第5章軸轂聯(lián)接

1、 軸轂聯(lián)接指的是軸與輪轂之間的聯(lián)接，其作軸轂聯(lián)接指的是軸與輪轂之間的聯(lián)接，其作用是實現(xiàn)周向固定以傳遞轉矩。其中有些聯(lián)接還用是實現(xiàn)周向固定以傳遞轉矩。其中有些聯(lián)接還能實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動的導向移能實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動的導向移動。常用的有鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接和過盈配合聯(lián)接動。常用的有鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接和過盈配合聯(lián)接等。銷聯(lián)接通常只傳遞很小的載荷。銷主要用來等。銷聯(lián)接通常只傳遞很小的載荷。銷主要用來固定零件的相互位置（定位），還可用來做安全固定零件的相互位置（定位），還可用來做安全裝置中的過載剪斷零件。裝置中的過載剪斷零件。一、鍵聯(lián)接的類型、特點和應用一、鍵聯(lián)接的類型、特點和應用鍵

2、聯(lián)接的主要類型有：平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接、楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接。 1平鍵聯(lián)接 普通平鍵聯(lián)接（GB/T 10962003）如圖5-la所示。鍵的兩側面是工作面，工作時，靠鍵同鍵槽側面的擠壓來傳遞轉矩，故鍵寬與鍵槽需配合。鍵的上表面和輪轂的鍵槽底面間留有間隙，不影響輪轂與軸的對中性。平鍵聯(lián)接具有結構簡單、裝拆方便、對中性好、加工方便等優(yōu)點，在沖擊、變載荷下不易松脫，故常用于精度和轉速較高或承受沖擊、變載荷的場合，但它不能實現(xiàn)軸上零件的軸向固定。 1）普通平鍵按端部形狀分，有圓頭（A型）、平頭（B型）及單圓頭（C型）三種。 圓頭平鍵宜放在軸上用指狀銑刀銑出的鍵槽中，故鍵槽兩端具有與鍵相同的形狀，鍵在鍵

3、槽中軸向固定良好。 平頭平鍵是放在用盤銑刀銑出的鍵槽中，軸上鍵槽端部的應力集中較小，但對于尺寸大的鍵，宜用緊定螺釘固定在軸上的鍵槽中，以防松動。 單圓頭平鍵常用于軸端與轂類零件的聯(lián)接。 2）當被聯(lián)接的轂類零件在工作過程中必須在軸上作軸向移動時（如變速箱中的滑移齒輪），則須采用導向平鍵或滑鍵。導向平鍵（圖5-2）是一種較長的平鍵，用螺釘固定在軸上的鍵槽中，為了拆卸方便，鍵上制有起鍵螺紋孔。 當零件需滑移的距離較大時，宜采用滑鍵（圖5-3）。圖5-2 導向平鍵聯(lián)接 圖5-3 滑鍵聯(lián)接 2半圓鍵聯(lián)接 半圓鍵聯(lián)接如圖5-4所示，也用于靜聯(lián)接，與平鍵一樣，鍵的兩側面為工作面，定心性好。軸上鍵槽用尺寸與半

4、圓鍵相同的半圓鍵槽銑刀銑出，因而鍵在槽中 能繞其幾何中心擺動以 適應輪轂中鍵槽的斜度， 故加工工藝性較好，裝配 方便，尤其適用于錐形軸 端與輪轂的聯(lián)接。缺點是 軸上鍵槽較深，對軸的強度削弱較大，故一般只用于輕載靜聯(lián)接中。 圖5-4 半圓鍵聯(lián)接 3楔鍵聯(lián)接 楔鍵聯(lián)接如圖5-5所示。楔鍵的工作面是上、下兩面，其上表面和輪轂鍵槽底面均具有1:100的斜度。 由于楔緊后會使軸和輪轂的配合產生偏心和偏斜，并在沖擊、變載荷下容易松脫，因而楔鍵僅適用于對定心精度要求不高、載荷平穩(wěn)的低速場合。 楔鍵分為普通楔鍵和鉤頭楔鍵兩種，普通楔鍵有圓頭、平頭和單圓頭三種型式。鉤頭楔鍵的鉤頭供拆卸用，安裝在軸端時，應注意加

5、裝防護罩。 a) b) c) 圖5-5 楔鍵聯(lián)接 a) 圓頭楔鍵 b) 平頭楔鍵 c) 鉤頭楔鍵 4切向鍵聯(lián)接 切向鍵聯(lián)接如圖5-6所示。切向鍵是由一對斜度為1:100的楔鍵組成。 用一個切向鍵時，只能傳遞單向轉矩；當要傳遞雙向轉矩時，必須用兩個切向鍵，一般兩個鍵槽互隔120布置。其優(yōu)點是承載能力很大，缺點是裝配后軸和轂的對中性差，鍵槽對軸的削弱較大，因此常用于直徑大于100 mm的軸上和低速、重載、定心精度要求不高的場合，例如大型礦山機械的軸轂聯(lián)接。 a) b) 圖5-6 切向鍵聯(lián)接 a) 單向傳動 b) 雙向傳動二、鍵的選擇和鍵聯(lián)接的強度計算二、鍵的選擇和鍵聯(lián)接的強度計算 鍵為標準件，設計

6、鍵聯(lián)接時，應先根據鍵聯(lián)接的結構特點、使用要求和工作條件來選擇鍵的類型；然后按鍵的標準規(guī)格和強度要求來確定鍵的尺寸。 1鍵的尺寸選擇 鍵的主要尺寸為鍵寬b、鍵高h與長度L。鍵的截面尺寸bh按軸的直徑d由標準中選定。所選定的鍵長亦應符合標準規(guī)定的長度系列。普通平鍵和普通楔鍵的主要尺寸見表5-1。軸的直徑d6868810810101210121217121717221722223022303038303838443844鍵寬b鍵高h2 22 23 33 34 44 45 55 56 66 68 87 710108 812128 8軸的直徑d445044505058505858655865657565

7、7575857585859585959511095110110130110130鍵寬b鍵高h14149 916161010181811112020121222221414252514142828161632321818鍵的長度系列L6 6，8 8，1010，1212，1414，1616，1818，2020，2222，2525，2828，3232，3636，4040，4545，5050，5656，6363，7070，8080，9090，100100，110110，125125，140140，180180，200200，220220，250250，表表5-1 5-1 普通平鍵和普通楔鍵的主要尺寸普

8、通平鍵和普通楔鍵的主要尺寸 2鍵聯(lián)接強度計算 用于靜聯(lián)接的普通平鍵聯(lián)接，其主要失效形式是壓潰。 用于動聯(lián)接的導向平鍵聯(lián)接和滑鍵聯(lián)接，其主要失效形式過度磨損。 因此，對于平鍵聯(lián)接通常只按工作面上的擠壓強度和磨損強度計算。 圖5-7 平鍵聯(lián)接受力情況 普通平鍵聯(lián)接的強度條件為2ppkdlT 導向平鍵聯(lián)接和滑鍵聯(lián)接的強度條件為 l 鍵的工作長度，圓頭平鍵lLb，平頭平鍵lL，這里L為鍵 的公稱長度；b為鍵的寬度。 鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應力。 p鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用壓力。2pkdlTpp表5-2 鍵聯(lián)接的許用擠壓應力、許用壓力許用值聯(lián)接工作方式鍵或轂、軸的材料載 荷 性 質

9、靜載荷輕微沖擊沖擊 MPa靜聯(lián)接鋼1201501001206090鑄鐵708050603045pMPa動聯(lián)接鋼504030p 在進行強度校核后，如果強度不夠時，可采用雙鍵。這時應考慮鍵的合理布置。兩個平鍵最好布置在沿周向相隔180，考慮到兩鍵上載荷分配的不均勻性，在強度校核中只按1.5個鍵計算。例題例題5-15-1 設計一蝸輪與軸的鍵聯(lián)接，蝸輪安裝在兩支承點之間，已知蝸輪傳遞的功率P=8.5kW，轉速n=75r/min,載荷穩(wěn)定。軸徑d=65mm，輪轂寬度為85mm。軸的材料45鋼，蝸輪輪轂材料為HT250。 解解 1. 選擇鍵聯(lián)接的類型 因蝸輪工作時對中性要求較高，應選用平鍵聯(lián)接。由于蝸輪不

10、在軸端，故選用圓頭普通平鍵（A型）。 2. 確定鍵的尺寸 根據d=65 mm從表5-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度b=18 mm，高度h=11 mm。由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長L80 mm（比輪轂寬度小些）。 3. 校核鍵聯(lián)接的強度 鍵、軸的材料都是鋼，輪轂的材料為HT250，由表5-2查得許用擠壓應力 =7080 MPa。pl 鍵的標記為：鍵1880 GB/T 10962003（一般A型鍵可不標出“A”，對于B型或C型鍵，須將“鍵”標為“鍵B”或“鍵C”）。鍵的工作長度lLb=（8018）=62mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k0.5h0.5115.5 mm,轉矩T=9.55106 =9

11、.55106 =1082333Nmm。由式（5-1）可得 可見聯(lián)接的擠壓強度不夠?？紤]到相差較大，因此改用雙鍵，相隔180布置。雙鍵的工作長度 =1.562=93 mm。由式（5-1）可得755 . 8nP 一、花鍵聯(lián)接的類型、特點和應用一、花鍵聯(lián)接的類型、特點和應用 花鍵聯(lián)接是由鍵與軸做成一體的外花鍵和具有相應凹槽的內花鍵組成。 1）齒數(shù)較多，總接觸面積較大，因而可承受較大的載荷。 2）因槽較淺，齒根處應力集中較小，軸與轂的強度削弱較少。 3）軸上零件與軸的對中性（這對高速及精密機器很重要）和導向性較好（這對動聯(lián)接很重要）。 4）可用磨削的方法提高加工精度及聯(lián)接質量。 其缺點是齒根仍有應力集

12、中；加工時需用專門設備，量具、刃具，成本較高?；ㄦI聯(lián)接按齒形不同可分為：矩形花鍵聯(lián)接（圖花鍵聯(lián)接按齒形不同可分為：矩形花鍵聯(lián)接（圖5-85-8）和漸開線花鍵聯(lián)接。）和漸開線花鍵聯(lián)接。 圖5-8 矩形花鍵聯(lián)接 圖5-9 漸開線花鍵聯(lián)接 二、花鍵聯(lián)接強度計算二、花鍵聯(lián)接強度計算 花鍵聯(lián)接的受力情況如圖5-10所示。其主要失效形式是工作面被壓潰（靜聯(lián)接）或工作面過度磨損（動聯(lián)接）。因此，靜聯(lián)接通常按工作面上的擠壓應力進行強度計算，動聯(lián)接則按工作面上的壓力進行條件性的強度計算。 計算時，假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，每個齒工作面上壓力的合力F作用在平均直徑dm處（圖5-10），即傳遞的轉矩TzFdm

13、/2，并引入系數(shù)來考慮實際載荷在各花鍵齒上分配不均的影響，則花鍵聯(lián)接的強度條件為 圖5-10 花鍵聯(lián)接受力情況 靜聯(lián)接 動聯(lián)接 2pmpzhldT2pzhldTpm式中 載荷分配不均系數(shù)，與齒數(shù)多少有關，一般取 =0.7 0.8； h 花鍵齒側面的工作高度，矩形花鍵， ，此處D 為外花鍵的大徑，d為內花鍵的小徑，C為倒角尺寸；漸開線花鍵，h=m；三角形花鍵，h=0.8 rn，m為模數(shù)； dm 花鍵的平均直徑，矩形花鍵， ;漸開線花鍵，dm= di，di為分度圓直徑，單位為mm 花鍵聯(lián)接的許用擠壓應力; p花鍵聯(lián)接的許用壓力。CdDh222dDdmp許用值聯(lián)接工作方式使用和制造情況齒面未經熱處理

14、齒面經熱處理 靜聯(lián)接不良中等良好355060100801204070100140120200p 空載下移動的動聯(lián)接不良中等良好152020302540203530604070 在載荷作用下移動的動聯(lián)接不良中等良好3105151020 p銷主要用于定位，即固定兩零件之間的相對位置的銷，稱為定位銷；當用于聯(lián)接且傳遞不大的載荷的銷，稱為聯(lián)接銷；用作安全裝置中的過載剪斷元件的銷，稱為安全銷。 銷可分為如圓柱銷、圓錐銷、槽銷、銷軸和開口銷等，這些銷均已標準化。 圓柱銷利用微量過盈配合固定在鉸制銷孔中，經多次裝拆會降低其定位精度和可靠性。 圓錐銷具有1：50的錐度，在受橫向力時可以自鎖。它安裝方便，定位精

15、度高，可多次裝拆而不影響定位精度。 端部帶螺紋的圓錐銷可用于盲孔或拆卸困難的場合。開尾圓錐銷適用于有沖擊、振動的場合。 銷常用材料為35、45鋼。 槽銷用彈簧鋼制造并經輾壓或模鍛而成，其外表面有三條縱向溝槽（圖5-16），將槽銷打入銷孔后，由于材料的彈性使銷擠緊在銷孔中，不易松脫，因而能承受振動和變載荷。圓柱銷圓錐銷內螺紋圓錐銷 圖5-14 端部帶螺紋的圓錐銷 a）螺尾圓錐銷 b）內螺紋圓錐銷 圖5-16 槽銷及其應用圖5-15 開尾圓錐銷 銷軸用于兩零件的鉸接處，構成鉸鏈聯(lián)接（圖5-17）。銷軸通常用開口銷鎖定，工作可靠，拆卸方便。 圖5-17 銷軸聯(lián)接 圖5-18 開口銷 開口銷如圖5-18所示。裝配時，將尾部分開，以防脫出。開口銷常用Q235、10