2.1 键连接的类型、特点与应用（课件）《机械基础》同步精品课堂（江苏凤凰教育出版社）

《机械基础》江苏凤凰教育出版社 同步精品课程——中职专业课 第二章 机械连接 第一节 键连接的类型、特点与应用（第1课时） 知识目标 掌握键连接的类型、特点与应用； 能力目标 能够学会导向平键连接与滑键连接； 情感目标 能够结合本节课所学知识，认识机械键连接的的分类。 学习目标 第二章 机械连接 导入情景 01 键的类型： 新知学习 02 一、键连接 通过键将轴与轴上零件连接在一起，实现周向固定，并传递转矩的连接称为键连接，如图所示。 新知学习 02 一、键连接 键连接结构简单、装拆方便、工作可靠，而且键已经标准化，无须另行设计，故在机械中得以广泛应用。 新知学习 02 一、键连接 常用的键有平键、半圆键、楔键、切向键和花键，由此构成的键连接分别称为平键连接、半圆键连接、楔键连接、切向键连接和花键连接等。 (一)键连接的类型、特点与应用 新知学习 02 一、键连接 1.平键连接 平键是矩形截面的连接件，置于轴和轴上零件的键槽内，键的两侧面为工作面，用以传递转矩。平键分普通平键、导向平键和滑键三类。 普通平键连接属于静连接，轴和轴上零件沿轴向没有相对移动。工作时靠键与键槽侧面的挤压来传递扭矩，键的上表面与轮毂键槽底面之间留有间隙，如图所示。 新知学习 02 一、键连接 1.平键连接 平键是矩形截面的连接件，置于轴和轴上零件的键槽内，键的两侧面为工作面，用以传递转矩。平键分普通平键、导向平键和滑键三类。 普通平键连接对中性良好，装拆方便，适用于高速、高精度和承受变载、冲击的场合，但不能实现轴上零件的轴向定位。 L——键长；d——轴的直径 b——键宽；t1——轴上键槽的深度 h——键高；t2——轮毂上键懵的深度 新知学习 02 一、键连接 1.平键连接 根据键的头部形状不同，普通平键有圆头(A型)、方头(B型)和单圆头(C型)三种形式 新知学习 02 一、键连接 1.平键连接 (2)导向平键连接与滑键连接。 导向平键连接和滑键连接都属于动连接，能够实现轴上零件的轴向移动。 导向平键如图所示，是一种较长的平键，有圆头(A型)和方头(B型)两种类型。 新知学习 02 一、键连接 1.平键连接 (2)导向平键连接与滑键连接。 导向平键用螺钉固定在轴上的键槽中，为了便于拆卸，在其中间部位制有起键螺孔。 导向平键与轮毂键槽采用间隙配合，轴上的传动零件则可沿键做轴向滑移。当零件滑移的距离较大时，因所需导向平键的长度过大，制造困难，故宜采用滑键，如图所示。 新知学习 02 一、键连接 1.平键连接 (2)导向平键连接与滑键连接。 滑键固定在轮毂上，随轮毂一起在轴上键槽中滑移，这样，只需在轴上铣出较长的键槽，而键可做得较短。 新知学习 02 一、键连接 2.半圆键连接 半圆键连接，如图所示，也是通过两侧面传递转矩，同样具有较好的对中性。半圆键在轴槽中能绕自身几何中心沿槽底圆弧摆动，以适应轮毂上键槽的斜度，特别适用于锥形轴与轮毂的连接。由于轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，因此只能传递较小的转矩，一般用于轻载连接。 新知学习 02 一、键连接 3.楔键连接 楔键分普通楔键和钩头楔键两种。普通楔键有圆头(A型)、方头(B型)和单圆头(C型)三种类型，如图所示。 新知学习 02 一、键连接 3.楔键连接 钩头楔键只有一种形式，如图所示。 新知学习 02 一、键连接 3.楔键连接 如图所示，楔键的上、下表面为工作面，上表面相对下表面有1:100的斜度，轮毂键槽底面也有1:100的斜度。 新知学习 02 一、键连接 3.楔键连接 楔键两侧面都不与键槽侧面接触，为非工作面。 把楔键打人轴与轴上零件之间的键槽，上、下表面间会产生很大的楔紧力。 工作时，楔键主要靠摩擦力传递转矩，并能承受单方向的轴向力。 01 02 新知学习 02 一、键连接 3.楔键连接 由于楔键会使轴和轮毂产生偏心，因此对中性差，在冲击和变载荷的作用下容易发生松脱。 楔键连接常用于定心精度要求不高、转速较低、承受单向轴向载荷的场合。 当不能从另一端将键打出时，应选用钩头楔键连接。 01 02 新知学习 02 一、键连接 4.切向键连接 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，轴和轮毂的键槽底面没有斜度，如图所示。 新知学习 02 一、键连接 4.切向键连接 装配时，一对键分别自轮毂两边打入，使两工作面分别与轴和轮毂上键槽底面压紧。工作时，切向键靠工作面的压紧作用传递转矩。一对切向键只能传递单向转矩，若需传递双向转矩，则采用两组切向键，互成120°~135°布置，如图所示。 新知学习 02 一、键连接 4.切向键连接 切向键连接对轴的削弱较严重，而且对中性差，常用于轴径较大(d>60mm)、精度要求不高、转速较低和传递转矩较大的场合，如大型带轮、大型飞轮、大型绞车轮等。 新知学习 02 一、键连接 5.花键连接 花键连接由外花键(轴)与内花键(轮毂孔)组成同轴偶件，依靠两零件上周向均布且齿数相同的键齿相互啮合构成。 新知学习 02 一、键连接 5.花键连接 (1)花键连接的特点及应用 花键连接的主要特点 但花键加工需要专用设备，成本高。 齿轴一体且齿槽浅、齿根应力集中小，且对轴的强度削弱较小； 花键齿侧面为工作面，花键齿较多、工作面积大、承载能力强； 键齿均匀分布，受力较均匀； 01 03 02 轴上零件对中性和导向性较好； 04 05 花键连接主要用于定心精度高、载荷大或经常滑移的连接。 新知学习 02 一、键连接 5.花键连接 (2)花键的类型 根据键齿形状的不同，常用的花键分为矩形花键和渐开线花键两类，渐开线花键连接中还有三角形花键连接的形式 新知学习 02 一、键连接 5.花键连接 (2)花键的类型 根据键齿形状的不同，常用的花键分为矩形花键和渐开线花键两类，渐开线花键连接中还有三角形花键连接的形式 新知学习 02 一、键连接 5.花键连接 矩形花键连接的定心方式有三种：小径(d)定心、大径(D)定心和齿侧(即键宽B)定心 课堂小结 03 小试牛刀 花键连接的主要工作面是（ ）。 A. 花键齿的顶面 B. 花键齿的侧面 C. 花键齿的底面 D. 花键齿的端面 答案：B 花键连接的主要工作面是花键齿的侧面。这是因为花键齿的侧面在啮合时能够承受较大的载荷，并且通过侧面的接触实现良好的对中性和导向性。其他选项（顶面、底面、端面）都不是主要的工作面。 小试牛刀 花键连接中，键齿均匀分布的优点是（ ）。 A. 提高加工精度 B. 增大工作面积 C. 受力较均匀 D. 减小齿根应力 答案：C 花键连接中，键齿均匀分布的优点是受力较均匀。键齿均匀分布可以确保载荷在各个齿上均匀分配，从而避免局部应力过大，提高连接的可靠性和寿命。其他选项虽然也是花键的优点，但不是键齿均匀分布直接带来的好处。 小试牛刀 渐开线花键连接中，除了矩形花键和渐开线花键外，还有一种常见的花键形式是（ ）。 A. 圆弧花键 B. 三角形花键 C. 梯形花键 D. 螺旋花键 答案：B 渐开线花键连接中，除了矩形花键和渐开线花键外，还有一种常见的花键形式是三角形花键。三角形花键具有较高的强度和良好的对中性，适用于一些特殊场合。其他选项（圆弧花键、梯形花键、螺旋花键）并不是常见的花键形式。 小试牛刀 花键连接对轴的强度影响较小，主要原因是（ ）。 A. 齿槽较深，应力分散 B. 齿轴一体，齿槽浅，齿根应力集中小 C. 齿数多，承载能力强 D. 加工精度高，应力集中小 答案：B 花键连接对轴的强度影响较小，主要原因是齿轴一体，齿槽浅，齿根应力集中小。这种结构设计使得花键在承载时不会对轴的强度造成较大的削弱，同时也能保证良好的力学性能。其他选项虽然也是花键的优点，但不是对轴强度影响较小的主要原因 小试牛刀 花键连接主要用于（ ）。 A. 定心精度要求低的连接 B. 载荷小且不经常滑移的连接 C. 定心精度高、载荷大或经常滑移的连接 D. 轴上零件对中性要求不高的连接 答案：C 花键连接主要用于定心精度高、载荷大或经常滑移的连接。这是因为花键连接具有承载能力强、对中性好、导向性好等优点，能够满足这些特殊工况的要求。其他选项描述的工况不符合花键连接的主要应用场景。 小试牛刀 切向键的斜度通常是（ ）。 A. 1:50 B. 1:100 C. 1:200 D. 1:500 答案：B 切向键的斜度通常是1:100。这是切向键设计的关键参数之一，斜度的选择直接影响键的装配和工作性能。1:100的斜度能够确保键在装配时能够顺利打入，并且在工作时能够通过压紧作用传递转矩。其他选项（1:50、1:200、1:500）不符合切向键的标准斜度。 小试牛刀 若需传递双向转矩，切向键的布置方式应为（ ）。 A. 两组切向键互成90°布置 B. 两组切向键互成120°~135°布置 C. 两组切向键互成180°布置 D. 两组切向键互成45°布置 答案：A 切向键的工作面是上、下两工作面互相平行。切向键的设计使得其上、下工作面在装配后与轴和轮毂的键槽底面压紧，通过这种压紧作用传递转矩。其他选项（斜面、键的侧面、键的端面）都不是切向键的主要工作面。 小试牛刀 在机械设计中，如果需要传递复杂的运动，应优先选择： A.低副 B.高副 C.滑动副 D.转动副 答案：B 若需传递双向转矩，切向键的布置方式应为两组切向键互成120°~135°布置。这种布置方式能够确保在两个方向上都能有效地传递转矩，同时避免因布置角度过小或过大而导致的受力不均匀或结构复杂。其他选项（互成90°、互成180°、互成45°）不符合传递双向转矩的最佳布置方式。 作业布置 04 1.简述切向键连接。 2.简述花键连接的特点。 3.简述花键的类型。 感谢观看 $$