(完整版)键连接与销连接
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键和销的连接一、键连接要使轴和装在轴上的齿轮(轮子)同时转动,又便于拆卸,通常在轴与轮子的接触面装上键,起周向传动扭矩作用,常用的键有普通平键和半圆键,普通平键又分为圆头平键(A 型)、方头平键(B型)、单圆头平键(C型)。
见书中列表。
1.键的画法和规定标记2.键槽的画法在键连接的轴与轮毂孔上需加工出键槽,轮毂孔的键槽画法及标注见详见书中图例而轴上的键槽的画法与标注分别见书中图例。
3.键连接的画法在平行于轴线的视图上,轴应采用局部剖视,将键的长度方向表示出来;在垂直于轴线的视图上,采用全剖视,将键的横截面及键同轮毂及轴的接触面表示清楚。
注意:普通平键与半圆键的侧面与被连接零件是应为接触面,没有间隙;而顶面是不接触面,一定要画出间隙。
二、销连接销连接主要用于零件之间的定位作用,适宜于传递不大的载荷。
常用的有:圆柱销、圆锥销、开口销。
1.圆柱销国标GB119—86中规定有A型(dm6)、B型(dh8)、C型(dh11)和D型(du8)四种不同配合的圆柱销。
(1)圆柱销的画法(2)圆柱销的规定标记销GB119—86Ad×L其中d—公称直径,L—销的长度,d公差为m6,材料为35号钢,热处理硬度为HRC28—30,表面氧化处理的A型圆柱销。
2.圆锥销国标GB117—86中规定圆锥销有A型(磨削)和B型(车削)两种,锥度1:50 圆锥销的规定画法:见书中图例。
圆锥销的规定标记:销GB117—86Ad×L其中:d—公称直径,L—销的长度,d公差为h8,材料为此5号钢,热处理硬度为HRC28—35,表面氧化处理的B型圆锥销。
§6—3 常用件齿轮齿轮是一种传动零件,齿轮传动用于改变运动方向、运动的速度和传递扭矩,如图——。
常用的齿轮传动有:圆柱齿轮——用于传递平行于两轴间的运动。
圆锥齿轮(伞齿轮)——用于传递相交两轴间的运动。
蜗轮、蜗杆——用于传递交叉轴间的运动。
1.齿轮结构(1)齿轮一般是由轮毂、轮缘组成。
第六章:键、花键和销联接主要内容键连接类型与结构平键连接的设计花键连接、销连接及型面连接的基本概念重点难点键连接的类型与结构平键连接的选用和强度校核§ 6 – 1 键联接【功能】主要用于实现轴与轴上零件之间的周向固定,并且传递转矩。
其中有些类型的键还可以实现轴上零件的轴向固定或轴向移动。
【设计内容】键是标准件。
我们的任务是:选择键的类型、尺寸;键槽的公差和表面粗糙度;必要时校核键联接的强度。
一. 键联接的类型及特点1.平键联接【工作原理】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。
键的上表面与轮毂的键槽底面间则留有间隙。
优点:结构简单、装拆方便、对中性较好,在冲击、变载下不易松脱,应用广泛。
常用于精度和转速较高或承受冲击、变载的场合。
缺点:不能承受轴向力,对轴上零件不能起到轴向固定的作用。
平键分为:普通平键,薄型平键—静联接;导向平键,滑键—动联接1)普通平键A型(圆头)—指状铣刀加工键槽,轴向固定较好;键的圆头部分不能充分利用,键槽端部应力集中较大。
B型(平头)—圆盘铣刀加工键槽。
克服了上述缺点,但键在键槽中的轴向固定不好。
C型(单圆头)—用于轴端与轴上零件的联接。
2)薄型平键键较薄,厚度约为普通平键的60% 70% ,也分为圆头、平头和单圆头。
【特点】传递的转矩较小【应用】常用于薄壁结构、空心轴及径向尺寸受限制的场合。
3)导向平键导向平键较长,用螺钉固定在轴上的键槽中,轴上零件可沿导向键作轴向移动。
为了便于装拆,在键上设有起键螺纹孔。
4)滑键当所需导向键太长时,由于制造困难,宜采用滑键。
滑键固定在轮毂上,轮毂带动滑键在轴槽中移动。
2.半圆键联接【工作原理】与平键相同,同样是工作面受挤压。
【特点】键可以在键槽中摆动,以适应键槽的斜度;工艺性好,装配方便。
对轴的强度削弱较大。
【应用】适用于轻型机械;尤其是锥形轴端联接。
3.楔键联接【工作原理】键的上下面是工作面。
键和键槽均具有1:100的斜度。
第31讲7-3 键连接和销连接教学目标:1、熟知键种类及其标注2、掌握键槽的画法与标注;3、掌握键连接的画法;4、熟知销种类及其标注;5、掌握销连接的画法。
教学重点难点:键和销的连接的画法教学方法:课堂讲授教学用具:多媒体,教学过程:一、键的连接:键主要用于轴和轴上零件(如齿轮、带轮)间的周向连接,以传递扭矩。
(一)、常用键及其标记1、键的种类:键是标准件。
常用的键有普通的平键,半圆键和钩头楔键。
普通平键又有A型(圆头)、B型(方头)和C型(单圆头)三种。
2、标注:表9-6列出了这几种键的标准号、形式及标记例。
(二)、键槽的画法和尺寸标注键槽与键一样有标准(见附表3-1、附表3-2)。
设计或测绘中,键槽的宽度、深度和键的宽度、高度尺寸,可根据被连接的轴径在标准中查得。
键长和轴上的键槽长,应根据轮宽,在键的长度标准系列中选用(键长不超过轮宽)。
键槽的图示和尺寸标注方法,如图9-30、图9-31所示。
[例9-1]设图9-30中的轴径d=18,轮宽B=20。
试确定平键联接结中键槽的尺寸。
查表从附表3-1中查得,键槽宽b=6;度深度t=3.5,t=2.8.轴上键槽长L取为18.计算d-t=18-3.5=14.5b+t=18+2.8=20.8(三)键连接画法(一)普通平键(图9-32)和半圆键连接(图9-33)这两种键连接的作用原理相似。
半圆键常用于载荷不大的传动轴上。
(1)连接时,普通平键和半圆键的两侧面是工作面,它与轴、轮的键槽两侧面相接触,分别只画一条线。
(2)键的上、下底面为非工作面,上底面与轮键槽面之间留有一定的间隙,画两条线。
(3)在反映键长方向的剖视,键按不剖处理。
(二)钩头楔键连接(图9-34)钩头楔键的上底面有1:100的斜度。
装配时,将键沿轴向打入键槽内,靠上、下底面在轴和轮键槽之间接触挤压的摩擦力而连接,故键的上、下底面是工作面,各画一条线;而两侧面为非工作面;应画两条线。
钩头供拆卸用。
补充内容:切向键连接切向键由两个斜度为 1:100 的普通楔键组成,见图。
装配时两个楔键分别从轮毂一端打入,使其两个斜面相对,共同楔紧在轴与轮毂的键槽内。
其上、下两面为工作面,其中一个工作面在通过轴心线的平面内,工作时工作面上的挤压力沿轴的切线作用。
因此,切向键的工作原理是靠工作面的挤压来传递转矩。
一个切向键只能传递单向转矩,若要传递双向转矩,必须用两个切向键,并错开 120º~135º 反向安装。
切向键主要用于轴径大于 100mm 、对中性要求不高且载荷较大的重型机械中。
销连接销连接主要是用来固定零件之间的相对位置,也用于轴与毂的连接或其它零件的连接,并可传递不大的载荷。
还可以作为安全装置中的过载剪断元件,如图。
1、销连接的作用方式销连接是靠形状起作用的连接,在任何时候都能拆卸而不会损坏连接元件。
销大都以一定的过盈打入被连接件的同心孔中。
在这种情况下,被连接的构件就被强制地销住在所要求的位置。
2、销的种类销也是一种标准件,形状和尺寸标准化。
销的种类较多,应用广泛。
下表列出了常用销的类型、特点和应用场合。
销的类型、特点和应用第三节:键连接和销连接一、填空题:1、键连接的主要用途是 和 。
2、按照键的外形键连接分为 、 、 和 四种类型。
3、普通平键的规格选择,宽度与厚度主要由决定。
4、平键、半圆键的工作面是,而普通楔键的工作面是。
5、能起自动定心作用,加工工艺和齿轮相同的键是。
6、销连接是靠起作用的连接。
7、按照形状,销可以分为、和。
8、主要用于定位的销有和。
9、平键连接根据配合公差不同可分为、和。
10、按照用途,销可以分为、和。
二、判断题:1、普通平键连接能够实现轴上零件的轴向固定和周向固定。
()2、平键都是标准件。
()3、平键连接在传递转矩时,受到挤压和剪切两种力的作用。
()4、键都是靠侧面来工作的。
()5、普通楔键连接只适用于低速转动。
()6、圆锥销有1:50的锥度,定位精度比圆柱销高,但安装不便。
第一节键连接安装在轴上的齿轮、带轮、链轮等传动条件,其轮毂与轴的连接,主要有键连接、花键连接、销链接等。
一·键连接键连接主要用作轴上零件的周向固定并传递转矩;有的使轴上零件沿轴向移动时起导向作用。
按照结构特点和工作原理,键连接可分为平键连接、半圆键连接和楔键连接等。
常用的为平键连接。
1·平键连接平键连接的截面结构如图5-1所示,平键的下面与轴上键槽贴紧,上面与轮毂键槽顶面留有间隙。
两侧面为工作面,依靠键与键槽之间的挤压力传递转矩。
平键连接加工容易、装拆方便、对中性良好,用于传动精度要求较高的场合。
根据用途可将其分为如下三种:(1)普通平键连接如图5-2所示,普通平键的主要尺寸是键宽b、键高h和键长L。
端部有圆头(A型)、平头(B型)和单圆头(C型)三种形式。
A型键定位好,应用广泛,C型键用于轴端,A、C型键的轴上键槽用立铣刀切制,端部的应力集中较大。
B型键的轴上键槽用盘铣刀铣出,轴上应力集中较小,但对于尺寸较大的键,要用紧定螺钉压紧,以防松动。
(2)薄型平键连接薄型平键与普通平键比较,在键宽b相同时,键高h较小。
因此,薄型平键连接对轴和轮毂的强度削弱也小,用于薄壁结构和特殊场合。
(3)导向平键连接当轴上零件与轴构成移动副时,可采用导向平键连接(图5-3)。
导向平键较普通平键长,为防止键体在轴中松动,用两个螺钉将其固定在轴上键槽中,键的中部设有键螺孔,以便拆卸。
若轴上零件沿轴向移动距离较长,可采用图5-4所示的滑键连接。
2·平键连接的选用步骤如下:(1)根据键连接的工作要求和使用特点,选择键连接的类型。
(2)按照轴的公称直径d,从国家标准(表5-4)中选择平键的截面尺寸b×h.(3)根据轮毂长度L1选择键长L,静连接取L=L1-(5-10)mm.键长L应符合标准长度系列。
(4)校核平键连接的强度:键连接的主要失效形式较弱工作面的压溃(静连接)或过度磨损(动连接),因此应按照挤压应力Qp进行条件性的强度计算,校核公式为Qp=4T/dtl ≤[QP ](5-1)式中T-传递的转矩,N·mm;d-轴的直径,mm;h-键高,mm;l-键的工作长度,见图5-2中所示,mm;[Qp]-键连接的许用挤压应力,见表5-2,计算时应取连接中较弱材料的值,MPa.如果强度不足,在结构允许时可以适当增加轮毂的长度和键长,或者间隔180°布置两个键。
考虑载荷分布的不均匀性,双键连接按1.5个键进行强度校核。
第二节螺纹连接螺纹连接结构简单、拆装方便、类型多样,是机械和结构中应用最广泛的紧固件连接。
一、螺纹连接在圆柱内、外表面上分别沿螺纹旋线切出特定形状的沟槽而形成内、外螺纹,共同组成螺旋副使用(图5-13)。
沿一条螺旋线形成的为单线螺纹,其自锁性好,常用于连接;沿两条线或两条以上等距螺旋线行程的为多线螺纹,其效率高,常用于传动。
螺纹的主要参数有:大径d(公称直径),小径d1(强度计算直径),中径d2(确定螺纹几何参数和配合兴致的直径),线数n,螺距P,导程Ph(Ph=nP),螺纹升角λ,牙型角α(螺纹轴向截面内牙型两侧边的夹角)或牙侧角β(螺纹牙型的侧边与螺纹轴线的垂直平面的夹角)等。
由图5-14可知,螺纹的升角与导程、螺距间的关系为tanλ=Ph/πd2=nP/πd2(5-2)二、螺纹的类型、特点及应用按照牙型的不同,螺纹可分为普通螺纹、管螺纹、米制锥螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹等(图5-15)。
除矩形螺纹以外,均以标准化。
除多数管螺纹采用英制(以每英寸牙数表示螺距)外,均采用米制。
普通螺纹的牙型为等边三角形,α=60°,故又称为三角形螺纹。
对于同一公称直径,按螺距的大小分为粗牙螺纹和细牙螺纹。
粗牙螺纹常用于一般连接;细牙螺纹自锁性好,用于受冲击、振动和变载荷的链接。
管螺纹的牙型为等腰三角形,α=55°,适用于管子、管接头、旋塞、阀门等螺纹连接件。
非螺纹密封的管螺纹本身不具有密封性,若要求连接后具有密封性,可压紧被连接件螺旋副外的密封面,也可在密封线间添加密封物;用螺纹密封的管螺纹在螺纹旋合后,利用本身的变形既可保证连接的密封性,不需要任何填料,如空调管道连接。
米制锥螺纹的牙型角α=60°,螺纹分布在锥度为1:16的圆锥管壁上,用于气体或液体管路系统依靠螺纹密封的连接螺纹(水和煤气管道用管螺纹除外)。
矩形螺纹的牙型为正方形,α=0°,其传动效率高,但牙根强度弱,螺旋副磨损后的间隙那以修复和补偿,使传动精度下降,因此逐渐被梯形螺纹所代替。
梯形螺纹的牙型为等腰梯形,α=30°,其传动效率略低于矩形螺纹,但牙根强度高,工艺性和对中性好,可补偿磨损后的间隙,是常用的传动螺纹。
锯齿形螺纹的牙型为不等腰梯形,工作面的牙侧角β1=3°,非工作面的牙侧角β2= 30°,兼有矩形螺纹传动效率高和和梯形螺纹牙根强度高的特点,用于单向受力的传动中。
三、螺纹连接的主要类型及应用螺纹连接由连接件和被连接件组成,表5-3列出了螺纹连接的主要类型、构造,螺纹连接和螺纹连接件的特点及应用,螺纹连接的主要尺寸及关系等。
螺纹连接件分A、B、C三个精度等级。
A级精度最高,用于重要连接;B级精度次之;C级精度多用于一般连接。
常用的是六角头螺栓,配以高m≈0.8d的六角螺母。
螺栓分粗牙和细牙两种;螺栓部有部分螺纹和全螺纹两种。
此外,还有用于工艺装夹设备的T形槽螺栓、用于将机器设备固定在地基上的地脚螺栓等类型。
铰制孔用螺栓连接:六角头铰制孔用螺栓的螺栓杆直径ds大于公称直径d,常配以高m ≈(0.36~0.6)d的六角薄螺母。
除六角螺母外,在螺栓连接中有时也采用方形、蝶形、环形、槽型等双头螺柱的两端螺纹有等长和不等长两种:A型带退刀槽,B型制成腰杆,末端碾制。
平垫圈可保护被连接件表面不被划伤,弹簧垫圈有65°~80°的左旋开口,用于摩擦防松。
此外,还有斜垫圈、止动垫圈等品种。
螺栓连接:螺栓穿过被连接件的通孔,与螺母组合使用,装拆方便,成本低,不受被连接件的材料限制。
广泛用于传递轴向载荷且被连接件厚度不大,能从两边进行安装的场合。
螺栓穿过被连接件的绞制孔并与之过度配合,与螺母组合使用,适用于传递横向载荷或需要精度固定被连接件的相互位置的场合。
双头螺柱连接:双头螺柱的一端旋入较厚被连接件的螺纹孔中并固定,另一端穿过较薄被连接件的通孔,与螺母组合使用,适用于被连接件之一较厚且经常装拆的场合。
螺钉头部有六角、圆柱头、半圆头、沉头等形状;起子槽有一字槽、十字槽、内六角孔等形式。
机器上常设吊环螺钉。
螺栓也可作螺钉使用。
头部为一字槽的紧定螺钉最常用。
尾部有多种形状,平端用于高硬度表面或经常拆卸处;圆柱段可压入轴上的凹坑;锥段用于低硬度表面或不经常拆卸处。
四、螺纹连接的拧紧与防松⒈螺纹连接的拧紧及控制螺纹连接在承受工作载荷之前,一般需要拧紧,这种连接称为紧连接;不需要拧紧的连接称为松连接。
拧紧可提高连接的紧密性、紧固性和可靠性。
拧紧力矩T’用来克服螺旋副及螺母支撑面上的摩擦力矩。
拧紧时螺栓所受拉力F’称为预紧力。
实验表明,对M10~M48的粗牙螺纹来说,无润滑时,有近似公式T’=0.2F’d式中T’——拧紧力矩,N·mmF’——预紧力,Nd——螺纹连接件的公称直径,mm预紧力过大,螺纹牙可能被剪断或滑扣;预紧力过小,紧固件可能松脱,被连接件可能出现滑移或分离。
因此,有必要再拧紧螺栓时控制拧紧力矩,从而控制预紧力。
采用指针式测力距扳手或预置式定力距扳手(图5-16)控制拧紧力矩的方法精度较高。
目前控制预紧力的方法较多采用电动扳手,使用呆扳手可以在一定程度上控制拧紧力矩,而使用可以调整的活扳手难以控制拧紧力矩。
为了使被连接件均匀受压,互相贴合紧密、连接牢固,在装配时要根据螺栓实际分布情况,按一定的顺序(图5-17)分几次(常为2~3次)逐步拧紧,而拆卸的顺序与装备的顺序恰好相反。
对于铸锻焊件等粗糙表面,应加工成凸台、沉头座或采用球面垫圈;支撑面倾斜时应采用斜面垫圈(图5-18)。
这样可使螺栓周线垂直于支撑面,避免避免承受偏心载荷。
图中尺寸E 要保证扳手所活动的空间。
⒉螺纹连接的防松措施连接螺纹常为单线,满足自锁条件。
连接螺纹再拧紧后,一般不会松动。
但是在变载荷、冲击、振动作用下,都会使预紧力减小,摩擦力螺钉连接:螺钉穿过较薄被连接件的通孔,直接旋入较厚被连接件的螺纹孔中,不用螺母,结构紧凑,适用于被连接件之一较厚,受力不大,且不经常装拆的场合。
紧定螺钉连接:紧定螺钉旋入被连接件的螺纹孔中,并用尾部顶住另一连接件的表面或相应的凹坑中,固定他们的相对位置,还可以传递不大的力或转矩。
降低,导致螺旋副相对转动,使螺纹连接松动,必须采用放松措施。
常用的放松措施有三种:⑴摩擦防松使螺旋副中产生不随外力变化的正压力,以形成阻止螺旋副相对转动的摩擦力的方法(图5-19)。
对顶螺母防松效果较好,金属锁紧螺母次之,弹簧垫圈效果较差。
这种方法适用于机械外静止构件的连接,以及防松要求不严格的场合。
⑵锁住放松利用各种止动件机械地限制螺旋副相对运动的方法(图5-20)。
这种方法可靠,但装拆麻烦,适用于机械内部运动构建的连接,以及防松要求较高的场合。
⑶不可拆防松在螺旋副拧紧后,采用端铆、冲点、焊接、胶接等措施,使螺纹连接不可拆(图5-21)。
这种方法简单可靠,适用于装配后不再拆卸的连接。
第四节联轴器和离合器联轴器和离合器主要用于连接两轴,使其共同回转以传递运动和转矩。
在机器工作时,联轴器只能保持两轴的接合状态,而离合器却可随时完成两轴的接合或分离。
一常用联轴器联轴器所连接的两轴,由于制造和轴线的径向、轴向安装误差、受载变形和机座下沉等原因,可能产生轴线的径向、轴线或综合偏移。
因此,要求联轴器在传递运动和转矩的同时,还应具有一定范围的补偿轴线偏移、缓冲吸振的能力。
因此将联轴器分为刚性联轴器和弹性联轴器两大类。
1、刚性联轴器刚性联轴器结构简单、制造容易、承载能力大、成本低,但没有补偿轴线偏移的能力,适用于载荷平稳、转速稳定、两轴对中良好的场合。
(1)凸缘联轴器(GY、GYD型)凸缘联轴器由两个带有凸缘的半联轴器分别用键与两轴连接,然后用螺栓将它们连接成一体,以实现两轴的连接。
GY型由铰制孔用螺栓对中、装拆方便,传递转矩较大;GYD型采用普通螺栓连接,靠对中榫对中,制造成本低,但装拆时轴须作轴向移动。
(2)套筒联轴器(GT型)套筒联轴器利用公共套筒和键、销等连接两轴,径向尺寸小,转动惯量也小,可用于起动频繁和速度常变化的传动。
2 、无弹性元件的挠性联轴器挠性联轴器具有补偿轴线偏移的能力,适用于载荷和转速有变化及两轴有偏移的场合。