机械设计课件：第7章 轴类联接零件

1、第7章 轴类联接零件7.1 键7.2 销7.3 联轴器标准件轴与轮毂零件的周向固定传递转矩（有些还能兼有轴向固定，轴向滑动） 轴毂键 7.1 键平键半圆键楔键切向键普通平键薄型平键导向平键滑键静联接动联接圆头（A型）平头（B型）单圆头（C型）花键矩形花键渐开线花键薄型平键静联接动联接圆头（ A型）平头（ B型）单圆头（ C型）1. 平键普通平键导向平键滑键装拆方便，对零件对中性无影响，容易制造，作用可靠，多用于高精度连接。但只能圆周固定，不能承受 轴向力 。圆头普通平键指状铣刀加工轴向固定良好轴槽应力集中大对中性较好普通平键平键联接承载A型方头普通平键B型盘状铣刀加工轴槽应力集中小尺寸较大时，

2、需用紧定螺钉固定单圆头普通平键C型常用于轴端键的高度约为普通平键的60%70%圆头、方头、单圆头传递转矩能力低薄壁结构、空心轴、径向尺寸受限的场合薄型平键导向平键与滑键用于动连接，即轴与轮毂之间有相对轴向移动的连接 导向平键滑键导向平键键不动，轮毂轴向移动导向平键2导向平键滑键键随轮毂移动滑键2滑动距离大的场合 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 普通平键的工作原理键 标准件工作面 两侧面挤压 传递转矩 普通平键的工作原理压溃剪断几何尺寸根据轴的直径，查标准根据轮毂宽度，键的强度确定画法平键连接 的强度计算 失效形式： 压溃（静连接） 磨损（动连接） 键的剪断（较少） 材料

3、：钢平键连接的设计计算挤压强度（静连接）耐磨性强度（动连接）平键联接受力简图有效接触长度如果经校核强度不满足时，可采取以下措施： 1）双键，180布置（按1.5个键计算）； 2）增大轴径d； 3）增长L，但轮毂过长受力不均匀, L(1.61.8)d ； 4）改用花键。 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连接。缺点： 轴槽对轴的强度削弱较大。只适宜轻载连接。 半圆键联接普通楔键：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

4、传递小部分单向轴向力 特 点 ：适用于低速轻载、精度要求不高 对中性较差，力有偏心楔键楔键23. 楔键连接 圆头楔键钩头楔键平头楔键两个斜度为1：100的楔键连接，上、下两面为工作面（打入）布置在圆周的切向。工作原理：靠工作面与轴及轮毂相挤压来传递扭矩。 4.切向键重型机械多个键，应布置在同一母线上，便于加工与装配键的尺寸尽量一致键的位置尽量靠近安装处的轴端，便于安装满足强度要求的键长小时，可适当加大键长，减小键的截面尺寸 5. 花键连接花键连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、静连接。 外花键内花键齿轮内花键1）齿较多、工作面积大、承载能力较高2）键均

5、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（精密机械）5）导向性较好（动连接）6）可磨削，提高加工精度及连接质量 加工需专用设备，制造成本高适用于 ： 定心精度要求高，载荷大，经常滑移根据齿形不同矩形花键连接渐开线花键连接 细齿渐开线花键连接矩形花键 制造容易，应用最广按齿高的不同，矩形花键的齿型尺寸在标准中规定了两个系列：轻系列：-承载能力较小，多用于静联接和轻载联接；中系列：-用于中等载荷的联接。定心精度高，定心稳定性好，可磨削消除热处理变形 花键联接 矩形花键连接的定心方式 内径定心定心精度高应力集中较小承载能力较大应用很广表面硬度可高于4

6、0HRC轴和毂上的接合面经过磨削新标准旧标准的矩形花键连接有外径定心适用毂孔表面硬度不高于40HRC键槽加工可用拉刀侧面定心沿键长方向压力易均匀分布适用载荷较重不能保证精确定心渐开线花键 渐开线花键特点(与矩形花键比) 渐开线花键齿根较厚应力集中较小承载能力大使用寿命长定心精度高适用载荷和尺寸较大的连接 渐开线花键定心由作用于齿面上的压力自动平衡渐开线花键的制造工艺同齿轮渐开线花键的齿根平齿根圆齿根渐开线花键的压力角 承载能力低对轴的削弱小细齿渐开线花键齿较细，承载能力低多用于载荷很轻的连接薄壁零件的连接锥形轴上的辅助连接细齿渐开线花键齿型也可做成三角形 花键连接的设计计算 设计：选花键类型按

7、轴径定花键尺寸验算连接强度 失效形式：键齿的压溃（静连接） 磨损（动连接） 齿根剪断 轴与毂的连接不用键或花键时，统称无键连接。 型面连接 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； 成形面还有方形、六边形及切边圆形等，但对中性较差。 无键连接胀紧连接 如图为弹性环连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。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。特种键连接：弧形齿状键连接7.2 销销连接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连接销主要用于零件间的

8、连接或锁定 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不能多次装拆（否则定位精度下降）圆锥销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，弹性销， 槽销等多种形式 定位销圆柱销不能多次装拆（否则定位精度下降）过盈配合，u8 m6 h8 h11圆锥销1:50 锥度，可自锁，定位精度较高，允许多次装拆，便于拆卸1: 50安装方便，定位精度高，可多次装拆拔销器 特殊型式销利用材料的弹性，挤紧，能承受振动和变载荷定位销，载荷很小，一般按结构确定直径一般不少于2个，距离尽量大，不能位于对称线上装入长度一般为直径的12倍连接销安全销机器过

9、载时，被剪断，直径按过载被剪断条件计算 利用两个被连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（左图）用于轴与轮毂连接，轮圈与轮芯的连接 及滚动轴承与轴及座孔的连接有辅助件（右图）借助于扣紧板或环将重型剖分零件2、4 沿接缝面3连接成一体。过盈连接工作原理：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，因而降低了连接的紧固性。2）温差法加热包容件，冷却被包容件。可避免擦伤 连接表面，连接牢固。 过盈连接7.3 联轴器联轴器离合器安全联

10、轴器、安全离合器特殊功用联轴器、离合器联轴器有很多类型，可选用也可自行设计联轴器联轴器轴与轴之间的连接，传递运动和转矩联轴器一般由两个半联轴器通过形式多样的中间连接件组成半联轴器和轴之间的连接通过键连接实现由于制造和安装误差、承载后的变形、工作温度的变化、轴承磨损以及安装地基沉降等因素的影响，可能使被联接的两轴相对位置发生变化。轴线的相对位移 轴向位移x 径向位移y 角位移综合位移x、y、 刚性联轴器（中间连接件是刚性的） 按位移补偿能力分为 固定式刚性联轴器 套筒、凸缘 可移式刚性联轴器 十字滑块、齿轮、万向弹性联轴器（中间连接件是弹性的）； 弹性套柱销、尼龙柱销、梅花形弹性按联轴器中间连接

11、件的性质分类固定式刚性联轴器套筒联轴器 35钢，45钢套筒联轴器 结构简单，特别是径向尺寸小；承受转矩较小，若用销联接则对轴的强度影响大；若使用低强度销联接，具有对机器安全保护作用；中间联结件为刚性，不能缓冲吸振；属于固定式刚性联轴器，没有位移补偿能力，要求两轴严格对中安装；适用于径向安装空间较小、载荷稳定无冲击、载 荷较小且能够严格对中的场合。固定式刚性联轴器凸缘联轴器动画演示固定式刚性联轴器铰制孔螺栓中等强度铸铁、钢结构简单，价格低廉；可承受较大转矩，铰孔大于普通；中间联结件为刚性，不能缓冲吸振；属于固定式刚性联轴器，没有位移补偿能力， 要求两轴严格对中安装；适用于两轴刚性大、载荷稳定无冲

12、击、载荷较大且能够严格对中的场合。固定式刚性联轴器凸缘联轴器十字滑块联轴器 （可移刚性联轴器 ）动画演示可移式刚性联轴器十字滑块凹槽十字滑块联轴器 中间联接盘的凸牙可在两半联轴器的凹槽内滑动，故属于可移式刚性联轴器，具有径向位移的补偿能力；两轴不对中时工作时离心力大，故工作转速不宜过大；中间联结件为刚性，不能缓冲吸振；适用于两轴刚度较大、不能够严格对中安装、载荷稳定且无冲击、转速小于250转/每分钟的场合。可移式刚性联轴器低速可移式刚性联轴器齿轮联轴器（可移刚性联轴器 ）可移式刚性联轴器球面齿式联轴器 属于可移式刚性联轴器，利用内外齿啮合的较大顶隙以及外齿顶部的球面形状以实现两轴间的径向位移和

13、角度位移的补偿；可传递很大的转矩；中间联结件为刚性件，不能缓冲吸振；结构笨重，造价较高。适用于载荷稳定无冲击，两联接轴有较大综合位移的重型设备。可移式刚性联轴器可移式刚性联轴器可移式刚性联轴器万向联轴器（可移刚性联轴器 ）单万向联轴器结构简图 双万向联轴器结构简图 动画演示可移式刚性联轴器叉形零件十字形零件最大万向联轴器 结构紧凑，维护方便 ；属于可移式刚性联轴器，利用中间联接件十字轴联结两半联轴器，适合在较大的角位移条件下工作,两轴间角度可达40o45o；为了使输入和输出轴角速度相等，十字轴必须成对使用；且必须满足（1）中间轴上两个叉面在同一平面，（2）主从动轴与中间轴的夹角相等，（3）主从

14、动轴与中间轴位于同一平面。适用于载荷稳定无冲击、载荷不大，且两联接轴有较大角位移的场合。可移式刚性联轴器可移式刚性联轴器可移式刚性联轴器万向联轴器的特点：若两轴线不重合，即使主动轴等速转动，而从动轴仍将为周期性的变速转动。双万向联器可避免这一缺点，但必须使主动轴与中间轴的夹角和从动轴与中间轴的夹角相等，且中间轴两端的叉形接头位于同一平面内时，其主、从动轴的角速度才相等，否则从动轴仍将为周期性的变速转动。能可靠的传递转矩和运动，结构紧凑，效率高，可用于相交轴间的联接，或有较大角位移的场合。 动画：角速度相等1，角速度相等2，角速度不等可移式刚性联轴器滑块联轴器滚子链联轴器弹性套柱销联轴器 重量轻

15、、结构简单；中间联结件为弹性元件，可以缓冲吸振；由于弹性套可以变形，所以具有较好的轴向位移补偿能力和少量的径向位移和角位移补偿能力；弹性套用橡胶材质，故易损坏。适用于具有一定的冲击载荷、启动频繁、经常正反转的中小功率传动。弹性联轴器动画演示弹性联轴器弹性套柱销安装空间尼龙柱销联轴器动画演示弹性联轴器弹性柱销联轴器 结构简单、便于制造、耐久性好；中间联结件为弹性元件，可以缓冲吸振；具有较大的轴向位移补偿能力和少量的径向位 移补偿能力；弹性柱销用尼龙制造，有较好的强度，故可承受很大的转矩。适用于具有一定的冲击载荷、容易发生轴向窜动， 启动频繁、经常正反转的大功率传动。弹性联轴器梅花形弹性联轴器 星

16、形弹性联轴器 结构简单、便于制造；中间联结件为弹性元件，可以缓冲吸振；具有较好的综合位移补偿能力；由于星形弹性元件为橡胶，只受压不受拉，故寿命长。适用于具有一定的冲击载荷、容易发生一定轴向 窜动及径向和角度位移， 启动频繁、经常正反转的中小功率传动。弹性联轴器轮胎联轴器 中间联结件为弹性元件，可以缓冲消振；具有较好的轴向位移补偿能力；传动时无躁音，绝缘性好；对潮湿、多尘有较好的耐受性；径向尺寸较大，占有空间大；当转矩较大时，易发生附加轴向载荷。适用于具有一定的冲击载荷、容易发生一定轴向窜动、启动频繁、经常正反转的中小功率传动。弹性联轴器蛇形弹簧联轴器膜片联轴器 两凸缘间有厚度很薄的钢片，钢片上

17、的孔用铰孔螺栓与凸缘交错间隔联接，并把膜片分成受拉和受压两部分，受拉部分传递扭矩，受压部分趋向皱折，当发生轴向和径向位移时，弹性膜片形成波状；结构简单、联接无间隙、维护方便、平衡好、质量小、对环境适应性好；虽然有弹性元件，但缓冲减振性较差；适用于载荷比较平稳的高速传动。弹性联轴器其它联轴器剪切销安全联轴器 单剪 双剪 带制动轮单面鼓形齿联轴器1半联轴器；2制动轮；3螺栓；4内齿圈；5外齿半联轴器 联轴器的类型选择选择类型的原则是工作条件和使用要求应与所选联轴器的特性一致。刚 性 联 轴 器（1）传递的转矩相对较大；（2）抗冲击差，不能缓冲吸振。固定式无补偿能力，要求安装严格对中，传动平稳连续。可移