第五篇 通用机械零部件
零件 是组成机器的最小单元,可分为通用零件
和专用零件两类。 部件 是将若干个零件组合在一起
的一套协同工作的零件组合体。
研究对象, 通用机械零部件
主要内容, 研究通用机械零部件的设计问题 (工
作原理、类型选择、外形和尺寸确定、材料选择、
精度等级选择、表面质量及技术条件确定,以及基
本设计方法 )。
第 15章 联 接
按是否可拆分为
联接,将两个或两个以上的零件组合成一体的结构。
按被联接件之间是否可
以有相对运动可以分为
可拆联接,
不可拆联接,
过盈配合联接,
动联接,
静联接,
本章主要研究普通平键联接和螺纹联接。
允许多次装拆,不会破坏或
损伤联接中的任何一个零件,如 键联接,
螺纹联接 和 销联接 等。
若不破坏或损伤联接中
的零件就不能将联接拆开,如 焊接, 铆
接, 粘接 等。
界于可拆和不可拆联
接之间的一种联接。
铰链、轴和轴承等。
键联接、螺纹联接等 。
15.1键联接
1.键联接的类型和应用
键是 标准零件,通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定
以传递转矩,还能实现轴上零件的轴向固定或轴向移动的导
向。键联接的 主要类型 有,平键联接, 半圆键联接, 楔键联
接 和 切向键联接 。平键联接和半圆键联接为 松键联接,楔键
联接和切向键联接为 紧键联接 。
松键联接 中,键的两侧面
是工作面,工作时,靠键与键
槽侧面的挤压来传递转矩。键
的上表面和轮毂的键槽底面间
留有间隙。对中性好,装拆方
便。
紧键联接 用于静联接, 键上, 下面是工作表面 。
15.1键联接
1.键联接的类型和应用
平键联接
特点,平键联接具有 结构
简单、对中性好,装拆方
便 等特点,因而得到广泛
应用。 但平键联接 不能承
受轴向力,因而对轴上的
零件不能起到轴向固定的
作用 。
分类,按用途不同,平键
可分为 普通平键, 导向平
键 和 滑键 三种。普通平键
用于静联接,导向平键用
于移动距离较小的动联接,
滑键用于移动距离较大的
动联接。 普通平键种类
—— 普通平键 平键联接
普通平键和键槽尺寸
—— 普通平键 平键联接
—— 普通平键 平键联接
标记示例,
圆头平键 轴上的键槽用 端铣刀 加工, 键在槽
中固定良好, 但轴上键槽端部的应力集中较大 。
平头平键 轴上的键槽用 盘铣刀 加工, 应力集
中较小, 但键在轴上的轴向固定不好 。
单圆头平键 常用于轴的端部联接, 轴上键槽
常用 端铣刀 铣通 。
—— 普通平键 平键联接
普通平键的加工,
—— 导向平键 平键联接
当被联接的轮毂类零件在工作过程中须在轴上作
较小距离的轴向移动时,则采用导向平键。
导向平键较长,应
用螺钉固定在轴上的键
槽中,为了便于拆卸,
键上制有起键螺孔,以
便拧入螺钉使键退出键
槽。轴上的传动零件可
沿键作轴向滑移,如变
速箱中的 滑移齿轮 。
—— 滑键 平键联接
当轴上零件滑移距离较大时,因所需导向键
的尺寸过大,制造困难,固采用滑键。滑键固定
在轮毂上,轮毂带动滑键在轴上的键槽中作轴向
滑移。这样只需在轴上铣出较长的键槽,而键可
以做的较短。
半圆键联接
半圆键联接如图所示。半圆键能在轴的键槽
内摆动,以适应轮毂键槽底面的斜度,特别适合
锥形轴端的联接。它的缺点是键槽对轴的削弱较
大,只适合于轻载联接。
楔键联接
楔键上, 下面是工作表面, 上表面有 1:100的斜度, 轮
毂键槽底面也有 1:100的斜度 。 装配后, 键的上下表面与轮
毂和轴上键槽的底面压紧, 工作时靠工作表面 的摩擦力传
递转矩, 并能 承受单向轴向力 和起 轴向固定 作用 。
楔键分为 普通楔键 和 钩头楔键 两种 。
楔键联接由于工作表面产生很大预紧力, 轴和轮毂的
配合产生偏心和偏斜 。 因此主要用于 轮毂类零件的定心精
度要求不高和低转速的场合 。
切向键联接
切向键是由一对斜度为 1,100的楔键组成的,
如图所示。装配时,两个键分别自轮毂两端楔入,
装配后两个相互平行的窄面是工作面,工作时依靠
工作面的挤压传递转矩。 一对切向键只能传递单向
转矩,当传递双向转矩时,应装两对相互成
120° ~ 130° 的切向键。切向键能传递很大的转
矩,常用于重型机械。
2.平键联接的选择和强度计算
15.1键联接 (续)
键的类型选择
选择键的类型主要应考虑以下 因素,
传递转矩大小;
对中性要求;
轮毂是否需要作轴向移动及滑移距离大小;
键在轴的中部或端部等。
2.平键联接的选择和强度计算
15.1键联接(续)
键的尺寸选择
平键的主要尺寸为键宽、键高和键长。设计
时,根据轴的直径从标准中选择平键的宽度和高
度;键的长度略小于轮毂的长度(一般比轮毂长
度短 5~ 10),并符合标准中规定的长度系列。
平键的强度校核
2.平键联接的选择和强度计算
15.1键联接(续)
受力情况,如图所示,键受
到剪切和挤压作用。
主要失效形式,键、轴和
轮毂中强度较弱的工作表
面被压溃(对静联接)或
磨损(对动联接)。
因此,一般只需校核 挤压强度 (对静联接)或压强(对
动联接)。设载荷沿键长均匀分布,则 静联接的挤压强度条
件为,
4
[]j y j y
T
dhl
????
动联接的压强条件为,
4
[]
T
pp
dhl
??
MPa MPa
T
键联接的许用挤压应力和许用压强
经校核若联接强度不够, 可采取以下措施,
① 适当增加轮毂和键的长度, 但键长不宜大于 2.5d。
②用两个键相隔布置,考虑到载荷分布的不均匀性,
只能按 1.5个键作强度计算。
平键的强度校核
2.平键联接的选择和强度计算
15.1键联接(续)
15,2 花键联接
花键联接由具有周向均匀分布的多个键齿的花键轴
和具有同样数目键槽的轮毂组成,如图所示。
花键依靠键齿侧面的挤压传递转矩,由于是多齿传
递载荷,所以 承载能力强 。由于齿槽浅,故对轴的削弱
小,应力集中小,且 具有定心好和导向性能好 等优点,
但需要 专用设备加工,生产成本高 。
应用,花键联接适用于定心精度要求高, 载荷大
或经常滑移的联接中 。
按齿形分为,矩形花键 和 渐开线花键
矩形花键 齿形简单, 易于制造, 应用广泛 。
渐开线花键 齿根厚, 强度高, 加工工艺性好, 适
用于载荷较大及尺寸较大的联接 。
15,2 花键联接
15.3 销联接
用途,固定零件间的相互位置,并可传递不大的转矩,
也可作为安全装置中的过载剪断元件。
分类,按销的形状不同,可分为 圆柱销 和 圆锥销 。
圆柱销 利用过盈配合固定,多次拆卸会降低定位精度
和可靠性。
圆锥销 常用的锥度为 1:50,装配方便,定位精度高,
多次拆卸不会影响定位精度。