《机械设计基础 》课件第9章.pptVIP

4．平键联接的强度计算

平键是标准件，选用时首先根据轴径d从键的标准(GB/T1095—2003、GB/T1096—2003)中查取键的截面尺寸b×h(键宽×键高)，然后根据轮毂宽度B从标准中选取键的长度L(为减小或避免沿键长方向载荷分布不均匀，通常取最大键长Lmax≤(1.6～1.8)d)。

必要时应进行强度校核。图9-36平键联接受力平键联接的主要失效形式对静联接来讲是较弱零件(一般为轮毂)的工作面被压溃；对动联接(如导向键联接)来讲是较弱零件工作面的过度磨损。除非严重过载，一般不会出现键的剪断(如图9-36所示，沿a—a面剪断)。因此，平键联接一般只需进行挤压强度计算或耐磨性计算。(9-32)假设载荷为均匀分布，由图9-36可得平键联接的强度条件为挤压强度条件(静联接)：耐磨性条件(动联接):(9-33)式中，［σp］、［p］分别为许用挤压应力和许用压强，见表9-11；l为键的工作长度，A型键l＝L－b，B型键l＝L，C型键l＝L－0.5b。

若发现强度不足，可适当增大键的工作长度或采用双键(按180°布置)。考虑到载荷分布的不均匀性，在强度校核中双键只能按1.5个键计算。表9-11键联接的许用挤压应力和许用压强MPa9.11.2花键联接

在轴和毂孔上制出均匀分布的多个键齿、键槽，齿、槽相互配合所构成的联接称为花键联接，如图9-37所示。与平键联接相比花键联接具有以下优点：齿槽较浅，齿根应力集中小，对轴的强度削弱较小；多齿承载，承载能力大；定心精度高，动联接时导向性好；可利用铣、滚、磨等方法制造，能提高联接的精度和质量。花键联接的主要缺点是需要专门的加工设备和工具，制造成本相对高一些。因此，花键联接尤其适用于定心精度要求高、载荷大或经常滑移的联接。花键联接的零件多采用强度极限不低于600MPa的钢材制造，多数需要热处理，特别是在载荷作用下频繁移动的花键齿，应通过热处理获得足够的硬度以抗磨损。花键联接的许用挤压应力和许用压强可由表9-12查取。表9-12花键联接的许用挤压应力和许用压强MPa花键联接按其齿形的不同，可分为矩形花键和渐开线花键。图9-37花键联接(a)矩形花键；(b)渐开线花键；(c)细齿渐开线花键矩形花键的侧边为平行边(见图9-37(a))，容易制造，广泛应用于机床和汽车等行业中。

矩形花键有轻、中两个系列，分别用于轻载、中载场合。矩形花键联接的定心方式为内径定心。制造矩形花键时，轴和轮毂上的接合面都要经过磨削。

渐开线花键的齿廓为渐开线(见图9-37(b))，其压力角有30°、45°两种。渐开线花键的制造工艺与齿轮相同，制造精度要求较高。齿根有平齿根和圆齿根两种，为了便于加工，一般常用平齿根。但圆齿根有利于降低应力集中和减少淬火裂纹的可能性。加工花键孔用的渐开线拉刀制造复杂，成本较高。渐开线花键联接承载能力大、使用寿命长、定心精度高，多用于大扭矩、大直径轴的场合。渐开线花键联接由作用于齿面上的压力自动平衡定心。细齿渐开线花键的齿形较细小，有时也可制成三角形(见图9-37(c))。它主要用于轻载或薄壁零件的轴毂联接，也可用于锥形轴上的辅助联接。花键联接可做成静联接，也可做成动联接。其主要失效形式是齿面压溃和磨损，一般需进行联接的挤压强度计算或耐磨性计算。假设压力在各齿的接触长度上均匀分布，各齿压力的合力作用在平均直径dm处(参见图9-37)，则花键联接的强度计算式为静联接：(9-34)动联接：(9-35)式中，k为齿间载荷分配不均匀系数，其值主要取决于加工精度，一般k＝0.7～0.8；z为花键的齿数；l为齿的工作长度；h为花键齿侧面的工作高度，矩形花键h＝0.5(D-d)-2c，其中D和d分别为花键轴的外径和内径，c为齿顶的倒圆半径，渐开线花键h＝m(m为模数)；dm为花键的平均直径，矩形花键dm＝0.5(D＋d)，渐开线花键dm＝d，其中d为分度圆直径；［σp］、［p］分别为许用挤压应力和许用压强，见表9-12。9.11.3销联接

销的主要用途是固定零件之间的相互位置，并可传递不大的载荷。在一些设备中，常把销联接作为一种安全装置，即将销设计成强度最薄弱的零件，当载荷超过设备安全载荷时，销首先被剪断，从而保护了其他重要零件不致被破坏。常用的销大多已标准化。

销的基本形式是圆柱销和圆锥销(见图9-38(a))。圆柱销经多次装拆后定位精度会降低。圆锥销有1∶50的锥度，安装比圆柱销方便，多次装拆对定位精度的影响也较小。销有许多特殊形式。内螺纹圆锥销