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1、第四章 键连接及其他连接键连接及花键连接的类型、结构、特点及应用。重点内容：键连接的类型和尺寸的选择方法，键连接强度校核。其他连接类型、特点及应用 。 4.4 无键连接 4.3 销连接 4.2 花键连接 4.1 键连接连接是指连接件和被连接件的组合结构。通 常有连接件和被连接件。机械连接分为两大类：2）机械静连接，即被连接零（部）件之间不 允许有相对运动的连接。1）机械动连接，即被连接的零（部）件之间可 以有相对运动的连接，如滑移齿轮和轴；1）可拆连接，即允许多次装拆而不失效的连 接，包括螺纹连接、键连接（包括花键连接和 无键连接）和销连接；机械静连接又可分为两类：2）不可拆连接，即必须破坏连
2、接某一部分才能 拆开的连接，包括铆钉连接、焊接和粘接等。另 外，过盈连接既可做成可拆连接，也可做成不可 拆连接。键主要用于轴和带毂零件，实现周向固定以传递 转矩的轴毂连接。有的还能实现轴上零件的轴向固定 或轴向滑动的导向。4-1 键 连 接平键连接：键的侧面是工作面。工作时，靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩。平键上表面与轮毂槽底间留有间隙。1. 平键连接平键连接普通平键导向平键滑动平键静连接动连接平键连接结构简单、加工容易、装拆方便、对 中性好。但它不能承受轴向力，对轴上零件不能起 到轴向固定的作用。A型 圆头键B型 平头键C型 单圆头键 （1）普通平键(用于静连接）圆头普通平键键槽 由指状铣刀
3、加工，键在 槽中轴向固定较好，但 键的头部侧面与轮毂上 的键槽并不接触，因而 键的圆头部分不能充分 利用，而且轴上键槽端 部的应力集中较大。（1）普通平键(用于静连接）图4-1 A型 圆头键（1）普通平键(用于静连接）方头普通平键键槽用盘 铣刀加工，键槽两端的 应力集中较小，但键在 槽中的轴向固定不好， 常用紧定螺钉紧固，以 防松动。图4-2 B型 平头键（1）普通平键(用于静连接）单圆头平键用于轴 端与轮毂连接。轮 毂上的键槽一般用 插刀或拉刀加工， 轴上键槽常用指状 铣刀铣通。 图4-3 C型 单圆头键 （2）导向平键和滑键连接 (用于动连接）导向平键（用于滑移量不大的场合）利用螺钉固 定
4、在轴上，键不动，轮毂可以沿着键移动，为了使键 拆卸方便在键的中部制有起键螺孔。图4-4 导向平键连接（2）导向平键和滑键连接 (用于动连接）滑键（用于滑移量较 大的场合）滑键固定在轮 毂上，随轮毂一同沿着轴 上键槽移动。当轴向移动 距离较大时，宜采用滑键 ，如用导向键，键将很长 ，增加制造的困难。图4-5 滑键连接2.半圆键连接（工作面为两侧面）半圆键的上表面为一平面， 下表面为半圆形弧面，两侧面互 相平行。轴上键槽用与半圆键半 径相同的盘状铣刀铣出。因而键 在键槽中可绕其几何中心摆动， 以适应轮毂键槽底面的倾斜。半圆键结构紧凑，装拆方便 但轴上键槽较深，降低了轴的强 度。半圆键连接适用于轻载
5、、轮 毂宽度较窄和轴端处的连接，尤 其适用于圆锥形轴端的连接。图4-6 半圆键连接3.楔键连接如图4-7所示为楔键连接，楔键的上、下两面 为工作面。楔键的上表面和与它相配合的轮毂键槽 底面均有1:100的斜度。装配时将楔键打入，使楔键楔紧在轴和轮毂的 键槽中，楔键的上、下表面受挤压，工作时靠这个 挤压产生的摩擦力传递转矩。图4-7 楔键连接 图4-7 楔键连接 楔键缺点是楔紧后，轴和轮毂的配合产生偏心和 偏斜，因此楔键连接一般用于定心精度要求不高和低 转速的场合。4. 切向键连接 图4-8a所示为切向键。由一对楔键组成，装配时将 切向键沿轴切线方向楔紧在轴与轮毂之间。其上下面 为工作面，压力沿
6、轴切线方向作用，能传递很大转矩 。图4-8 a)图4-8 b)切向键连接 用一对切向键时，只能单向传递转矩，要双向传 递转矩须用两对互成120分布的切向键（图4-8 b） 。切向键对轴的强度削弱较大，因此常用于直径大于 100mm的轴上。4-2 键的选用和强度校核设计键连接时，先根据工作要求选择键的类型， 再根据装键处轴径d从标准中查取键的宽度b和高度h ，并参照轮毂长度从标准中选取键的长度L，最后进 行键连接的强度较核。1键的尺寸选择平键的截面尺寸 bh： 根据轴径 d 由标准中查得；键长 L：根据轮毂的长度从标准中选定（静联接一 般应略小于轮毂的长度510mm;动联接(导向平键) 根据移动
7、量确定，并符合标准中规定的尺寸系列。2平键连接的强度校核普通平键连接（静连接）导向平键连接和滑键连接（动连接）一般只校核挤压强度。其主要失效形式：工作面的压溃。其主要失效形式：工作面的过度磨损。通常只进行耐磨性计算。动连接的耐磨性计算条件为 ：式中T=Fd/2,Nm; k=0.5h，h为键的高度，mm； l：为键的工作长度，圆头l=L-b，平头l=L, 单圆头l=L-0.5b。L 为键的公称长度，b为键的宽度。 D：轴的直径，mm； p: 键、轮毂、轴中最弱材料的许用挤压应力,MPa; p: 键、轮毂、轴中最弱材料的许用压力,MPa。静连接的挤压强度条件为: 图4-9选择如图所示的减速器输出轴
8、与齿轮的普通平键联 接。已知传递的转矩T=600N.m,齿轮材料为铸钢，载 荷有轻微冲击。解：1） 选择键联接的类型 2）选择键的主要尺寸 为保证齿轮传动啮合良好 ，要求对中性好，故选用A 型普通平键联接 。根据轴的直径d=75mm及轮毂长度80mm，按表选 择A型普通平键，其b=20mm, h=12mm, L=70mm， 标记为GB/T1096 键 2012703）校核键联接强度按联接结构的材料（钢）和工作的载荷有轻微冲击 ，查表得 =100MPa。键的工作长度l=L-b=70- 20=50mm。故此键联接的强度足够。 （1）适当增加键和轮毂的长度，但通常键长不得超 过（1.61.8）d，否
9、则挤压应力沿键长分布的不均 匀性将增大。（2）采用双键，在轴上相隔180配置。考虑载荷分 布的不均匀性，双键联接按1.5个键进行强度校核。经校核普通平键联接的强度不够时，可以采取下列措施：双键布置规则： 平键： 按180布置；半圆键：同一条母线上； 楔键： 夹角成120 130 d120 130 图4-104.2 花键连接结构特点：沿周 向均布多个键齿 。齿侧为工作面 。组成： 外花键 、内花键。一、花键连接的特点花键连接是由周向均布多个键齿的花键轴与带 有相应键齿槽的轮毂孔相配而成。图4-111) 均匀受力；优点：2) 对轴的削弱程度小; 因齿槽浅，齿根应力集中小3) 载能力高; 齿数多，总
10、接触面积大4) 轴上零件与轴的对中性好；对高速及精密机器 很重要5) 导向性好; 对动连接很重要6) 可用磨削方法提高加工精度及连接质量。缺点：齿根仍有应力集中、需专用设备制造，成本高 。 应用：定心精度要求高、载荷大、或经常滑移的连接。类型-制造容易，应用最广。-用于高强度连接。-用于薄壁零件连接。 矩形花键 渐开线花键 三角形花键 二、花键类型选择1）矩形花键轻系列：轻系列的承载能力较小，多用于静连接和轻载连接；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，中系列：中系列用于中等载荷的连接。定心方式：小径定心-精度高，稳定性好。2）渐开线花键 分为=30 ，=45 两种，对应的
11、齿顶高分别为：与渐开线齿轮相比，花键齿短，齿根宽，不产生 根切的最小齿数较少。定心方式：齿形定心-具有自动定心作用，受力均匀 。=45 =30 h*=0.5m, h*= 0.4mdfdf特点：制造工艺性好，精度高齿根强度高，易于定心 。常用于传递大扭矩和大轴径的场合。=45 的花键 工作面高度较小，承载能力较低，多用于载荷较轻， 直径较小的静连接。特别适用于薄壁零件的连接。销连接主要用于固定零件之间的相对位置，并能传递较小的载荷，它还可以用于过载保护。4.3 销连接按用途不同，一般分为：定位销、连接销、安全销。定位销：用来固定零件之间的相对位置，它是组合 加工和装配时的重要辅助零件。通常不受载
12、荷或只 受很小的载荷，故不作强度校核计算，其直径按结 构确定，数目一般不少于2个。连接销：用来实现两零件之间的连接，可用来传递 不大的载荷。其类型可根据工作要求选定，其尺寸 可根据连接的结构特点按经验或规范确定。必要时 再按剪切和挤压强度条件进行校核计算。安全销：作为安全装置中的过载剪切元件。安全销在 过载时被剪断，因此，销的直径应按剪切条件确定。 为了确保安全销被剪断而不提前发生挤压破坏，通常 可在安全销上加一个销套。按形状的不同，销可分为圆柱销、圆锥销、槽销和 销轴和开口销等。圆柱销如图4-13 (a)所示，靠过盈配合固定在销孔中 ，如果多次装拆，其定位精度会降低。图4-13 (a) 图4
13、-13 (b) 圆锥销和销孔均有150的锥度（图4-13 b）。因此 安装方便，定位精度高，多次装拆不影响定位精度。图4-13 (c) 图4-13 c所示为端部带螺纹的圆锥销，它可用于 盲孔或装拆困难的场合。拆装方 便用于 盲孔图4-13 d所示为开尾圆锥销，它适用于有冲击、振动 的场合。图4-13 (d) 图4-13 e所示为槽销，槽销上有三条纵向沟槽， 槽销压入销孔后，它的凹槽即产生收缩变形，借助材 料的弹性而固定在销孔中。多用于传递载荷，对于振 动载荷的连结也适用。销孔无需铰制，加工方便，可 多次装拆。 图4-13 e 不易松动， 能承受振动 和变载荷, 不铰孔，可 多次装拆。图4-13
14、 f是圆管型弹簧圆柱销，在销打入销孔后 ，销由于弹性变形而挤紧在销孔中，可以承受冲击 和变载荷。图4-13 f销轴开口销销轴用于两零件的铰接处，构成铰链连接。销轴通 常用开口销锁定，工作可靠，拆卸方便。销的材料：35 、45号钢。4.4 无键连接无键连接通常有过盈配合连接、膨胀连接和型面 连接三种。一、过盈配合连接过盈配合连接是利用两个被连接件间的过盈配合 来实现的连接，这种连接可做成可拆连接（过盈量 较小），也可做成不可拆连接（过盈量较大）。过盈连接的特点：构造简单，定心性好、承载能力 高和在振动条件下能可靠地工作，但其装配困难和 对配合尺寸的精度要求较高。过盈配合连接的装配采用压入法和温差
15、法。压入法装配是在常温下通过在待装配的轴与轮毂间 沿轴线方向施加压力的方法进行装配。当过盈连接的连接面长度或实际过盈量较大时应 采用温差法装配。温差法装配是将孔零件加热使其膨胀，或将轴零件 冷却使其收缩，或二者同时进行，然后进行装配， 装配时配合面间无过盈。膨胀连接是利用以内、外锥面相互贴合并挤紧在毂 孔与轴之间装入内外锥形环的连接套(简称胀套)，在轴 向力作用下，同时胀紧轴与毂而构成的一种静连接。二、膨胀连接两个胀紧套 一个胀紧套1) Z1型胀套2) Z2型胀套胀套的尺寸选择 ：各型胀套已标准化，选用时可根据轴、毂尺寸 及传递载荷大小，从标准中选择合适的型号和尺寸 。选择时应满足：传递转矩时
16、传递轴向力时传递联合作用的转矩和轴向力时当一个胀套不满足要求时，可用两个以上的胀套 串联使用，此时总的额定载荷为： m为额定载荷系数。如图所示，型面连接是由非圆剖面的轴与相应 的轮毂孔构成的可拆连接。成型连接应力集中小， 能传递大扭矩，装拆方便，但是加工工艺复杂，需 要专用设备。 二、型面连接在家用机械、办公机械等中，采用了大量的压铸 、注塑零件。要注塑出各种各样的非圆形孔是毫无困 难的，故型面连接的应用获得了发展。应用较多的是 带切口圆形和正六边形型面。由于型面连接要用到非圆形孔，以前因其加工 困难，限制了型面连接的应用。配合部 分形状柱体锥体-只能传递扭矩-能同时传递扭矩和轴向力，用于不 允许有间隙和要求高可靠性的场合。1)装拆方便，对中性好；型面连接的特点：2
