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文档简介
键是一种标准件,通常用于联接轴与轴上旋转零件,起周向固定零件的作用并传递扭矩。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1、平键
1)普通平键用于静联接,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15.7键联接分类: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—用于轴端与轮毂联接指状铣刀铣键槽圆盘铣刀铣键槽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
平键的尺寸主要是键的截面尺寸b×h及键长L。尺寸选择—根据轴径d查标准,确定b、h根据轮毂宽度,确定键长L3)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(长距离)导向键——键不动,轮毂轴向移动(短距离)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
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。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。
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。3、楔键联接
普通楔键和钩头楔键两个斜度为1:100的楔键联接,窄面为工作面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、切向键二、键联接的强度校核
失效形式:工作面压溃(静联接)工作面磨损(动联接)键的剪断(较少)
平键联接的强度校核
a)挤压强度条件:
T——扭矩(N.mm)h——键的高度d——轴径(mm)
l——键的工作长度c)剪切强度条件
b)磨损强度条件(导向平键)
1)双键,按180°布置(按1.5个键计算)2)增大轴径3)增大键的工作长度4)改用花键
强度不够时,采取的措施:15.8花键联接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
一、特点、类型和应用
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②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
③三角形花键——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
失效形式:①键齿的压溃(静联接)②磨损(动联接)③齿根剪断
挤压强度条件:
动联接(耐磨性条件):
T——传递扭矩(N.mm)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——键齿侧面工作高度假设工作载荷沿键的工作长度均匀分布。且各齿面上压力的合力作用在平均半径dm处,则15.9销联接销联接的应用:1)固定零件间相对位置;2)零件间的联接或锁定,可传递不大的载荷;3)用于安全保护装置中的过载剪断元件。圆柱销——不能多于装拆,否则定位精度下降圆锥销——1:50锥度,定位精度较高,允许多次拆卸特殊型式销——带螺纹锥销,开尾锥销,弹性销,开口销,槽销等多种形式
槽销销轴和开口销开尾圆锥销圆柱销圆锥销内螺纹圆锥销销的分类:15.10
无键联接轴与毂的联接不用键或过盈方法时,统称无键联接
一、型面联接
轴和毂孔有柱形和锥形等。
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。
二、胀紧联接
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,但加工要求较高,应用受限制。15.11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
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。一、概述铆接是将铆钉穿过被联接件的预制孔中经铆合而成的联接方式。其联接部分称为铆缝。15.12铆接铆接具有工艺设备简单,工艺过程比较容易控制,质量稳定,铆接结构抗振、耐冲击,联接牢固可靠等特点。因此,在承受严重冲击和振动载荷的金属结构的联接中,如桥梁、建筑、造船、重型机械及飞机制造等工业部门中得到应用。a搭接缝b单盖板对接缝c双盖板对接缝
1.按接头型式分有:搭接缝、单盖板对接缝和双盖板对接缝。铆缝的结构通常从三个方面来分类:2.按铆钉的排数分有:单排、双排和多排。3.按铆缝性能分有:以强度为基本要求的强固铆缝。要求有足够的强度和足够紧密性的强密铆缝。要求有足够的紧密性的紧密铆缝。铆钉有空心的和实心的两大类,且大部分都以标准化。铆接分冷铆和热铆。二、铆钉的主要类型钉杆直径d≥12mm的钢制铆钉,通常是将铆钉加热后进行铆接。钉杆直径d<10mm的钢制铆钉和塑性较好的有色金属、轻金属及其合金制成的铆钉一般在常温下进行冷铆。三、铆缝的设计要点强度计算时,一般假设:联接的横向力F通过铆钉组形心,一组铆钉中各个铆钉受力均等。铆缝不受弯矩作用。被铆件结合面摩擦力略去不计。被铆件危险剖面上的拉(压)应力,铆钉的剪应力,工作挤压应力都是均匀分布的。设计铆缝时,先根据铆缝的破坏形式进行强度计算。
四、铆缝的受力及破坏形式、设计计算要点
(a)铆钉被剪断(b)板边被剪坏(c)钉孔接触面被压坏(d)板沿钉孔被拉断(e)板边被撕裂
单排搭接铆缝的静强度分析:取图中宽度等于垂直与受载方向的钉距t的阴影部分进行计算。(1)由被铆件的拉伸强度确定的铆缝承受的静载荷(2)由被铆件上孔壁的挤压强度确定的被铆件能承受的静载荷(3)由铆钉的剪切强度确定的铆钉能承受的静载荷对于一般的强固铆缝,上述式中的许用应力可根据组成铆缝各元件的材料选取。15.13焊接焊接——利用局部加热的方法将被联接件联接成为一个整体的一种不可拆联接一、焊接的类型、特点及应用
焊接可以分为两大类:①压力焊;②熔融焊
二、焊接件常用材料及焊条
焊接的金属结构常用材料为Q215、Q235、Q255焊接的零件则常用Q275、15~50号碳钢,以及50Mn、50Mn2、50SiMn2等合金钢
三、焊缝的受力及破坏形式
焊接时形成的接缝叫做焊缝
(a)正接角焊缝(b)搭接角焊缝(c)对接焊缝(d)卷边焊缝(e)塞焊缝
对接焊缝主要用来承受作用于被焊件所在平面内的拉(压)力或弯矩,其正常的破坏形式是沿焊缝断裂正焊缝通常只用来承受拉力,侧焊缝及混合焊缝可用来承受拉力或弯矩,其正常破坏形式均认为是由于剪切而破坏的四、焊接件的工艺及设计注意要点
为了避免未焊透或缺焊的现象。焊缝的长度应按实际结构的情况尽可能取得短些或分段进行焊接,并应避免焊缝交叉;还应在焊接工艺上采取措施,使构件在冷却时能有微小自由移动的可能;焊后应经热处理(如退火),以消除残余应力。在焊接厚度不同的对接板件时,应将较厚的板件沿对接部位平滑辗薄,以利焊缝金属匀称熔化和承载时的力流得以平滑过渡
五、焊接在机器零件中的应用焊接的减速箱体焊接的齿轮结构由于焊接具有强度高、工艺简单、因联接而增加的质量小等特点,焊接技术的应用日益广泛。在技术革新、单件生产、新产品试制等情况下,采用焊接制造箱体、机架等,一般比较经济。随着焊接技术的发展,许多零件已改变了它们的传统制造方法。一向是铸造出的机座、机壳、大齿轮等零件,已有很大一部分改用了焊接。
15.14胶接一、胶接及其应用
胶接是利用胶粘剂在一定条件下把预制的元件联接在一起,并具有一定的联接强度的不可拆联接二、胶接接头
设计胶接接头时应注意以下各点:(1)尽可能使胶层受剪或受压(2)尽可能使胶层应力分布均匀(3)胶层厚度为0.1~0.2mm时,胶层强度最高(4)胶接面积宜取大些以利于金属强度的充分利用
三、胶接剂(胶粘剂)
胶接剂的品种很多,基本组合成分为:环氧树脂、环氧树脂——酚醛树脂、酚醛树脂、聚酰胺—环氧树脂、丙烯酸酯树脂、聚酰
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