《机械基础》机械零件（2）（讲义）河北省机械类专业 考点讲练测

编写说明：《机械类专业考点讲练测》专辑，是依据河北省普通高校对口考试大纲（专业课）——机械类的考试范围与要求编写的。紧密围绕机械类专业考纲所涉及的三门高考课程的20个考点，精心编撰了42套讲练测。每套讲练测的内容均涵盖考点解读、思维导图、知识梳理、概念回顾、概念强化题、高考真题或高考模拟题、课堂练习、课堂小结以及课后测验等九个环节。 本讲属于《机械类专业考点讲练测》的10套，包含讲义、课件以及测验这三个教学文件，且与之配套使用的还有河北省《机械类考纲百套卷》。欢迎各位老师下载使用，并敬请给予宝贵建议。 河北省《机械类专业考点讲练测》 【机械基础】 10.机械零件（2） 讲义 [考纲要求] 1．掌握键和销的作用、类型和特点及普通平键的标记。 2. 了解联轴器、离合器的分类及功用。 [思维导图] [知识梳理] 键连接和销连接 一、键连接 (一)键连接分类、作用及特点 1.分类 根据键在连接时的松紧状态不同,键连接可分为松键连接和紧键连接。松键连接包括平键连接、半圆键连接和花键连接等,紧键连接包括楔键连接和切向键连接 2.键连接的作用 键连接主要用作轴上零件的周向固定并传递转矩,有的可使轴上零件沿轴向移动时起导向作用。 3.键连接的特点 键连接具有结构简单、拆装方便、工作可靠及标准化等特点。 (二)平键连接 普通平键连接是最常见的连接方式,适用于高精度、高速或承受变载、冲击的场合。普通平键采用基轴制配合。键的两侧面是工作面,两侧面与轴和轮毂紧密接触,借以传递扭矩。根据用途不同,平键分为普通平键、导向平键、滑键等。 1.普通平键 (1)普通平键的分类 按键的端部形状不同,可分为圆头(A型)、方头(B型)和单圆头(C型)三种形式。A 型键(圆头)定位好,在键槽中不会发生轴向移动,因而应用最广。B型键的键槽应力集中小,C型键用于轴端。 (2)普通平键的标记 普通平键的标记形式为:标准号 键型键宽x键高x键长 标记示例GB/T 1096键16x10x100 表示键宽为 16 mm、键高为 10 mm、键长为 100 mm 的 A 型普通平键。 标准规定:在普通平键标记中 A型键的键型可省略不标,而B型、C型键的键型必须标出。 2. 导向平键 当轮毂需要在轴上沿轴向移动时可采用导向平键或滑键连接。导向平键比普通平键长,为防止松动,通常用紧定螺钉固定在轴上的键槽中,键与轮毂槽采用间隙配合,为便于拆卸,键上设有起键螺孔。轮毂可沿轴向滑动。导向平键常用于轴上零件移动量不大的场合,如机床变速箱中的滑移齿轮。导向平键有A、B两种型式。 3.滑键 滑键固定在轮毂上,轮毂带动滑键在轴上的键槽中做轴向滑移。键长不受滑动距离的限制只需在轴上铣出较长的键槽,而键可做得较短。 4.平键连接的选用 ① 根据键连接的工作要求和使用特点选择键连接的类型。 ②根据轴的公称直径选择平键的截面尺寸、键宽和键高。 ③根据轮毂选择键长,键长应符合标准长度系列。 ④校核平键连接的强度。 (三)半圆键 半圆键上表面为一平面,下表面为半圆弧面,两侧面平行,有较好的对中性。半圆键可在轴上的键槽中绕槽底圆弧摆动,其连接形式与平键相同,但较平键制造方便,拆装容易,尤其适用于带锥度轴与轮毂的连接;其缺点是削弱了轴的强度,一般用于轻载或辅助性连接。 (四)花键 花键连接多用于重载和要求对中性好的场合,尤其适用于经常滑动的连接。按齿形不同,花键连接分为矩形花键连接和渐开线花键连接。 (五)楔键 楔键分为普通楔键和钩头楔键。钩头楔键用于不能从一端将楔键打出的场合,钩头供拆卸用。楔键的上、下面为工作面。楔键连接能使轴上零件轴向固定,并能使零件承受单方向的轴向力。楔键连接的对中性差,在冲击和变载荷的作用下容易发生松脱现象。常用于定心精度要求不高、载荷平稳和低速的场合。 (六)切向键 切向键由一对具有1:100斜度的楔键沿斜面拼合而成,其上、下两工作面互相平行。用于传递转矩大、对中性要求不高的场合。采用一组切向键只能传递单方向的转矩,传递双向转矩时必须采用两组切向键,两键相隔120°~135°。 二、销连接 1.销的作用 销连接主要用于确定零件之间的相对位置,传递动力和转矩,也用于轴与的连接或其他零件的连接,还可以作为安全装置中的过载剪断零件。 2.销的分类 (1)销按作用分为定位销、连接销和安全销。 ① 定位销一般只受很小的载荷,其直径按结构确定,数目不少于2个。 ②)连接销能传递较小的载荷,其直径亦按结构及经验确定,必要时校核其挤压和剪切强度 ③安全销的直径按销的剪切强度计算,当过载20%~30%时即被剪断。 (2)销按形状分为圆柱销、圆锥销和异形销三类。 ① 圆柱销靠过盈与销孔配合,不宜经常装拆,主要用于定位,也用作连接销和安全销。 ② 圆锥销具有1:50 的锥度,小端直径为标准值,自锁性能好,定位精度高,主要用于定位也可作为连接销。 圆柱销和圆锥销均有带螺纹和不带螺纹两种形式。销的具体参数已标准化。需要经常拆装的场合不宜采用圆柱销。圆柱销和圆锥销的销孔均需铰制。 ③ 异形销种类很多,其中开口销工作可靠,拆卸方便,常与槽形螺母合用,锁定螺纹连接件。 联轴器、离合器、制动器 一、联轴器 联轴器是机械传动中的常用部件,其功用是连接两传动轴,使其一起转动并传递转矩,有时也可作为安全装置。用联轴器连接的两传动轴在机器工作时不能分离,只有在机器停止运转后用拆卸的方法才能将它们分开。联轴器按结构特点不同可分为:刚性联轴器、挠性联轴器、安全联轴器。 1.刚性联轴器 这类联轴器结构简单,制造容易,成本较低,承载能力大,但没有补偿轴线偏移的能力,对中性要求高,一般用于平稳载荷、转速稳定、两轴对中良好的场合。常用的刚性联轴器有凸缘联轴器和套筒联轴器。 2.挠性联轴器 (1)无弹性元件挠性联轴器 ① 滑块联轴器:可适当补偿两轴间的偏移,结构简单,尺寸小。需定期在榫槽间施加润滑 剂。只适用于低速、冲击小的场合。 ②万向联轴器:它由两个万向接头及一个十字销通过刚性铰接而构成,故又称铰链联轴器。它广泛用于两轴中心线相交成较大角度(可达45°)的连接。为完全消除万向节中从动轴变速传动的缺点,常将两个万向节成对串联使用。 ③ 齿式联轴器:利用内外齿啮合以实现两轴连接。齿式联轴器外廓尺寸紧凑,传递转矩大可补偿综合偏移;缺点是制造成本高,安装精度高,需要润滑。适用于高速、重载、起动频繁和经常正反转的场合。 (2)带弹性元件的挠性联轴器 1)非金属弹性元件联轴器 ① 弹性套柱销联轴器:制造方便,适用于起动频繁的高、中、小转矩传动。 ②弹性柱销联轴器:在使用中,为防止柱销滑出设有挡板。适用于起动和换向频繁的转矩较大的中低速传动。 2)金属弹性元件联轴器:金属弹性元件联轴器以蛇形弹簧联轴器应用最多,其突出特点是补偿偏移能力强,适用于大功率的机械传动。 3.安全联轴器 安全联轴器是靠连接件折断、分离或打滑使连接中断或限制转矩的传递,从而保护重要机件不致损坏。这种联轴器要求工作必须准确可靠。 以上联轴器在使用中根据工作载荷的大小和性质、转速高低,两轴相对偏移的大小,工作环境状况,制造、拆装、维护的成本等方面综合考虑,选择合适的类型。如载荷平稳,转速恒定,低速时宜选用刚性联轴器;高速变载、频繁启动、经常正反转时宜选用有弹性元件的挠性联轴器。 二、离合器 离合器在机器运转过程中可以随时进行接合和分离,以满足机器变速、换向、空载启动、过载保护等方面的要求。日常应用较广的有牙嵌离合器、摩擦式离合器和安全离合器三种。 1.牙嵌离合器 牙嵌离合器是利用特殊形状的牙、齿、键等相互嵌合来传递扭矩的。牙嵌离合器的结构简单,主、从动轴能同步回转,外形尺寸小,传递扭矩大,在嵌合时有刚性冲击,适用在停机或低速接合时。 2.摩擦式离合器摩擦式离合器靠摩擦副传递扭矩,根据摩擦片的数量分单片式和多片式离合器。(1)单片摩擦式离合器:特点是分离彻底,散热良好,但径向尺寸大。(2)多片圆盘摩擦式离合器:多个摩擦片叠加在一起,这种离合器分离性差、散热不好、各片受力不均,但径向尺寸小,传递扭矩大。 3.安全离合器 用于当机器过载时自动脱开,机器受载恢复正常后,自动接合。 三、制动器 制动器是利用摩擦副中产生的摩擦力矩来实现制动的。制动器常安装在机器的高速轴上这样需要的制动力矩小,可减小制动器的尺寸。制动器的种类很多,常用的制动器有锥形制动器、带式制动器、电磁制动器和盘式制动器。 [师生互动] 1. 简述键和销的作用？ 【答案】：键连接主要用作轴上零件的周向固定并传递转矩,有的可使轴上零件沿轴向移动时起导向作用。 销连接主要用于确定零件之间的相对位置,传递动力和转矩,也用于轴与的连接或其他零件的连接,还可以作为安全装置中的过载剪断零件。 2. 简述键的类型以及各自特点？ 【答案】根据键在连接时的松紧状态不同,键连接可分为松键连接和紧键连接。松键连接包括平键连接、半圆键连接和花键连接等,紧键连接包括楔键连接和切向键连接。键连接具有结构简单、拆装方便、工作可靠及标准化等特点。 3. 普通平键怎么分类，如何标记？ 【答案】(1)普通平键的分类 按键的端部形状不同,可分为圆头(A型)、方头(B型)和单圆头(C型)三种形式。A 型键(圆头)定位好,在键槽中不会发生轴向移动,因而应用最广。B型键的键槽应力集中小,C型键用于轴端。 (2)普通平键的标记 普通平键的标记形式为:标准号 键型键宽x键高x键长 标记示例GB/T 1096键16x10x100 表示键宽为 16 mm、键高为 10 mm、键长为 100 mm 的 A 型普通平键。 标准规定:在普通平键标记中 A型键的键型可省略不标,而B型、C型键的键型必须标出。 4.联轴器、离合器怎么分类？ 【答案】联轴器是机械传动中的常用部件,其功用是连接两传动轴,使其一起转动并传递转矩,有时也可作为安全装置。用联轴器连接的两传动轴在机器工作时不能分离,只有在机器停止运转后用拆卸的方法才能将它们分开。联轴器按结构特点不同可分为:刚性联轴器、挠性联轴器、安全联轴器。 离合器在机器运转过程中可以随时进行接合和分离,以满足机器变速、换向、空载启动、过载保护等方面的要求。日常应用较广的有牙嵌离合器、摩擦式离合器和安全离合器三种。 5.联轴器、离合器有何功用？ 【答案】联轴器是机械传动中的常用部件,其功用是连接两传动轴,使其一起转动并传递转矩,有时也可作为安全装置。用联轴器连接的两传动轴在机器工作时不能分离,只有在机器停止运转后用拆卸的方法才能将它们分开；离合器在机器运转过程中可以随时进行接合和分离,以满足机器变速、换向、空载启动、过载保护等方面的要求。 [概念强化] 1.圆柱销和圆锥销都是靠过盈配合固定在销孔中的。( ) 【答案】× 2.圆锥销的平均值直径为标准值。( ) 【答案】× 3.半圆键的工作表面为____面，工作中主要受_____变形和_____变形。 【答案】两侧 剪切 挤压 4、平键的长度通常由_____、确定，横截面尺寸通常由_____确定。 【答案】轮毂长 轴径 5.普通平键标记键16×100GBl096—79中，16代表____，100代表____，它的型号是____型。 【答案】键宽 键公称长 A 6.GB/T1096键B 16x10x100键是指（ ） A.平头普通平键 B.圆头普通平键 C.单圆头普通平键 D.半圆键 【答案】A 7、普通平键连接的主要用途是便轴与轮载之间( ） A.沿轴向固定并传递轴向力 C.沿周向固定并传递转矩 B.沿轴向可作相对滑动并具有导向作用 D.安装与拆卸方便 【答案】C 8.滑移齿轮和轴的周向连接可采用( ) A.半圆键连接 B. 楔键连接 C.导向平键连接 D.普通平键连接 【答案】C [高考模拟] 1.（单项选择题）联轴器和离合器的主要作用是( ) A.连接两轴一同旋转并传递转矩 B.补偿两轴的相对位移 C.防止机器发生过载 D.缓和冲击,减小振动 【答案】A 2.（单项选择题）用于两轴交叉传动的联轴器可选用( ) A.固定式联轴器 B.弹性联轴器 C.十字滑块联轴器 D.万向联轴器 【答案】D 3.（单项选择题）用于正反转启动频繁场合的联轴器是( ) A. 滑块联轴器 B.弹性柱销联轴器 C.安全联轴器 D.万向联轴器 【答案】A 4.（单项选择题）普通平键联接的主要用途是使轴与轮毂之间( ) A．沿轴向固定并传递轴向力 B．沿轴向可作相对滑动并具有导向作用 C．安装与拆卸方便 D．沿周向固定并传递转矩 【答案】D 5.（单项选择题）标准平键的承载能力取决于（ ） A．键的剪切强度 B．键的弯曲强度 C.键连接工作表面挤压强度 D．轮毂的挤压强度 【答案】C 6.（填空题）普通平键的工作面是____面，楔键的工作面是____面。 【答案】两侧 上下 7.（填空题）如需在同一轴段安装一对半圆键时，应将它们布置在_____。 【答案】同一母线上 8、（填空题）当轴上零件需在轴上作距离较短的相对滑动，且传递转矩不大时，应用_____键联接；当传递转矩较大，且对中性要求高时，应用____键联接。 【答案】导向平键 花键 9.（填空题）平键的剖面尺寸通常是根据______选择；长度尺寸主要是根据______选择。 【答案】轴的直径 轮毂长度 10.（填空题）导向平键和滑键用于______连接，主要失效形式是______，这种连接的强度条件是 ______。 【答案】动 工作面的过度磨损 耐磨性条件p≤[p] 11.（填空题）平键连接中，______面是工作面；楔形键连接中，______是工作平面。平键连接中， ______﹑______用于动连接。 【答案】键两侧面 上﹑下两表面 导向平键 滑键 12.(简答题）某减速器输出轴上装有联轴器，用图所示A型平键联接。已知输出轴直 径为60 mm，输出转矩为1200 N·m，键的许用挤压应力为150MPa，试校核 键的强度。 【答案】对于A型平键联接，键的接触长度为l=L一b=70—18=52mm，由轴径为 60mm，查表可得h=11mm，于是该键的挤压应力为： =/=139.86MPa<150MPa=[] 13.(简答题）图所示转轴上直齿圆柱齿轮采用平键联接。已知传递功率P=5.5kW，转速n=200r／min，联接处轴及轮毂尺寸如图所示，工作时有轻微振动，齿轮用锻钢制造并经热处理。试确定键联接的尺寸，并校核其联接强度。 附：取平键bh=16，其长度系列(mm)…56，63，70，80… 【答案】平键A型 由图，取L=70mm 键的工作长度l=L-b=70-16=54mm T=9.55×106=262.6N∙m =38.9MPa安全。 [课堂练习] 1.（单项选择题）矩形花键联接常采用的定心方式是（ ） A．按大径定心 B．按侧面(齿宽)定心 C．按小径定心 D．按大径和小径共同定心 【答案】C 2.（单项选择题）设计键连接时，键的截面尺寸b×h通常根据（ ）由标准中选择。 A.传递转矩的大小 B.传递功率的大小 C.轴的直径 D.键宽 【答案】C 3.（单项选择题）标准平键的承载能力通常取决于( ) 。 A. 键的剪切强度 B. 键的弯曲强度 C. 键联接工作表面挤压强度 D. 轮毂的挤压强度 【答案】C 4.（填空题）一般情况下平键用于静联接其失效是工作面____，用于动联接则失效是工作面_____。 【答案】压溃、磨损或挤压 磨损或压溃、过度磨损 5.（填空题）普通平键标记键16 100 GB/T 1096－2003中，16代表____，100代表_____。它常用作轴 毂连接的_____向固定。 【答案】键宽 公称长度 周 6.（简答题）平键联接、半圆键联接、楔键联接和切向键联接各自的失效形式是什么？静联接和动联接校核计算有何不同？ 【答案】平键用于静联接时失效形式为压溃和剪断，用于动联接时为磨损。半圆键的失效形式为压溃和剪断。楔键和切向键的失效形式为压溃。 静联接校核计算挤压强度（[），动联接校核计算压强（p≤[p]） 7、（简答题）普通平键的公称长度L与工作长度l之间有什么关系？ 【答案】圆头平键工作长度l = L- b；方头平键的工作长度l = L；单圆头平键l = L -b/2 [课堂小结] 1、 键连接和销连接 1、 键连接分类、作用及特点 2、 轴的作用分类 2、 联轴器、离合器、制动器 1、 联轴器分类 2、 离合器分类 3、 制动器 学科网（北京）股份有限公司 $$