在机械中.docx
《在机械中.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《在机械中.docx（36页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
在机械中
第8章 联接
在机械中，为了便于机器的制造、安装、运输、维修等，广泛地使用各种联接。
机械联接分为两大类：
一类是机器工作时被联接零件间可以有相对运动的联接，称为机械动联接，如前面章节中讨论的各种运动副。
另一类则是在机器工作时，被联接零件间不允许产生相对运动的联接，称为机械静联接，应指出，在机器制造工业中“联接”这一术语通常是指静联接。
机械静联接又分为可拆联接和不可拆联接，可拆联接是不须毁坏联接中的任一零件就可拆开的联接，允许多次重复拆装。
不可拆联接是至少必须毁坏联接中的某一部分才能拆开的联接，如铆钉联接，焊接，胶接等。
本章主要介绍机器中常用的联接方法及其应用，重点讨论螺纹联接、键联接的设计理论或选用方法。
8.1螺纹
8.1.1螺纹的类型和应用
螺纹有外螺纹和内螺纹之分，共同组成螺纹副使用。
起联接作用的螺纹称为联接螺纹，起传动作用的螺纹称为传动螺纹。
按螺纹的旋向可分为左旋及右旋，常用的为右旋螺纹。
螺纹的螺旋线数分单线、双线及多线，联接螺纹一般用单线。
螺纹又分为米制和英制两类，我国除管螺纹外，一般都采用米制螺纹。
常用螺纹的类型主要有普通螺纹、管螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹。
前两种平方根用于联接，后三种主要用于传动。
标准螺纹的基本尺寸，可查阅有关标准。
常用螺纹的类型、特点和应用，见表8-1。
表8-1 常用螺纹的类型、特点和应用
螺纹类型
牙型图
特点和应用
联接螺
纹
普通螺纹
粗牙
牙型为等边三角形，牙型角ɑ＝600，内外螺纹旋合后留有径向空隙。
外螺纹牙根允许有较大的圆角，以减小应力集中，同一公称直径按螺距大小，分为粗牙和细牙。
细牙螺纹的螺距小，升角小，自锁性较好，强度高。
但不耐磨，容易滑扣。
一般联接多用粗牙螺纹，细牙螺纹常用于细小零件，薄壁管件或受冲击、振动和变载荷的联接中，也可作为微调机构的调整螺纹用。
细牙
联
接
螺
纹
圆
柱
管
螺
纹
牙型为等腰三角形，牙型角ɑ＝550，牙顶有较大的圆角，内外螺纹旋合后无径向间隙，以保证配合的紧密性。
管螺纹为英制细牙螺纹，公称直径为管子内径。
适用于压力为1.6Mpa以下的水、煤气管路、润滑和电缆管路系统
圆
锥
管
螺
纹
牙型为等腰三角形，牙型角ɑ＝550，螺纹分布在锥度为1：
16（φ＝1047′24″）的圆锥管壁上。
螺纹旋合后，利用本身的变形就可以保证联接的紧密性，不需要任何填料，密封简单。
适用于高温，高压或密封性要求高的管路系统。
圆
锥
螺
纹
牙型与550角圆锥管螺纹相似，但牙型角ɑ＝600，螺纹牙顶为平顶。
多用于汽车、拖拉机、航空机械、机床的燃料、油、水、气输送管路系统。
螺纹类型
牙型图
特点和应用
传
动
螺
纹
矩
形
螺
纹
牙型为正方形，牙型角ɑ＝00，其传动效率较其它螺纹高。
但牙根强度弱，螺旋副磨损后，间隙难以修复和补偿，传动精度降低，为了便于铣、磨削加工，可制成100的牙型角。
矩形螺纹尚未标准化，推荐尺寸：
目前已逐渐被梯形螺纹所代替。
梯
形
螺
纹
牙型为等腰梯形，牙型角ɑ＝300，内外螺纹以锥面贴紧不易松动。
与矩形螺纹相比，传动效率略低，但工艺性好，牙根强度高，对中性好。
如用剖分螺母，还可以调整间隙。
梯形螺纹是最常用的传动螺纹。
锯
齿
形
螺
纹
牙型为不等腰梯形，工作面的牙型斜角为30，非工作面的牙型斜角为300，外螺纹牙根有较大的圆角，以减小应力集中，内、外螺纹旋合后，外径处无间隙，便于对中。
这种螺纹兼有矩形螺纹传动效率高、绞刑螺纹牙根强度高的特点。
但只能用于单向受力的传力螺旋中。
8.1.2螺纹的主要参数
圆柱普通螺纹的主要参数见图8-1。
1、大径d 它是与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱的直径，一般定为螺纹的公称直径。
2、小径d1 它是与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱的直径，一般取为外螺纹危险剖面的计算直径。
3、中径d2 它是一个假想圆柱的直径，该圆柱的母线通过牙型上的沟槽和凸起宽度相等的地方。
对于矩形螺纹，d2＝（d+d1），其中d≈1.25d1。
4、螺距P 相邻牙在中径线上对应两点间的轴向距离称为螺距P。
5、导和L 同一螺旋线上的相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
导程与螺距的关系为：
L＝np，式中n为螺纹线数。
6、升角λ 在中径圆柱面上螺旋线展开后与底面的夹角λ（如图8-2），其计算公式为
7、牙型角ɑ 在轴向剖面内螺纹牙型两侧之间的夹角。
管螺纹的主要参数中，其公称直径不是螺纹大径，而是近似等于管子内径。
具体尺寸可查阅有关标准。
螺纹副的效率为
一般情况下，λ＜60就可获得自锁，而普通联接用的三角螺纹升角λ＝1.50—3.50，所以在静载荷下都能自锁。
8.2 螺纹联接及其预紧和防松
8.2.1螺纹联接的主要类型
螺纹联接的主要类型有：
螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接。
其中螺栓联接还可分为普通螺栓联接（螺栓与孔之间留有间隙）和铰制孔螺栓联接（孔与螺栓杆之间没有间隙，常采用基孔制过渡配合）两种结构。
螺纹联接的主要类型的结构、尺寸关系、特点和应用见表8-2。
表8-2 螺纹联接的主要类型
类型
结构
尺寸关系
应用
螺栓联接
螺纹余留长度ι1
静载荷ι1≥（0.3-0.5）d
冲击载荷或弯曲载荷ι1≥d
变载荷ι1≥0.75d
铰制孔用螺栓ι1尽可能小
螺纹伸出长度ι2≈（0.2-0.3）d
螺栓轴线到边缘的距离
e＝d+（3-6）mm
用于通孔，螺栓损坏后容易更换
双头螺柱联接
座端拧入深度ι3，当螺孔为
钢或青铜ι3≈d
铸铁ι3＝（1.25-1.5）d
铝合金ι3＝（1.5-2.5）d
螺纹孔深度ι4＝ι3+（2-2.5）P
钻孔深度ι5＝ι4+（0.5-1）d
Ι1、ι2、e值同螺栓联接
多用于盲孔，被联接件需经常拆卸时
螺钉联接
多用于盲孔，被联接件很少拆卸时
紧定螺钉联接
用以固定两个零件的相对位置，可传递不大的力和转变
螺纹联接除上述主要类型外，还有地脚螺栓联接（见图8-3）、吊环螺栓联接（见图8-4）等。
8.2.2标准螺纹联接件
常用的标准螺纹联接件有螺栓、双头螺栓、螺钉、螺母、垫圈等。
这些标准螺纹联接件的品种、类型很多，其结构、形式和尺寸都已标准化，设计时可根据有关标准选用。
常用的标准螺纹联接件的结构特点、尺寸关系和应用见表8-3。
表8-3 常用标准螺纹联接件
类型
图例
结构特点和应用
六角头螺栓
螺栓头部形状很多，其中以六角头螺栓应用最广。
六角头螺栓又分为标准头、小头两种。
小六角头螺栓尺寸小，重量轻，但不宜用于拆装频繁、被联接件抗压强度较低或易锈蚀的场合。
按加工精度不同，螺栓分为粗制和精制。
在机械制造中精制螺栓用得较多。
螺栓末端应制成倒角，倒角尺寸按GB3—58取定。
类型
图例
结构特点和应用
双头螺栓
双头螺栓两端都制有螺纹，在结构上分为A型（有退刀槽）和B型（无退刀槽）两种。
根据旋入端长度又分为四种规格：
L1＝d（用于钢或青铜制螺纹孔）；L1＝1.25d；L1＝1.5d（用于铸铁制螺纹孔）；L1＝2d（用于铝合金制螺纹孔）；
螺钉
螺钉头部形状有半圆头、平圆头、六角头、圆柱头和沉头等。
头部起子槽有一字槽、十字槽和内六角孔三种形式。
十字槽螺钉头部强度高，对中性好，便于自动装配。
内六角孔螺钉能承受较大的扳手力矩，联接强度高，可代替六角头螺栓，用于要求结构紧凑的场合
紧定螺钉
紧定螺钉的末端形状，常用的有锥端、平端和圆柱端。
锥端适用于被紧定零件的表面硬度较低或不经常拆卸的场合，平端接触面积大，不伤零件表面常用于顶紧硬度较大的平面或经常拆卸的场合；圆柱端压入轴上的凹坑中，适用于紧定空心轴上的零件位置
六角螺母
六角螺母应用最广。
根据螺母厚度不同，分为标准的、扁、厚三种规格。
扁螺母常用于受剪力的螺栓上或空间尺寸受限制的场合；厚螺母用于经常拆装易于磨损的场合。
螺母的制造精度和螺栓相同，分为粗制、精制两种，分别与相同精度的螺栓组配用。
圆螺母
圆螺母常与止退垫圈配用，装配时将垫圈内舌插入轴上的槽内，而将垫圈的外舌嵌入圆螺母的槽内，螺母即被锁紧。
常作为滚动轴承的轴向固定用
垫圈
垫圈是螺纹联接中不可缺少的附件，常放置在螺母和被联接件之间，起保护支承表面等作用。
按加工精度不同，分为粗制、精制两种。
精制垫圈又分为A型和B型两种形式
8.2.3螺纹联接的预紧
绝大多数螺纹联接在装配时需要拧紧，使联接在承受工作载荷之前，预告受到力的作用，这个预加作用力称为预紧力。
预紧的目的是为了增大联接的紧密性和可靠性。
此外，适当地提高预紧力，还能提高螺栓的疲劳强度。
拧紧时，用扳手施加拧紧力矩M，以克服螺纹副中的阻力矩M1和螺母支承面上的摩擦阻力矩M2，故拧紧力矩M＝M1+M2。
螺旋副间的摩擦力矩为
对于M10--M68的粗牙普通螺纹，无润滑时可取
M≈0.2F′d （8-5）
式中F′--预紧力（N）
d—螺纹公称直径（mm）。
为了保证预紧力F′不致过小或过大，应在拧紧螺栓过程中控制拧紧力矩T的大小。
其方法有采用测力扳手（图8-5）、定力矩扳手（图8-6）及装配时测定螺栓伸长（图8-7）等。
8.2.4螺纹联接的防松
在静载荷作用下，联接螺纹升角较小，能满足自锁条件，但在受冲击、振动或变载荷以及温度变化大时，联接有可能自动松脱，容易发生事故。
因此在设计螺纹联接时，必须考虑防松问题。
防松的根本问题在于防止螺纹副的相对转动。
按工作原理有三种防松方式：
利用摩擦力防松；利用机械元件直接锁住防松；破坏螺纹副的运动关系防松。
常用的防松方法见表8-4。
表8-4 螺纹联接常用的防松方法
防松方法
结构型式
特点和应用
摩擦防松
对顶螺母
两螺母对顶拧紧后，使旋合螺纹间始终受到附加的压力和摩擦力的作用。
工作载荷有变动时，该摩擦力仍然存在，旋合螺纹间的接触情况如图所示，下螺母螺纹牙受力较小，其高度可小些，但为了防止装错，两螺母的高度取成相等为宜。
结构简单，适用于平稳、低速和重载的联接
摩擦防松
弹簧垫圈
螺母拧紧后，靠垫圈压平而产生的弹性反力使旋合螺纹间压紧。
同时垫圈斜口的尖端抵住螺母与被联接件的支承面也有防松作用。
结构简单，防松方便，但由于垫圈的弹力不均，在冲击、振动的工作条件下，其防松效果较差，一般用于不甚重要的联接
自锁螺母
螺母一端制成非圆形收口或开缝后径向收口。
当螺母拧紧后，收口涨开，利用收口的弹力使旋合螺纹间压紧。
结构简单，防松可靠，可多次装拆而不降低防松性能。
适用于较重要的联接
防松方法
结构型式
特点和应用
械防松
开口销与槽形螺母
槽形螺母拧紧后将开口销穿入螺栓尾部小孔和螺母的槽内。
并将开口销尾部掰开与螺母侧面贴紧。
也可用普通螺母代替槽形螺母，但需拧紧螺母后再配钻销孔。
适用于较大冲击，振动的调速机械中的联接
止动垫圈
螺母拧紧后，将单耳或双耳止动垫圈分别向螺母和被联接件的侧面折弯贴紧，即可将螺母锁住。
若两个螺栓需要双联锁紧时，可采用双联止动垫圈，使两个螺母相互制动。
结构简单，使用方便，防松可靠
机械防松
串联钢丝
用低碳钢丝穿入各螺钉头部的孔内，将各螺钉串联起来，使其相互制动，使用时必须注意钢丝的穿入方向（上图正确、下图错误）适用于螺钉组联接，防松可靠，但装拆不便
铆冲防松
端铆
螺母拧紧后，把螺栓末端伸出部分铆死，防松可靠，但拆卸后联接件不能重复使用。
适用于不需拆卸的特殊联接
冲点
螺母拧紧后，利用冲头在螺栓末端与螺母的旋合缝处打冲。
利用冲点防松。
防松可靠，但拆卸后联接件不能重复使用，适用于不需拆卸的特殊联接。
8.3螺栓组联接的设计与受力分析
大多数情况下，螺纹联接都是成组使用的。
由于联接的结构型式及外载荷情况不同，螺栓的受力也不相同。
螺栓组联接设计的一般次序是：
首先进行结构设计，即确定接合面的形状，螺栓的布置方式，联接的结构型式及螺栓的数目，然后按其所受的外载荷（力、力矩）分析螺栓组的各螺栓受力，由此找出受力最大的螺栓，求出其受力的大小和方向，再按单个螺栓进行强度计算，根据强度计算决定螺栓直径后，选用联接附件和防松装置，（标准件应列出规格、尺寸）。
有时也可对照现有的类似设备，参考其螺栓组的布置方式和尺寸用类比法确定。
8.3.1螺栓组的结构设计
当确定螺栓的布置方式和螺栓的数目时，应使联接结构受力合理，力求各螺栓受力均匀，要利于加工和装配等，以下各点可供结构设计时参考：
1、从加工看，联接接合面的几何形状尽量简单（图8-8），常使螺栓组的形心与联接接合面的形心重合，从而保证联接合面受力比较均匀。
2、受力矩作用的螺栓组，布置螺栓应尽量远离对称轴。
同一圆周上螺栓的数目应采用4、6、8等偶数，以便于在圆周上钻孔时的分度和画线。
3、应使螺栓受力合理，对于普通螺栓在同时承受轴向载荷和较大横向载荷时，应采用销、套筒、键等抗剪零件来承受横向载荷（图8-9），以减小螺栓预紧力及其结构尺寸。
4、螺栓的排列应有合理的间距、边距。
布置螺栓时，各螺栓轴线间以及螺栓轴线和机体壁间的最小距离，应根据扳手所需活动空间的大小来决定，扳手空间的尺寸（图8-10）可查阅有关标准。
对于压力容器等紧密性要求较高的重要联接，螺栓的间距t0不得大于表8-5所推荐的数值。
表8-5 螺栓间距t0
工作压力/MPa
≤1.6
1.6-4
4-10
10-16
16-20
20-30
t0/mm
7d
4.5d
4.5d
4d
3.5d
3d
8.3.2螺栓组联接受力分析
进行螺栓组联接受力分析的目的是，根据联接的结构和受外载荷的情况，找出螺栓组中受力最大螺栓受力的大小和方向，然后对单个螺栓进行强度计算。
为了简化计算，在分析螺栓组的受力时，假设所有螺栓的材料、直径、长度和预紧力均相同，受载后，联接接合面仍保持为平面。
下面以几种典型受载情况，分别讨论螺栓组的受力分析。
（一）受横向载荷的螺栓组联接
图8-11所示为一个由n个螺栓组成的受横向载荷的螺栓组联接。
横向载荷的作用线与螺栓轴线垂直，并通过螺栓组的形心。
载荷有两种不同的传递方式。
1、靠摩擦传力 图8-11a所示为受拉普通螺栓联接，其工作原理是：
当螺栓预紧后，在接合面间产生压紧力，靠各螺栓的预紧力在接合面之间产生摩擦力抵抗横向外载荷。
因假设各螺栓的预紧力相等，则各处正压力相等。
假设在各螺栓处摩擦力也相等，并集中在螺栓中心处，根据板的平衡条件。
或
式中 fs—接合面间摩擦系数，对于钢、铸铁件fs＝0.10—0.16
m—接合面数
n—螺栓数目
Kf—安全系数，Kf＝1.1—1.5
用式8-6求得F′，即为传递横向载荷FR每个螺栓所必须的预紧力。
根据F′可进行螺栓的强度计算。
2、靠剪切传力 图8-11b是铰制孔螺栓联接，在横向载荷作用下，螺栓杆
承受剪切和挤压。
假设同前，则根据板的平衡条件得单个螺栓所受工作剪力为
式中各符号意义同前
这种结构拧紧力矩不大，所以预紧力和摩擦力在强度计算中不考虑。
（二）受转矩的螺栓组联接
图8—12所示底板螺栓组联接，在转矩T作用下，底板有绕通过螺栓组形心的轴线O—O旋转的趋势，则每个螺栓都受有横向力。
载荷也有两种不同的传递方式。
图8—12 受转矩的螺栓组联接
a）螺栓受旋转力矩 b）用受拉螺栓联接 c）用受剪螺栓联接
1、靠底板间摩擦传力 图8-12b用受拉普通螺栓联接时，靠预紧力在接合面间产生的摩擦力矩抵抗转矩T。
假设各螺栓预紧力F′相同，则各螺栓接合面处的摩擦力fsF′也相等，且fsF′的方向必与转矩T反向，因此，它必然垂直于螺栓中心与底板中心O的连线。
根据底板的平衡条件得
式中r—各螺栓中心与底板中心距离，角注1、2、……n为螺栓序号。
2、靠螺杆受剪切传力 图8—12c用铰制孔螺栓，即受剪螺栓联接。
各螺栓的工作载荷Fsi垂直于其中心与底板旋转中心的连线ri，Fsi与ri的乘积，即为螺栓杆所形成的阻抗力矩。
根据底板的平衡条件得
根据螺栓的变形协调条件，各螺栓的剪切变形量应与其中心到旋转中心的距离成正比。
由于各个螺栓的直径和材料相同，则各螺栓所受的工作剪力也与这个距离成正比，即
显然，距离旋转中心最远的螺栓所受的工作的剪力最大，可作为设计计算时的依据。
由上二式可得
（三）受轴向载荷的螺栓组联接
图8—13所示为气缸盖螺栓组联接。
外载荷F∑与各螺栓轴线方向相同，且通过螺栓组中心。
由于螺栓均布，所以每个螺栓承担的工作拉力相等。
设螺栓数为n，则
除上述三种螺栓组联接外，还有如受翻转力矩的螺栓组联接等其它一些型式的螺栓组联接，其受力分析可参阅有关资料，这里就不一一列举了。
8.4 轴—毂的联接
轴—毂联接是指轴与轮状零件（如齿轮、带轮等）的轮毂间的联接，其作用是实现轴向固定或轴向导向移动，常用的有键联接、花键联接和过盈配合联接等。
销联接可传递很小载荷，用作零件定位和安全装置中的过载剪断元件。
8.4.1链联接
（一）键联接的类型和应用
键可分为平键、半圆键、楔键、切向键等多种类型，且已标准化。
现将其主要型式及应用特性简介如下：
1、平键联接 平键的两侧面是工作面，与键槽配合，工作时靠键与槽侧面互相挤压传递扭矩。
平键联接结构简单、工作可靠，装拆方便，对中良好，但不能实现轴上零件的轴向固定。
按用途可分为普通平键、导键、滑键
普通平键（图8-14）用于静联接，即轴与轮毂间无相对轴向移动的联接。
按端部形状可分为A型（圆头）、B型（方头）、C型（单圆头）三种。
圆头平键的轴槽用指状铣刀加工，键在槽中固定良好，但槽在轴上引起的应力集中较大。
方头平键的键槽是用盘铣刀加工的，轴的应力集中较小，但不利于键的固定，尺寸大的键要用紧定螺钉压紧在键槽中，单圆头平键用于轴端与毂的联接。
普通平键
应用最广，它也适用于高精度、高速或冲击、变载情况下的静联接。
导键和滑键都用于动联接，即轴与轮毂间有相对轴向移动的联接。
导键用螺钉固定在轴槽中，键与毂槽间隙配合，轴上带毂零件能沿导键作轴向滑移。
适用于轴向移动距离不大的场合，如机床变速箱中的滑移齿轮。
导键端部形状有A形、B型两种。
滑键固定在轮毂上，带毂零件带着键作轴向移动。
滑键用于轴上零件在轴上移动距离较大的场合，以免使用长导键
2、半圆键联接 键的两侧面为工作面。
半圆键能在轴槽中摆动，以适应毂槽底面的倾斜。
用于静联接。
定心性好，装配方便，但键槽较深，对轴的强度削弱较大。
主要用于轻载荷和锥形轴端。
3、楔键联接和切向键联接 楔键的上、下两面是工作面，键上表面和轮毂底面各有1：
100的斜度，装配时需打入，靠楔紧产生的摩擦力传递扭矩。
能轴向固定零件或承受单向轴向力。
打入时破坏了轴与毂的对中性。
在冲击、振动和承受变载荷时易松动。
仅适用于传动精度要求不高，载荷平稳和低速的场合。
楔键分普通楔键和钩头楔键两种。
切向键是由一对具有斜度1：
100的楔键组成。
装配时，两键的斜面相互贴合，共同楔紧在轴毂之间。
切向键的上下两个相互平行的窄面为工作面。
靠上下两面与轴毂之间的挤压力传递扭矩。
一对切向键只能传递一个方向的扭矩。
若传递双向扭矩，须用两对切向键，一般两个键槽互隔1200布置。
切向键承载能力很大，但对中性差，键槽对轴的削弱较大。
适用于对中要求不严，载荷很大，大直径轴的联接。
（二）键联接的类型选择和平键的强度验算
1、键联接的类型选择 选键联接的类型时，应考虑的因素大致包括：
载荷的类型；所需传递转矩的大小；对于轴毂对中性的要求；键在轴上的位置（在轴的端部还是中部）；联接于轴上的带毂零件是否需要沿轴向滑移及滑移距离的长短；键是否要具有轴向固定零件的作用或承受轴向力等。
2、平键的尺寸选择 平键的主要尺寸为键宽b、键高h与长度L。
设计时，键的剖面尺寸可根据轴的直径d按手册推荐选取。
键的长度一般略短于轮毂长度，但所选定的键长应符合标准中规定的长度系列。
3、平键联接的强度验算 平键联接传递扭矩时，受力如图8-20所示。
键的侧面受挤压，剖面ɑ--ɑ受剪切。
对于标准键联接，主要失效形式是键、轴槽、毂槽三者中较弱零件的工作面被压溃（对于静联接）或磨损（对于动联接）。
因此，采用常见材料组合和按标准选取的平键联接，只需按工作面上的挤压应力（对于动联接常用压强）进行强度计算。
在计算中，假设载荷沿键的长度和高度均布，则其强度条件为
式中T—传递的转矩（N·mm）；
d—轴的直径（mm）；
ι—键的工作长度（mm），圆头平键ι＝L，这里L为键的公称长度（mm），b为键的宽度（mm）；
[σ]p—键联接中挤压强度最低的零件（一般为轮毂）的许用压应力（对于动联接则以许用压强[p]代替式中的[σ]p）（N/mm2），查表8—6。
表8—6 键联接的许用压应力[σ]p和压强[p] N/mm2
联接的工作方式
联接中较弱零件的材料
[σ]p或[p]
静载荷
轻微冲击
冲击载荷
静联接，用[σ]p
碳钢、铸钢
铸铁
125-150
70-80
100-120
50-60
60-90
30-45
动联接，用[p]
锻钢、铸钢
50
40
30
如果验算结果强度不够时，可采取以下措施：
1）适当增加键和轮毂的长度，但键的长度一般不应超过2.5d，挤压应力沿键的长度方向分布将很不均匀。
2）可在同一轴毂联接处相隔1800布置两个平键。
考虑到载荷分布不均匀性，双键联接的强度只按1.5个计算。
例8—3 已知减速器中直齿圆柱齿轮和轴的材料都是锻钢，齿轮轮毂长度为120mm，轴的直径d＝100mm，所需传递的转矩T＝3000N·m，载荷有轻微冲击。
试选择平键联接的尺寸并校核其强度。
解1）根据d＝100mm从手册标准中选取圆头普通平键（A型），b＝28mm，h＝16mm，L＝110mm（比较毂长度小10mm）。
2）按式（8-9）校核该联接的强度
由表9-9查得[σ]p＝100N/mm2，则该平键联接强度足够。
8.4.2花键联接
花键联接由多个键齿构成，键齿沿轴和毂孔的周向均布。
齿侧面为工作面，适用于静、动联接。
它的设计通常先选择花键联接的类型，查出标准尺寸，再作强度校核。
（一）花键联接的类型、特点和应用
花键联接按齿形分为矩形花键、渐开线花键、三角形花键。
矩形花键应用最广。
花键齿形已标准化，各类型的特点和应用见表8-7。
表8-7 花键的类型、特点和应用
类型
简图
特点
应用
矩
形
花
键
加工方便，可用磨削法获得较高的精度，但齿根部应力集中较大
广泛应用
渐
开
线
花
键
根部强度高，应力集中小，对中性好，加工工艺同齿轮，易获得较高精度，但需专用设备
用于重载，尺寸较大，定心精度要求较高的场合
三
角
形
花
键
内花键齿形为三角形，外花键齿形为压力角等于450渐开线，加工方便，齿细小而多，对轴削弱小
用于载载，尺寸较小的静联接，尤其是轴与薄壁零件联接
矩形花键分轻载、中载、重载和补充四个尺寸系列。
外径定心、内径定心、齿侧定心三种定心方式，其比较见表8—8。
表8—8 矩形花键定心方式
类型
简图
特点
应用
外
径
定
心
定心精度高
升级会员 