8.1键连接(课件）《机械基础--学做一体化》同步教学（西安电子科技大学出版社）

任务八 各种连接的选择与计算 8.1 键连接 8.2 联轴器 8.3 其他连接简介 任务八 各种连接的选择与计算 　　连接可以分为可拆连接和不可拆连接。可拆连接是指连接拆开时，不会损坏连接件和被连接件，如图8-1(a)所示的螺纹连接等。不可拆连接是指连接拆开时，会损坏连接件或被连接件，如铆接、焊接和黏接等。机械连接还可分为动连接和静连接。在机器工作时，被连接零件间可以有相对运动的称为动连接，如各种运动副、变速器中滑移齿轮的连接。反之，称为静连接，如图8-1(b)所示轴与零件的连接。 任务八 各种连接的选择与计算 图8-1 连接示例 任务八 各种连接的选择与计算 8.1　键　连　接 8.1.1　松键连接 　　1. 平键连接 　　如图8-2(a)所示，这种平键连接结构简单，装拆方便，对中性好，应用较广泛。但它不能承受轴向力，故对轴上零件不能起到轴向固定作用。按用途不同，平键可以分为普通平键、导向平键和滑键三种。普通平键用于静连接，导向平键和滑键用于动连接。 任务八 各种连接的选择与计算 图8-2　普通平键连接 任务八 各种连接的选择与计算 　　(1) 普通平键。普通平键应用最广。按键的端部形状可分为圆头(A型)、方头(B型)和单圆头(C型)三种，如图8-2(b)、(c)、(d)所示。平键连接和键槽尺寸见表8.1。 　　如图8-2(b)所示，采用圆头平键时，键在轴的键槽中固定良好，但轴上键槽端部的应力集中较大。采用方头平键时，键槽两端的应力集中较小，但键在轴上的轴向固定不好；当键的尺寸较大时，需用紧定螺钉将键压紧在轴上的键槽中(见图8-2(c))。单圆头平键常用于轴端与轮毂的连接(见图8-2(d))。 任务八 各种连接的选择与计算 任务八 各种连接的选择与计算 任务八 各种连接的选择与计算 　　(2) 导向平键。导向平键是一种较长的平键，用螺钉固定在轴槽中，为了便于拆装，在键上制有起键螺孔，见图8-3。键与轮毂采用间隙配合，轮毂可沿键做轴向滑移，常用于变速器中的滑移齿轮与轴的连接。 图8-3 导向平键连接 任务八 各种连接的选择与计算 　　(3) 滑键。当轴上滑移距离较大时(如台钻主轴与带轮的连接等)，因为当滑移距离较大时，用过长的平键，制造困难。滑键(见图8-4)固定在轮毂上，轮毂带动滑键在轴槽中做轴向移动，因而需要在轴上加工长的键槽。 任务八 各种连接的选择与计算 图8-4 滑键连接 任务八 各种连接的选择与计算 　　2. 半圆键连接 　　如图8-5所示，半圆键用于静连接，它靠键的两个侧面传递转矩。键在轴槽中能绕其几何中心摆动，以适应轮毂槽由于加工误差所造成的斜度。半圆键连接的优点是轴槽的加工工艺性较好，装配方便；半圆键连接的缺点是轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，一般只宜用于轻载，尤其适用于锥形轴端的连接。 任务八 各种连接的选择与计算 图8-5 半圆键连接 任务八 各种连接的选择与计算 8.1.2　紧键连接 　　1. 楔键连接 　　楔键连接用于静连接，如图8-6所示。楔键的上表面和与它配合的轮毂槽底面均有1∶100的斜度。装配后，键的上、下表面与毂和轴上键槽的底面压紧，因此，键的上下表面为工作面，键的两侧面与键槽都留有间隙。工作时，靠键楔紧的摩擦力来传递转矩，同时还能承受单向轴向载荷。楔键由于装配楔键时破坏了轴与轮毂的对中性；另外，在冲击、振动和承受变载荷时易产生松动。因此楔键连接仅适用于对传动精度要求不高、低速和载荷平稳的场合。 任务八 各种连接的选择与计算 图8-6　楔键连接 任务八 各种连接的选择与计算 　　2. 切向键连接 　　切向键是由一对普通楔键组成，如图8-7所示。装配后两键的斜面相互贴合，共同楔紧在轴毂和轴之间，键的上、下两平行窄面是工作面，依靠其与轴和轮毂的挤压传递单向转矩。当要传递双向转矩时，须用两对互成120°～130°的切向键。切向键连接主要用于对中要求不高，轴径大于100 mm而载荷很大的重型机械。 任务八 各种连接的选择与计算 图8-7　切向键连接 任务八 各种连接的选择与计算 8.1.3　平键连接的选用和强度计算 　　1. 键类型的选择 　　选择键的类型时应考虑的因素有：对中性要求；传递转矩的大小；轮毂是否需要沿轴向滑移及滑移距离的大小；键在轴的中部或端部等。 　　2. 键尺寸的选择 　　平键的主要尺寸为键宽b、键高h和键长L。设计时，根据轴的直径从标准中(见表8.1)选取平键的宽度b和高度h；键长L略短于轮毂的宽度(一般比轮毂宽度短5～10 mm)，并须符合标准中规定的长度系列。 任务八 各种连接的选择与计算 　　3. 平键的强度校核 　　平键连接工件时的受力情况如图8-8所示，键受到剪切和挤压的作用。实践证明，标准平键连接，其主要失效形式是键、轴和轮毂中强度较弱的工作表面被压溃(对静连接) 或磨损(对动连接)。因此，通常只需校核挤压强度(对静连接)或压强(对动连接)即可。 任务八 各种连接的选择与计算 图8-8 平键连接的受力分析 任务八 各种连接的选择与计算 　　设载荷沿键长均匀分布，则挤压强度条件为 式中，l为平键的轴向工作长度：A型l = L - b，B型l = L，C型l = L - b/2；T为轴上传递的转矩(N·mm)；d为轴的直径(mm)；h为键的高度(mm)；[σp]为键、轴和轮毂中挤压强度最低的材料的许用应力(MPa)，见表8.2。 任务八 各种连接的选择与计算 任务八 各种连接的选择与计算 　　如校核结果连接的强度不够，则可采取以下措施： 　　(1) 适当增加轮毂和键的长度，但键长不宜超过2.5d。 　　(2) 用两个键按相隔180°布置，考虑到载荷在两个键上分布的不均匀性，在进行强度计算时，只按1.5个键计算。 任务八 各种连接的选择与计算 　　例8.1 已知齿轮减速器输出轴与齿轮之间键连接，传递的转矩T = 700 N·m，轴的直径d = 60 mm，轮毂宽B = 85 mm，载荷有轻微冲击，齿轮材料为铸钢。试设计该键连接。 　　解 (1) 类型选择：为保证齿轮传动啮合良好，要求轴毂对中性好，故选用A型普通平键。 　　(2) 尺寸选择：按轴径d = 60 mm，查表8.1选择键的尺寸b × h = 18 × 11；根据轮毂宽B = 85 mm，取键长L = 80 mm。 任务八 各种连接的选择与计算 　　(3) 强度校核：查表8.2得[σp] = 100～120 MPa。 故所选键连接的强度足够。 　　标记为：键18 × 80 GB/T 1096—2003。 任务八 各种连接的选择与计算 $$