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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510),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: 动联接的压强条件为 :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:适当增加轮毂和键的长度,但键长不宜大于2.5d 。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。
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