发布时间 : 星期六 文章机械设计 课件 第六章 轴毂连接更新完毕开始阅读15abd743a8956bec0975e351
（3）、楔键的强度计算
其受力情况见P104图6-8所示。其主要失效形式是：相互楔紧的工作面积上、下两面被压溃。
当传递转矩时，把键与轴看成一体，并将下方分布在半个圆柱面上的径向压力用集中力F代替。这时因轴与轮毂有相对转动的趋势，所以轴与轮毂也产生了微小的扭转变形，沿键的工作长度l及沿宽度b上的压力分布情况均较以前发生了变化，压力的合力F不在通过轴心。
设压力沿键长均匀分布，沿键宽三角形分布，取x?b/6,y?d/2，由键与轴对轴心的受力平衡条件：F?Tx?f?y?f?d2?6T
b?f?d2F12T?103 则楔键连接的挤压强度条件，为：?P?????P?
blbl?b?6fd? 因此，我们可得到允许传递转矩的近似计算公式为：
T?1bl?b?6bl????P?,N?m 312?10 式中:T——传递的转矩，mm； d——轴的直径，mm； b——键的宽度，mm； l——键的工作长度，mm；
f——摩擦系数，一般取0.12～0.17；
??P?——键、轴及轮毂三者当中最弱材料的许用挤压应力，MPa，按表6-2取。 （4）、切向键连接简化强度计算
其主要失效形式是：工作面被压溃。
把键与轴看成一体，当键连接传递转矩时，其受力情况见P105图6-9。由切向键连接的挤压强度条件，可得出允许传递转矩的计算公式：
T?1?0.5f?0.45?dl?t?c???P?,N?m 31?10 式中：c——键的倒角，；值查有关手册； t——键槽深度，mm；取t?d/10。 取用键连接时，须注意：
①、当强度不够时，可用两个键来进行连接； ②、键的长度不易过长，一般应?(1.6～1.8)d；
③、用双键时，最好轴向相隔180°，这是平键；两个半圆键布置在轴的同一条母线上；两个楔键应布置在沿轴现相隔90°～120°；考虑两键上载荷分配不均匀性，在强度校核中只按1.5个键算。
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第16课
§6-2 花键连接
花键连接由具有多的键齿的轴和有向凹槽的毂孔组成。可以说，花键连接时平键连接在数目上的发展。
一、 花键连接的特点 1、 优点： （1）、因键齿和键槽呈均匀分布，故连接受力均匀； （2）、轮毂上各齿间凹槽较浅，因此齿根应力集中较小，对轴、轮毂的强度削弱较小； （3）、齿数多，总接触面积大，故可承受较大载荷； （4）、对中性好，这一点对高速和精密机床很重要； （5）、导向性好，这对于动连接有好处； （6）、可用研磨方法来提高加工精度。 2、 缺点： （1）、齿根处，仍有应力集中； （2）、成本高，需用专门设备加工。 3、 用途：
花键连接适用载荷较大，定心要求较高的静连接和动连接，如飞机、汽车、拖拉机、机床等行业中，由广泛应用。 二、 花键连接的类型：
?矩形花键；?其中，前两种应用较多。花键已标准化，按其截面的齿形，可分为：?渐开线花键； ?三角花键。?1、矩形花键 适用于把齿轮、半连轴器、带轮等零件安装在轴上的场合。 矩形花键连接中，被连接件的同心是靠齿侧面定心或按连接直径之一（内径d或外径D）定心而得到保证的。尤其是按内径d或外径D定心，能保证有较高的定心精度。 为适应不同载荷情况，按键齿数目和齿高的不同，矩形花键在标准规定了四个尺寸系列： （1）、轻系列：齿数少、齿高最低、承载力最小，多用于轻载连接或静连接； （2）、中系列：齿数多些，齿高也高一些，多用于中载连接或空载下移动的动连接； （3）、重系列：齿数最多、齿高也最高，多用于重载连接； （4）、补充系列：主要用于机床、汽车和拖拉机制造上。 6
对于花键连接的定心，当轮毂的硬度不高（低于HB350时），按外径定心最经济。因为轮毂上的孔D的表面精度靠热处理后用拉刀拉削来保证，而花键轴外径表面的表面精度只需在普通外圆磨床上磨削就可保证；
当轮毂的硬度很高（超过HB350时），轮毂上的花键孔在热处理后难以拉削，这是要按内径定心，花键轴和轮毂的定心表面热处理后要磨削。内径定心的花键连接加工较复杂，但定心精度较高；
齿侧定心不能保证轴与轮毂的精确同心，但有利于各齿均匀承载，主要用于载荷较大的重系列连接。 2、渐开线花键 （1）、特点： ①、渐开线花键已标准化，其齿廓为分度圆压力角??30或45的渐开线。我们知道，直齿轮的分度圆压力角??20，因压力角?增大，使得齿定高系数下降，渐开线花键的齿高
???仅为0.5m（m为模数）。
②、与矩形花键比，渐开线花键的齿根较厚，应力集中较小，故连接强度较高； ③、有一定的自动定心作用，因受载时，齿上有径向分力使其自动定心；
④、渐开线花键轴用加工齿轮的方法加工，但加工花键孔的拉刀制造成本较高； ⑤、常用于载荷较大，定心要求较高及尺寸较大的连接。 （2）、定心方式：
键开线花键的定心方式也三种： ①、按渐开线齿形定心
具有自动定心特点，能获得多数齿同时接触，有利用与各齿均匀承载，，所以应优先采用。
②、按外径定心
这种定心方式限制了花键自动定心作用。加工花键所用的滚刀或插刀需特殊制造，因而只有在特殊需要时才采用，如用于传动机构中径向载荷较大的动连接。 ③、按分度圆的同心圆定心
定心的圆柱表面应与花键的分度圆同心。适用于受径向载荷较小、又要求传动平稳的连接。
3、三角花键 （1）、特点：
①、三角花键的齿数较多，而齿较细，故三角花键的强度较高；
②、三角花键孔的齿形为三角形，而花键轴的齿形为分度圆压力角等于45的键开线。 （2）、定心方式：
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只按键齿侧面定心，故花键轴的内径与外径出都存在径向间隙C。 （3）、用处： 用于轻载、直径小的静连接，尤其是轴与薄壁零件的连接。 三、 花键连接的计算 1、设计计算步骤： 花键连接的设计与键连接相似，通常先选类型和定心方式，在按轴的直径从标准中查出尺寸，必要时，作强度校核。 2、受力情况及失效形式： （1）、受力情况见P107图3-13所示。 （2）、花键连接可能的失效形式有：齿面压溃或磨损，齿根剪断或弯断。
实践证明，齿面压溃或磨损是主要的失效形式，因此，通常按工作面的平均压强进行挤压强度或耐磨性的条件性计算。 （3）、强度计算
假设载荷沿齿侧接触面上均匀分布，各齿所受压力的合力作用在平均直径处。用各齿间载荷分布不均匀系数?来估计实际压力分布不均匀的影响，则花键连接的强度条件：
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