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1、输送机带传动装置典型零部件的设计与选用,学习情境三,平键的设计与选用,目录,任务一 带轮与带的设计与选用,1,任务二 平键的设计与选用,2,任务二 平键的设计与选用,任务描述,如图输送机带传动装置，电动机轴伸与小带轮、齿轮减速器输入轴与大带轮、都是通过键构成静连接，载荷有轻微冲击。各连接轴与轮毂相关参数查表及参照前后任务计算如下表所示，试设计各键连接，选择键的类型和尺寸，并校核连接强度。,任务知识,键连接的类型、特点和应用；,平键的标记、材料、选用方法及键连接的强度计算。,了解键连接各种常用的类型、特点和应用范围，能够根据轴与轮毂的使用环境合理选择相应类型的键；,掌握平键的选用和尺寸的确定方法
2、，并能进行强度校核。,任务技能,由于使用、结构、制造、装配、运输等方面的原因，机器中很 多零件需要彼此联接。 机械零件之间的联接分为：,被联接件之间相互完全固定。,被联接件之间能产生一定的相对运动。例如：运动副。,本课程介绍的联接主要是静联接。,联接的类型：,联接,安装在轴上的齿轮、带轮、链轮等传动零件，其轮毂与轴的连接，称为轴毂连接,轴毂连接主要有键连接、花键连接、销连接、过盈配合连接及型面连接,平键连接,型面连接,1,键连接的类型和结构,键是标准件，常用于实现轴与轴上零件（轮毂）之间的周向固定，以传递转矩。有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向移动的导向。,按键的结构形式可分为：平键、半圆键
3、、楔键、切向键等。键连接根据在工作前是否存在预紧力分为松键连接和紧键连接。,一、松键联接,1.平键联接,普通、薄型平键联接用于静联接,导向平键连接用于动联接键固定在轴上,零件沿键作轴向移动。,滑键联接用于动联接键固定在轮毂上,零件沿键作轴向移动，用于轴上零件位移量较大的场合。,指状铣刀加工键槽,盘状铣刀加工键槽,用于轴端联接,平键连接的工作原理： 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。键的顶面与轮毂之间有少量间隙，键靠侧面传递转矩。轮毂与轴通过圆柱表面配合实现轮毂中心与轴心的对中。,2.半圆键连接,二、紧键联接,1.楔键连接,A型键装配,B型键装配,2.切向键连接,工作原理
4、： 靠键侧面受挤压传递转矩,工作面： 键的两侧面,工作面： 键的上下面,工作原理：靠摩擦力传递转矩，能承受单方向的轴向力,应用： 定心精度要求不高，载荷平稳的低速联接,应用：定心性好，装配方便，工艺性好，但对轴削弱大。,总结：,返回,返回,2,平键的标记、材料、选用方法及强度计算,一、平键的标记,键的标记格式：国家标准代号 名称 规格尺寸,普通平键标记示例：GB/T1096 键 B1610100,表示键宽b=16mm，键高h=10mm，键长L=100mm的普通B型平键（对于A型键可表示为GB/T1096 键 1610100）,老的：键 型式 bL GB/T10962003 其中：A型不标型式，
5、 b为键宽 ，L为键的长度,如图示A型普通平键：键 825 GB/T10962003,普通平键联接画法及尺寸标注,键的基本尺寸如宽和高均为标准值，其大小与轴的直径有关。键的长度取决于所传递的扭矩大小。,由于键的尺寸为标准值，所以键槽的尺寸亦是标准的。 在轴键槽的剖面图中应标注键宽 b 和键槽深 d-t，轮毂键槽应注出键宽 b 和键槽深 d+t1。,键联接装配图画法：,纵向剖切时键按不剖绘制，而横向将键切断则应画出剖面线。,键的上表面与轮毂之间的间隙应画出来。,普通平键的两侧面为键的工作表面，只应在接触面上画一条轮廓线。,半圆键联接画法,半圆键的两侧面为键的工作表面，只应在接 触面上画一条轮廓线
6、。 键的上表面与轮毂之间的间隙应画出来。,钩头楔键连接画法,钩头楔键的上顶面有1：100的斜度，装配时将键沿轴向打入键槽中。,钩头楔键是靠上下表面与轮毂键槽和轴键槽之间的摩擦力将二者连接。因而装配图中键的上下表面没有间隙。,三、平键的选用方法,1.键类型的选择,根据键连接的设计要求，如连接性质、载荷性质、需要传递转矩的大小、转速高低、安装空间的大小、轮毂在轴上的位置、轴与轮毂的结构对中性要求等选择键的类型。,2.键尺寸的选择,键截面尺寸 b、h按轴的直径d从标准中查取 键长L-参照轮毂长从标准中选取,L=轮毂长-(5-10)mm,二、平键的材料,键的材料,20钢、Q235A用于轮毂为非金属或非
7、铁金属材料,四、平键连接的强度计算,1.力学知识链接剪切与挤压强度计算,（1）剪切的概念,在力不很大时，两力作用线之间的一微段，由于错动而发生歪斜，原来的矩形各个直角都改变了一个角度 。这种变形形式称为剪切变形， 称为切应变或角应变。,受力特点：构件受到了一对大小相等，方向相反，作用线平行且相距很近的外力。,变形特点：在力作用线之间的横截面产生了相对错动。,F,F,F,F,F,（2）剪切实用计算,剪力FQ :剪切面上分布内力的合力。,F,用截面法计算剪切面上的内力。,F,F,m,m,FQ,FQ,切应力,切应力在截面上的实际分布规律比较复杂，工程上通常采用“实用计算法”，即假定切力在剪切面上的分
8、布是均匀的。所以 :,M Pa,构件在工作时不发生剪切破坏的强度条件为:, , 为材料的许用切应力，是根据试验得出的抗剪强度 除以安全系数确定的。,工程上常用材料的许用切应力，可从有关设计手册中查得。一般情况下，也可按以下的经验公式确定：,塑性材料: (0.60.8) 脆性材料: (0.81.0) ,（3）挤压的概念,构件发生剪切变形时，往往会受到挤压作用，这种接触面之间相互压紧作用称为挤压。,构件受到挤压变形时，相互挤压的接触面称为挤压面(A j y )。作用于挤压面上的力称为挤压力(F j y )，挤压力与挤压面相互垂直。如果挤压力太大，就会使铆钉压扁或使钢板的局部起皱 。,F,F,（4）
9、挤压的实用计算,当构件承受的挤压力Fjy过大而发生挤压破坏时，会使联接松动，构件不能正常工作。因此，对发生剪切变形的构件，通常除了进行剪切强度计算外，还要进行挤压强度计算。,挤压应力:,“实用计算法”，即认为挤压应力在挤压面上的分布是均匀的。故挤压应力为 :,M Pa,Fjy为挤压力（N）；Ajy为挤压面积（ ）,当挤压面为半圆柱侧面时，中点的挤压应力值最大，如果用挤压面的正投影面作为挤压计算面积，计算得到的挤压应力与理论分析所得到的最大挤压应力近似相等。因此，在挤压的实用计算中，对于铆钉、销钉等圆柱形联接件的挤压面积用 来计算。,为了保证构件局部不发生挤压塑性变形，必须使构件的工作挤压应力小
10、于或等于材料的许用挤压应力，即挤压的强度条件为 :, ,M Pa,塑性材料: (1.52.5) 脆性材料: (0.91.5) ,材料的许用挤压应力，是根据试验确定的。使用时可从有关设计手册中查得，也可按下列公式近似确定。,挤压强度条件也可以解决强度计算的三类问题。当联接件与被联接件的材料不同时，应对挤压强度较低的构件进行强度计算。,例1: 试校核带式输送机传动系统中从动齿轮与轴的平键联接的强度。已知轴的直径d48mm，A型平键的尺寸为b14mm，h9mm，L45mm，传递的转矩Ml81481 Nmm，键的许用切应力60MPa，许用挤压应力jy130MPa。,F,F,M,解：1.以键和轴为研究对
11、象,求键所受的力 :,Mo(F)0,F 一 M 0,F = 2M / d = 2 x 181481 / 48 = 7561.7 N,键联接的破坏可能是键沿mm截面被切断或键与键槽工作面间的挤压破坏。剪切和挤压强度必须同时校核。,用截面法可求得切力和挤压力 ：,FQF j yF7561.7N,2.校核键的强度。,键的剪切面积Ab l=b（Lb）,键的挤压面积为A j yhl/2=h（Lb）2,=,M P a =174MPa,jy MPa54.2MPajy,键的剪切和挤压强度均满足要求。,例2：在厚度 的钢板上欲冲出一个如图所示形状的孔，已知钢板的抗剪强度 ，现有一冲剪力为 的冲床，问能否完成冲孔
12、工作?,8,10,解：,完成冲孔工作的条件：,由平衡方程：FQ = 100KN,A = 8 x 5 x 2 + 3.14 x 5 x 2 x 5,= 237 mm,2,= 100KN / 237 mm,2,= 422 M Pa,所以，该冲床能完成冲孔工作。,例3：试校核榫接头的剪切和挤压强度。已知，力P=150KN，尺寸a=12mm，b=100mm，l=30mm，接头的许用剪切和挤压应力分别为=40MPa，jy=120MPa。,解：剪切面积A=bl=10030=3000 mm2 挤压面积：Ajy=ab=12100=1200 mm2 剪切力：FQ=P=150kN，挤压力Fjy=P=150kN =
13、FQ/A=50 MPa，所以剪切强度不够。 jy=Fjy/ Ajy =125 MPajy，所以挤压强度不够。,2.键连接的强度校核,较弱零件工作面压溃静联接（平键） 磨损动联接（滑键、导向平键）,设：载荷沿键长均布,圆周力 Ft=2T/d,挤压强度条件：,限压条件：,p=Ft/A A=lh/2,失效形式：压溃、磨损与剪断,以上两式中：T传递的转矩（T=Fty Ftd/2）Nmm; d轴的直径mm；h键高mm; L键的长度；,说明：p、p取键、轴、轮毂三者中最弱材料的。 若验算强度不够，可采用双键180布置，但强度校核中按1.5个键计算,l键的工作长度mm,A型键l=L-b，B型键l=L， C型
14、键 l=L-b/2。,3,花键连接,工作原理：靠轴和轮毂上沿周向均布的纵向齿的相互压紧传递转矩。,结构,轴花键轴：沿轴向均布多个键齿(外花键),轮孔花键孔：毂孔周向均布多个键槽(内花键),加工,轴上的齿铣刀或滚刀制出,轮毂孔中的齿插刀或拉刀制出,类型,矩形花键常用 渐开线花键强度高 三角形花键用于薄壁零件,应用：定心精度要求高,载荷大,常滑移的联接。,花键尺寸：按轴的直径d从标准中选定，然后校核挤压强度。 矩形花键标注： 键数N 小径 d 大径 D键宽B 长度L按工作要求选取。,特点：承载能力高 应力集中小，对轴削弱小 定心性、导向性好。,矩形花键的标记： 键 Z Ddb GB/T1144-2003 Z花键齿数；D大径； d小径； b宽度。,画法： 大径粗实线 小径细实线 若为纵向剖切，键齿按不剖绘制。,1、外花键的画法和标记,2、内花键的画法和标记,画法：键齿按不剖绘制,且用粗实线表示花键的大、小径内花键的标注方法同外花键，如下图所示。,3、矩形花键的联接画法,画法：花键联接的部分按外花键画，不重合部分则按各自的规定画法绘制。,本次任务到此结束,
