的转矩。当双向传送转矩时，可用两对切向键并分布成120130。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 键衔接的设计过程键衔接的设计过程多媒体CAI课件设计基础 第一章2.1.2 2.1.2 平键衔接的强度计算平键衔接的强度计算 键的资料：采用强度极限不低于键的资料：采用强度极限不低于600MPa600MPa的碳素钢，的碳素钢，常用常用4545钢，钢，2020钢或钢或Q235Q235钢。钢。主要失效方式：任务面的压溃和磨损对于动衔主要失效方式：任务面的压溃和磨损对于动衔接。除非严重过载，才有能够出现沿接。除非严重过载，才有能够出现沿a-aa-a面的剪断。面的剪断。

6、多媒体CAI课件设计基础 第一章式中：式中： T T 为转矩，为转矩，NmmNmm；d d为轴径、为轴径、h h为键的高度、为键的高度、 l l为键的任务长度，为键的任务长度，mmmm； pp为许用挤压应力、为许用挤压应力、 pp为许用压强，为许用压强，MPaMPa。 键衔接的许用挤压应力许用压强键衔接的许用挤压应力许用压强 MPaMPapP 许 用 值 轮毂资料 载 荷 性 质静载荷 细微冲击 冲 击 钢 125 150 100 120 60 90铸 铁70 80 50 60 30 45 钢 50 40 30 假设强度不够时，可采用两个键按180布置。在强度校核中可按1.5个键计算。 挤压强

7、度条件：挤压强度条件： 4=pp dhlT动衔接计算根据：动衔接计算根据： 4= pdhlTp多媒体CAI课件设计基础 第一章2.1.3 2.1.3 花键衔接花键衔接 花键衔接花键衔接轴和轮毂孔周向均布的多个键齿构成的轴和轮毂孔周向均布的多个键齿构成的衔接。衔接。 组成：外花键，内花键。组成：外花键，内花键。 特点：花键衔接比平键衔接的承载才干高，对轴的特点：花键衔接比平键衔接的承载才干高，对轴的减弱程度小齿浅、应力集中小，定心好和导向性减弱程度小齿浅、应力集中小，定心好和导向性能好。它适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移能好。它适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的衔接。的衔接。 多媒体

8、CAI课件设计基础 第一章分类：分类：1 1矩形花键矩形花键小径定心，定心精度高、稳定性好；小径定心，定心精度高、稳定性好；2 2渐开线花键渐开线花键靠齿形自动定心，强度高。靠齿形自动定心，强度高。 多媒体CAI课件设计基础 第一章矩形花键矩形花键 键的两侧面为平面，外形较为简单，加工方便。花键键的两侧面为平面，外形较为简单，加工方便。花键通常要进展热处置，外表硬度应高于通常要进展热处置，外表硬度应高于40HRC40HRC。矩形花键联接。矩形花键联接的定心方式为小径定心，即外花键和内花键的小径为配合的定心方式为小径定心，即外花键和内花键的小径为配合面，由于制造时轴和毂上的接合面都要经过磨削，因

9、此能面，由于制造时轴和毂上的接合面都要经过磨削，因此能消除热处置引起的变形，具有定心精度高、定心稳定性好、消除热处置引起的变形，具有定心精度高、定心稳定性好、应力集中较小、承载才干较大的特点，故运用广泛。应力集中较小、承载才干较大的特点，故运用广泛。 在规范中根据键的齿数和在规范中根据键的齿数和齿高的不同，矩形花键的齿形齿高的不同，矩形花键的齿形尺寸分为轻、中两个系列。轻尺寸分为轻、中两个系列。轻系列的承载才干较小，普通用系列的承载才干较小，普通用于轻载联接或静联接；中系列于轻载联接或静联接；中系列用于中等载荷的联接。用于中等载荷的联接。 多媒体CAI课件设计基础 第一章渐开线花键渐开线花键

10、渐开线花键的齿廓为渐开线渐开线花键的齿廓为渐开线与渐开线齿轮相比主要有三点不同：与渐开线齿轮相比主要有三点不同： 1) 1)压力角不同，渐开线花键分度圆压力角有压力角不同，渐开线花键分度圆压力角有3030和和4545两种；两种； 2) 2)键齿较短、齿根较宽，两种压力角对应的齿键齿较短、齿根较宽，两种压力角对应的齿顶高系数分别为顶高系数分别为0.50.5和和0.40.4； 3) 3)不产生根切的最小齿数较少，渐开线花键不不产生根切的最小齿数较少，渐开线花键不产生根切的最小齿数可达产生根切的最小齿数可达4 4个。个。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 渐开线花键的制造工艺与齿轮制造完全一样，齿根

11、有平渐开线花键的制造工艺与齿轮制造完全一样，齿根有平齿根和圆齿根两种。为了便于加工，普通选用平齿根，但圆齿根和圆齿根两种。为了便于加工，普通选用平齿根，但圆齿根有利于降低应力集中和减少产生淬火裂纹的能够性。齿根有利于降低应力集中和减少产生淬火裂纹的能够性。 特点特点 1) 1)工艺性较好，制造精度较高；工艺性较好，制造精度较高； 2)2)花键齿的根部强度高，应力集中小，故承载才干大，花键齿的根部强度高，应力集中小，故承载才干大，运用寿命长；运用寿命长； 3)3)定心精度高，渐开线花键的定心方式为齿形定心，当定心精度高，渐开线花键的定心方式为齿形定心，当齿受载时，由于作用于齿面的压力而自动平衡定

12、心，有利于齿受载时，由于作用于齿面的压力而自动平衡定心，有利于各齿均匀承载。各齿均匀承载。 常用于载荷较大、尺寸也较大的联接。常用于载荷较大、尺寸也较大的联接。 压力角为为压力角为为4545的渐开线花键，由于齿形钝而短，与压的渐开线花键，由于齿形钝而短，与压力角为力角为3030的渐开线花键相比，对联接件的强度减弱较少，的渐开线花键相比，对联接件的强度减弱较少，但齿的任务面高度较小，故承载才干较低，多用于较轻载荷、但齿的任务面高度较小，故承载才干较低，多用于较轻载荷、较小直径的静联接，特别适用于薄壁零件的轴毂联接。较小直径的静联接，特别适用于薄壁零件的轴毂联接。多媒体CAI课件设计基础 第一章

13、滚珠花键滚珠花键 滚珠花键联接分为凸型滚珠花键和凹型滚珠花键两种。滚珠花键联接分为凸型滚珠花键和凹型滚珠花键两种。 1 1凸型滚珠花键联接凸型滚珠花键联接 多媒体CAI课件设计基础 第一章 在花键轴外圈，有以在花键轴外圈，有以120120等分陈列的三条凸肩突起部等分陈列的三条凸肩突起部分，配有分，配有6 6条负荷钢球列，将三条凸肩突起部分左右夹住，条负荷钢球列，将三条凸肩突起部分左右夹住，以传送运动和动力。花键轴被精细研磨加工成近似钢球直以传送运动和动力。花键轴被精细研磨加工成近似钢球直径的径的R R型，当旋转运动发生时，无论旋转力矩源是由花键轴型，当旋转运动发生时，无论旋转力矩源是由花键轴带

14、动，还是外筒带动，其转矩均由带动，还是外筒带动，其转矩均由6 6条负荷滚珠列中依转矩条负荷滚珠列中依转矩方向中的方向中的3 3条平均负担，故旋转中心自动确定而无偏转景象。条平均负担，故旋转中心自动确定而无偏转景象。特点特点 凸型滚珠花键联接具有安装简便、刚度高、定位准确凸型滚珠花键联接具有安装简便、刚度高、定位准确等特点。等特点。运用运用 适用于高速旋转的场所，如机器人及摇臂、自动装卸适用于高速旋转的场所，如机器人及摇臂、自动装卸车、组合机床、自动搬运安装、磨床主轴驱动轴、各种变车、组合机床、自动搬运安装、磨床主轴驱动轴、各种变速安装、精细分度轴等，是非常平安可靠的直动系统。速安装、精细分度轴

15、等，是非常平安可靠的直动系统。 多媒体CAI课件设计基础 第一章2 2凹型滚珠花键联接凹型滚珠花键联接 多媒体CAI课件设计基础 第一章 花键轴及外筒均有花键轴及外筒均有6 6条与钢球半径大体一样的圆弧形沟条与钢球半径大体一样的圆弧形沟槽，负荷钢球在此槽中既接受载荷，又做直线滚动运动。槽，负荷钢球在此槽中既接受载荷，又做直线滚动运动。特点特点 凹型滚珠花键联接具有寿命长、刚度高、挪动精度稳凹型滚珠花键联接具有寿命长、刚度高、挪动精度稳定的特点。定的特点。运用运用 广泛用于接受大负荷进展直线运动的场所。如工业用广泛用于接受大负荷进展直线运动的场所。如工业用机器人手臂及支柱、点焊机、铆机、装订机、

16、自动添充机、机器人手臂及支柱、点焊机、铆机、装订机、自动添充机、自动纺纱机、光学测定器等。自动纺纱机、光学测定器等。 无论凸型滚珠花键联接还是凹型滚珠花键联接，钢球无论凸型滚珠花键联接还是凹型滚珠花键联接，钢球均安装在外筒内径的坚持架中，并继续做整列循环运动，均安装在外筒内径的坚持架中，并继续做整列循环运动，即使取下花键轴，钢球也不会零落。即使取下花键轴，钢球也不会零落。 滚珠花键联接的精度等级，是按轴的支承部位和花键滚珠花键联接的精度等级，是按轴的支承部位和花键外筒外径相对的摆动而分类为普通级、高级和精细级。外筒外径相对的摆动而分类为普通级、高级和精细级。 多媒体CAI课件设计基础 第一章与

17、平键相比，花键联接的主要优点：与平键相比，花键联接的主要优点： 1)1)键齿均匀分布，轴毂受力均匀；键齿均匀分布，轴毂受力均匀； 2)2)齿轴一体，齿槽较浅，齿根的应力齿轴一体，齿槽较浅，齿根的应力集中较小，被联接件的强度减弱较少；集中较小，被联接件的强度减弱较少； 3)3)齿数多，总接触面积大，压强较小齿数多，总接触面积大，压强较小且分布较均匀。故花键联接具有较高的承载且分布较均匀。故花键联接具有较高的承载才干。才干。 此外，键齿可利用较完善的制造工艺，此外，键齿可利用较完善的制造工艺，这使得被联接件具有较好的定心性能和轴上这使得被联接件具有较好的定心性能和轴上零件沿轴向挪动时具有较好的导向

18、性能，而零件沿轴向挪动时具有较好的导向性能，而且零件的互换性也亦得到保证。因此，花键且零件的互换性也亦得到保证。因此，花键联接的运用日趋广泛，尤其是作为轴毂的动联接的运用日趋广泛，尤其是作为轴毂的动联接更有其独特的优越性。不过，由于键齿联接更有其独特的优越性。不过，由于键齿的制造需求公用设备和工具，使花键联接的的制造需求公用设备和工具，使花键联接的运用遭到一定的限制。运用遭到一定的限制。 多媒体CAI课件设计基础 第一章 花键衔接可以做成静衔接，也可以做成动衔接，普通只验算挤压强度和耐磨性。以矩形花键为例，由国标可查得大径D、小径d、键宽B和齿数z，载荷不均匀系数k=0.70.8，可计算衔接所

19、能传送的扭矩。 承载才干：承载才干： 静衔接静衔接 =pmKzhlrT动衔接动衔接 =mpKzhlrT式中：式中： h h为齿面任务高度、为齿面任务高度、 l l为齿的接触长度，为齿的接触长度，mmmm； pp为许用挤压为许用挤压应力、应力、 pp为许用压强，为许用压强，MPaMPa。对于矩形键，。对于矩形键，h=(D-d)/2-2C, h=(D-d)/2-2C, rm=(D+d)/4,rm=(D+d)/4,此处此处C C为齿顶的倒圆半径。为齿顶的倒圆半径。多媒体CAI课件设计基础 第一章花键资料：强度极限不低于花键资料：强度极限不低于600MPa600MPa的钢料制造，在载的钢料制造，在载荷

20、下频繁挪动的花键齿，应经过热处置获得足够的硬荷下频繁挪动的花键齿，应经过热处置获得足够的硬度以抗磨损。花键的许用挤压应力、许用压强可查表度以抗磨损。花键的许用挤压应力、许用压强可查表查取。查取。 花键衔接的许用挤压应力花键衔接的许用挤压应力 pp和许用压强和许用压强p MPap MPa衔接任务方式任务条件p或p齿面未经热处置齿面经过热处置静衔接p35 50 60 100 80 120 40 70 100 140 120 200动衔接p不在载荷下挪动15 2020 3025 40 20 35 30 60 40 70动衔接p在载荷下挪动 3 10 5 15 10 20注： 很差， 中等， 良好。多

21、媒体CAI课件设计基础 第一章2.2 销衔接销衔接 销的主要用途：固定零件之间的相对位置，并可传销的主要用途：固定零件之间的相对位置，并可传送不大的载荷。送不大的载荷。 常用资料：常用资料：3535，4545钢。钢。 多媒体CAI课件设计基础 第一章分类及特点：分类及特点：1.1.按销的用途分按销的用途分1 1定位销定位销固定两个零件的相对位置，起定位作用，是组固定两个零件的相对位置，起定位作用，是组合加工和装配时必不可少的；合加工和装配时必不可少的；多媒体CAI课件设计基础 第一章2 2衔接销衔接销可用于传送不大的载荷，主要用于轴毂衔接；可用于传送不大的载荷，主要用于轴毂衔接；3 3平安销平

22、安销作平安安装中的过载剪断元件，维护机器中的作平安安装中的过载剪断元件，维护机器中的重要零件。重要零件。多媒体CAI课件设计基础 第一章1 1圆柱销圆柱销经过多次拆装，定位精度会降低；经过多次拆装，定位精度会降低；2 2圆锥销圆锥销锥销有锥销有1:501:50的锥度，安装较方便，的锥度，安装较方便，多次装拆对定位精度的影响较小。多次装拆对定位精度的影响较小。3 3大端具有外螺纹的圆锥销大端具有外螺纹的圆锥销便于拆装，可用便于拆装，可用于盲孔；于盲孔；4 4小端带外螺纹的圆锥销小端带外螺纹的圆锥销适于有冲击的场所。适于有冲击的场所。2.2.按销的外形分按销的外形分多媒体CAI课件设计基础 第一章

23、多媒体CAI课件设计基础 第一章销钉衔接的装拆：销钉衔接的装拆：多媒体CAI课件设计基础 第一章运用例如：运用例如：2.3 其他衔接其他衔接成型衔接成型衔接特点：装拆方便，能保证良好的对中性；没有应力特点：装拆方便，能保证良好的对中性；没有应力集中源，故承载才干高。其缺陷是加工工艺较为复集中源，故承载才干高。其缺陷是加工工艺较为复杂，特别是为了保证配合精度，非圆截面轴先经车杂，特别是为了保证配合精度，非圆截面轴先经车削，毂孔先经钻镗或拉削，最后工序普通均要在公削，毂孔先经钻镗或拉削，最后工序普通均要在公用机床上进展磨削加工，故目前运用并不普遍。用机床上进展磨削加工，故目前运用并不普遍。多媒体CAI课件设计基础 第一章多媒体CAI课件设计基础 第一章弹性环衔接弹性环衔接多媒体CAI课件设计基础 第一章特点：特点： 定心性能好、装拆方便、引起的应力集定心性能好、装拆方便、引起的应力集中小、承载才干高、具有平安维护作用。但中小、承载才干高、具有平安维护作用。但由于受轴和毂之间的尺寸影响，使得其运用由于受轴和毂之间的尺寸影响，使得其运用遭到一定限制。遭到一定限制。多媒体CAI课件设计基础 第一章过盈衔接过盈衔接 过盈联接是利用两个被联接件本身的过盈配合来实现的。过盈联接是利用两个被联接件本身的过盈配合来实现的。组成联接的零件，一为包容件，另一为被包容件。其配合外组成