键、花键和销连接)课件

第第1212章章 键、花键和销连接键、花键和销连接12.1 12.1 键联接键联接12.2 12.2 花键联接花键联接12.3 12.3 销联接销联接第12章 键、花键和销连接12.1 键联接12.2 花键联接12.1 键连接键连接12.1.1 12.1.1 键的功能、分类、结构形式及应用键的功能、分类、结构形式及应用 用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递扭矩，用来实现轴和轴上零件的周向固定以传递扭矩，或实现零件的轴向固定或导向移动。或实现零件的轴向固定或导向移动。主要类型：主要类型：平键连接平键连接半圆键连接半圆键连接楔键连接楔键连接切向键连接切向键连接12.1 键连接12.1.1 键的功能、分类、结构形式及应1.1.平键联接平键联接flat key flat key 平键的下半部分装在轴上的键槽平键的下半部分装在轴上的键槽中，上半部分装在轮毂的键槽中。中，上半部分装在轮毂的键槽中。键的顶面与轮毂之间有少量间隙，键的顶面与轮毂之间有少量间隙，键靠侧面传递扭矩。键靠侧面传递扭矩。1.平键联接flat key 平键的下半部分装在轴上普通平键普通平键静连接静连接导向平键导向平键动连接动连接滑键滑键动连接动连接薄型平键薄型平键静连接静连接1 1）普通平键）普通平键半圆头半圆头(C(C型型)-)-常用于轴端常用于轴端圆头圆头(A(A型型)方头方头(B(B型型)普通平键静连接导向平键动连接滑键动连接薄型平键静连接盘形铣刀盘形铣刀端铣刀端铣刀轴向固定好轴向固定好A A型键与型键与B B型键的差异型键的差异 加工方式差异加工方式差异 对轴强度影响的差异对轴强度影响的差异 轴向固定性差异轴向固定性差异 外形差异外形差异工作长度差异工作长度差异Lb轴向固定差轴向固定差应力集中大应力集中大应力集中小应力集中小盘形铣刀端铣刀轴向固定好A型键与B型键的差异 加工方式差异2 2）薄型平键）薄型平键A A型键型键B B型键型键C C型键型键,常用于轴端常用于轴端 其高度约为普通平键的其高度约为普通平键的60%60%、70%70%，传递能力较，传递能力较低，常用于薄壁结构、空心轴等。低，常用于薄壁结构、空心轴等。2）薄型平键A型键B型键C型键,常用于轴端 其高度约为3 3）导向平键）导向平键外形特点外形特点键用螺钉固定在轴上，零件可以在轴上移键用螺钉固定在轴上，零件可以在轴上移动，构成动联接。为便于装拆，制有起键螺孔。动，构成动联接。为便于装拆，制有起键螺孔。适用场所适用场所轴上零件滑移距离不大的场所。轴上零件滑移距离不大的场所。3）导向平键外形特点键用螺钉固定在轴上，零件可以在轴上移动外形特点外形特点鞍状，包在零件上鞍状，包在零件上适用场所适用场所轴上零件滑移距离较大的场所轴上零件滑移距离较大的场所相对运动方式相对运动方式键与零件一同沿轴槽滑移键与零件一同沿轴槽滑移4 4）滑键）滑键动连接动连接外形特点鞍状，包在零件上适用场所轴上零件滑移距离较大的场普通平键、薄型平键、导向平键和滑键的普通平键、薄型平键、导向平键和滑键的工作面工作面均为均为键的侧面键的侧面 双平键双平键当同一轴段需装两个平键时，两键须相隔当同一轴段需装两个平键时，两键须相隔180180平键平键1平键平键2工作面工作面工作面工作面普通平键、薄型平键、导向平键和滑键的工作面均为键的侧面 双2.2.半圆键连接半圆键连接静连接静连接优点：优点：键能绕其几何中心摆动键能绕其几何中心摆动以适应毂槽底面的斜度；以适应毂槽底面的斜度；工艺性好，装配方便。工艺性好，装配方便。缺点：缺点：轴上键槽较深，对轴轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大的强度削弱较大适用场所适用场所轻载，锥形轴端轻载，锥形轴端 与轮毂的连接。与轮毂的连接。工作面工作面半圆键半圆键2.半圆键连接静连接优点：键能绕其几何中心摆动以适应毂槽底勾头楔键连接勾头楔键连接3.3.楔键（斜键）连接楔键（斜键）连接楔键的形状：楔键的形状：键的上表面键的上表面具有具有1：100的斜度的斜度楔键的类型楔键的类型普通楔键普通楔键勾头楔键勾头楔键1：1001：100圆头楔键连接圆头楔键连接平头楔键连接平头楔键连接 勾头楔键的勾头勾头楔键的勾头 供拆卸用供拆卸用勾头楔键连接3.楔键（斜键）连接楔键的形状：键的上表面具有112楔键的工作面楔键的工作面工作面工作面工作面工作面工作面工作面工作面工作面楔键的传力方式楔键的传力方式靠键的楔靠键的楔紧传力，同时能承受轴紧传力，同时能承受轴向力，起单向轴向固定向力，起单向轴向固定的作用。的作用。楔键连接的最大缺点：楔键连接的最大缺点：楔紧后，轴和轮毂的楔紧后，轴和轮毂的配合产生偏心。配合产生偏心。楔键连接不宜的场所：楔键连接不宜的场所：高速、定心精度高高速、定心精度高o2o112楔键的工作面工作面工作面工作面工作面楔键的传力方式靠键4.4.切向键连接切向键连接切向键的组成：切向键的组成：由一对由一对1:1001:100的楔键组成的楔键组成切向键的工作面：切向键的工作面：由一对楔键沿斜面拼合后由一对楔键沿斜面拼合后相互平行的两个窄面。相互平行的两个窄面。工作面工作面工作面工作面4.切向键连接切向键的组成：由一对1:100的楔键组成切向键 轴单向转动时，可安一个切向键；轴单向转动时，可安一个切向键；切向键的缺点：切向键的缺点：键槽对轴的强度削弱键槽对轴的强度削弱较大较大 双向转动时，相隔双向转动时，相隔120-130 120-130 安装两个切向键。安装两个切向键。切向键的适用的场所：切向键的适用的场所：大型传动（重载）。大型传动（重载）。如大型带轮、矿山设备等。如大型带轮、矿山设备等。120130 轴单向转动时，可安一个切向键；切向键的缺点：双向12.1.2 12.1.2 键的选择和键连接的强度计算键的选择和键连接的强度计算已知：被联接件的材料、构造和尺寸；联接的载荷已知：被联接件的材料、构造和尺寸；联接的载荷等。等。键联接的设计：键联接的设计：选择键的类型、截面尺寸、键长等，选择键的类型、截面尺寸、键长等，作相应的计算。作相应的计算。1.1.键的选择键的选择 （1 1）键的类型：键的类型：据联接的结构特点、使用要求据联接的结构特点、使用要求和工作条件来选。和工作条件来选。（2 2）键的尺寸：键的尺寸：据轴径据轴径d d从键的标准中选截面尺从键的标准中选截面尺寸寸b b、h h，键长，键长L L参考轮毂长参考轮毂长B B定，键长应略小于轮毂定，键长应略小于轮毂长长B B。12.1.2 键的选择和键连接的强度计算已知：被联接件的材料bhLLbhdBbhLLbhdB2.2.键连接的强度计算键连接的强度计算（1 1）平键连接强度计算）平键连接强度计算平键连接的主要失效形式平键连接的主要失效形式静连接静连接（普通平键连接）（普通平键连接）挤压破坏挤压破坏动连接动连接（导向键、滑键）（导向键、滑键）磨损磨损 当平键联接用于传递扭当平键联接用于传递扭矩时，键的侧面受挤压，截矩时，键的侧面受挤压，截面面a-aa-a受剪切受剪切 键的剪断键的剪断（很少，严重过载，沿（很少，严重过载，沿aa面剪断）面剪断）2.键连接的强度计算（1）平键连接强度计算平键连接的主要失效TokyFF静连接强度条件静连接强度条件动连接强度条件动连接强度条件K键与轮毂接触高度键与轮毂接触高度0.5hT 扭矩扭矩 T=FyF d/2键、轴、毂三者中最弱键、轴、毂三者中最弱材料的许用挤压应力材料的许用挤压应力键、轴、毂三者中最弱键、轴、毂三者中最弱材料的许用压强材料的许用压强挤压强度挤压强度压强压强TokyFF静连接强度条件动连接强度条件K键与轮毂接触高度LL=（2 2）半圆键连接强度计算）半圆键连接强度计算键的工作长度键的工作长度A型键型键B型键型键只需作挤压强度计算只需作挤压强度计算 K从标准中查；从标准中查；LLL=（2）半圆键连接强度计算键的工作长度A型键B型键（3 3）楔键连接强度计算）楔键连接强度计算楔键连接的主要失效形式楔键连接的主要失效形式相互楔紧的工作面被压溃相互楔紧的工作面被压溃楔键连接的压力分布楔键连接的压力分布o未传递扭矩时未传递扭矩时y力平衡方程力平衡方程传递扭矩后传递扭矩后oTx挤压强度条件为挤压强度条件为FFFF（3）楔键连接强度计算楔键连接的主要失效形式相互楔紧的工作面p 键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，MPa，见表见表12.2。式中式中：T 传递的转矩，传递的转矩，N.m；D 轴的直径，轴的直径，mm；b 键的宽度，键的宽度，mm；l 键的工作长度，键的工作长度，mm；f 摩擦系数，一般取摩擦系数，一般取0.120.17p 键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，MPa，（4 4）切向键连接简化强度计算）切向键连接简化强度计算当键连接传递转矩时，其受力情况如图所示当键连接传递转矩时，其受力情况如图所示 取键和轴为受力研究对象，则受力平衡条件为：取键和轴为受力研究对象，则受力平衡条件为：切向键连接的挤压强度条件为：切向键连接的挤压强度条件为：式中式中：T传递的转矩，传递的转矩，N.m；D轴的直径，轴的直径，mm；（4）切向键连接简化强度计算当键连接传递转矩时，其受力情况如 例题例题 12.1 8级精度的铸铁直齿圆柱齿轮与一钢轴用键构成级精度的铸铁直齿圆柱齿轮与一钢轴用键构成静连接，装齿轮处的轴颈为静连接，装齿轮处的轴颈为60mm,齿轮轮毂长齿轮轮毂长95mm。连接传。连接传递的转矩为递的转矩为840N.m，载荷平稳。试选择此键连接。，载荷平稳。试选择此键连接。解：解：8级精度的齿轮要求一定的定心性，因此选用平键。因为是级精度的齿轮要求一定的定心性，因此选用平键。因为是静连接故选用普通圆头平键。由静连接故选用普通圆头平键。由 手册可查得当手册可查得当 d=5865时时键的截面尺寸为：宽键的截面尺寸为：宽 b=18mm,高高h=11mm。参考毂长选键长。参考毂长选键长 L=80mm 键的接触长度键的接触长度 p 键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力，MPa，见表见表12.2。l 键的工作长度，键的工作长度，mm；f 摩擦系数，一般取摩擦系数，一般取0.120.17t 键槽的深度，键槽的深度，mm；c 键的倒角，键的倒角，mm；例题 12.1 8级精度的铸铁直齿圆柱齿轮与注意：注意：1）为避免键过长）为避免键过长压力沿键长分布不均匀的现象，压力沿键长分布不均匀的现象，键长的增加应参照下式：键长的增加应参照下式：2）若采用双键，两个键相隔若采用双键，两个键相隔180布置，但由于各键载荷分布置，但由于各键载荷分 配不均，对轴的消弱很大，其承载能力只能按用一个键时的配不均，对轴的消弱很大，其承载能力只能按用一个键时的 1.5倍计算。倍计算。由表查得铸铁轮毂键槽的许用应力由表查得铸铁轮毂键槽的许用应力 （载荷平稳，（载荷平稳，故取大值）。由式故取大值）。由式12.1得：得：2）不改变原有毂、轴尺寸，仍采用）不改变原有毂、轴尺寸，仍采用A型键，适当增加键长型键，适当增加键长 L=90mm；改进措施：改进措施：1）改用方头键）改用方头键;3）改用双键。）改用双键。注意：1）为避免键过长压力沿键长分布不均匀的现象，2）若采12.2 12.2 花键连接花键连接12.2.1 12.2.1 花键连接的类型、特点及应用花键连接的类型、特点及应用花键连接的组成花键连接的组成内花键内花键外花键外花键 花键联接由内花键和外花键组成。沿周向均布多花键联接由内花键和外花键组成。沿周向均布多个键齿。花键联接是平键联接在数目上的发展。个键齿。花键联接是平键联接在数目上的发展。12.2 花键连接12.2.1 花键连接的类型、特点及应花键连接的优点花键连接的优点a a）受力均匀；受力均匀；b b）应力集中小；应力集中小；c c）承载能力强；承载能力强；d d）轴上零件的对中性好；轴上零件的对中性好；e e）导向性好；导向性好；f f）可用磨削的方法提高加工和连接质量。可用磨削的方法提高加工和连接质量。花键连接的缺点花键连接的缺点a a）需用专门设备加工；需用专门设备加工；b b）制造成本高。制造成本高。应用：应用：定心精度要求高、传递转矩大或经常滑移的联定心精度要求高、传递转矩大或经常滑移的联接。如变速箱滑移齿轮。接。如变速箱滑移齿轮。花键连接的优点a）受力均匀；花键连接的缺点a）需用专门设备加矩形花键连接按新标矩形花键连接按新标准为准为小径定心小径定心，定心精，定心精度高，制造容易，在工度高，制造容易，在工程中应用最广泛程中应用最广泛矩形花键矩形花键花键类型：花键类型：矩形花键、渐开线花键、三角形花键矩形花键、渐开线花键、三角形花键矩形花键连接按新标准为小径定心，定心精度高，制造容易，在工程用于高强度连接用于高强度连接渐开线花键渐开线花键承载能力强，适用于大扭矩、大直径场所承载能力强，适用于大扭矩、大直径场所也称三角形花键，适用于轻载小直径连接也称三角形花键，适用于轻载小直径连接齿形定心齿形定心 也称三角形花键也称三角形花键用于薄壁零件连接用于薄壁零件连接渐开线花键的渐开线花键的制造方法：制造方法：同齿轮加工一样同齿轮加工一样需采用专用机床需采用专用机床加工工艺性好加工工艺性好制造精度较高制造精度较高制造成本较高制造成本较高用于高强度连接渐开线花键承载能力强，适用于大扭矩、大直径场所12.2.2 12.2.2 花键连接的强度计算花键连接的强度计算花键连接的失效形式花键连接的失效形式静连接静连接挤压破坏挤压破坏动连接动连接磨损磨损强度计算的合理假设强度计算的合理假设 每齿受力均匀每齿受力均匀 力力F作用在平均直径作用在平均直径dm上上12.2.2 花键连接的强度计算花键连接的失效形式静连接挤 各齿间载荷分配不均匀系数，其值视加工精度而定，一般各齿间载荷分配不均匀系数，其值视加工精度而定，一般 取取 0.70.8；z 花键齿数；花键齿数；h 花键齿侧面的工作高度，对矩形花键花键齿侧面的工作高度，对矩形花键h0.5(D-d)，D和和d分别为分别为 花键轴的外径和内径；对渐开线花键为花键轴的外径和内径；对渐开线花键为h=m，m为模数。为模数。dm 花键平均直径花键平均直径(mm)，对矩形花键，对矩形花键，dm(D+d)/2；对渐开线花；对渐开线花 键，键，dmd，(d为分度圆直径为分度圆直径)；l 齿的工作长度齿的工作长度(mm)；静连接静连接动连接动连接强度条件为：强度条件为：各齿间载荷分配不均匀系数，其值视加工精度而定，一般 12.3 12.3 销连接销连接销的分类销的分类按结构形式分按结构形式分固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。固定零件之间的相对位置，并可传递不大的载荷。圆柱销圆柱销多次拆卸会降低其定位精度和可靠性。多次拆卸会降低其定位精度和可靠性。圆锥销圆锥销有有1:501:50的锥度，它安装方便，定位精度的锥度，它安装方便，定位精度高，可反复多次拆装。高，可反复多次拆装。圆柱销圆柱销圆锥销圆锥销12.3 销连接销的分类按结构形式分固定零件之间的相对位置定位销定位销连接销连接销安全销安全销按功能分按功能分定位销定位销定位销连接销安全销按功能分定位销销的几种特殊形状销的几种特殊形状端部带螺纹的圆锥销端部带螺纹的圆锥销开尾圆锥销开尾圆锥销槽销槽销销的几种特殊形状端部带螺纹的圆锥销开尾圆锥销槽销销的失效（破坏）形式销的失效（破坏）形式连接销连接销挤压或剪切失效挤压或剪切失效安全销安全销剪断（工作需要）剪断（工作需要）定位销定位销受力很小，一般不破坏受力很小，一般不破坏强度计算请参考强度计算请参考机械设计手册机械设计手册有关内容有关内容销的失效（破坏）形式连接销挤压或剪切失效安全销剪断（工作 有些人常常喜欢用发现别人的缺点来表现有些人常常喜欢用发现别人的缺点来表现自己，而自己却意识不到这个缺点。往往自己，而自己却意识不到这个缺点。往往一个人越聪明、越善良，他看到别人身上一个人越聪明、越善良，他看到别人身上的优点就会越多；就算对方错了，也应该的优点就会越多；就算对方错了，也应该用一个合适的方式提示他，如果你能给别用一个合适的方式提示他，如果你能给别人台阶，自己也有台阶，如果你能给别人人台阶，自己也有台阶，如果你能给别人面子，自己也有面子。面子，自己也有面子。有些人常常喜欢用发现别人的缺点来表现自己，而自己却意 再烦，也别忘记微笑；再急，也要注意语再烦，也别忘记微笑；再急，也要注意语气；再苦，也别忘记坚持；再累，也要爱气；再苦，也别忘记坚持；再累，也要爱惜自己；低调做人你会一次比一次稳健；惜自己；低调做人你会一次比一次稳健；高调做事你会一次比一次优秀；成功的时高调做事你会一次比一次优秀；成功的时候不要忘记艰难的过去；失败的时候不要候不要忘记艰难的过去；失败的时候不要忘记还有希望的未来；有望得到的一定要忘记还有希望的未来；有望得到的一定要努力；无望得到的一定不介意，我们努力；无望得到的一定不介意，我们需要经常去冥思，整理，觉悟！需要经常去冥思，整理，觉悟！再烦，也别忘记微笑；再急，也要注意语气；再 学会放弃，因为有的东西只能远远的欣赏，学会放弃，因为有的东西只能远远的欣赏，不是你的就不要去强求，放弃有时是最好的不是你的就不要去强求，放弃有时是最好的选择；学会适应，因为不论什么条件下我们选择；学会适应，因为不论什么条件下我们还要生存；学会思过，因为这样才能找到自还要生存；学会思过，因为这样才能找到自己的不足；学会尝试，因为只有这样才能懂己的不足；学会尝试，因为只有这样才能懂得人生的苦与乐；学会改变，因为你不能改得人生的苦与乐；学会改变，因为你不能改变别人，只有改变自己；学会装傻，因为人变别人，只有改变自己；学会装傻，因为人生难得糊涂！生难得糊涂！学会放弃，因为有的东西只能远远的欣赏，不是