机械设计习题卡06答案

一、填空题
1．键连接的主要类型有平键连接、半圆键连接、楔键连接、切向键连接。

2．普通平键按构造分，有圆头（ A 型）、平头（ B型）及单圆头（ C 型)三种。

3．平键连接的工作面是两侧面，依靠键同键槽侧面的挤压来传递转矩；楔键连接的工作面是键的上、下面，依靠键的楔紧作用来传递转矩.
4．普通平键连接的主要失效形式是工作面被压溃，导向平键连接的主要失效形式是工作面的过渡磨损 .
5．在设计中进行键的选择时,键的截面尺寸根据轴的直径而定，而键的长度则根据轮毂的长度而定。

二、单项选择题
1．键连接的主要用途是使轴和轮毂之间C 。

A．沿轴向固定并传递轴向力B．沿轴向可作相对滑动并具有导向作用
C．沿周向固定并传递扭矩D．安装与拆卸方便
2．设计键连接时键的截面尺寸通常根据 D 按标准选择.
A．所传递转矩的大小B．所传递功率的大小
C．轮毂的长度D．轴的直径
3．在载荷性质相同时，导向平键连接的许用压力取得比普通平键连接的许用挤压应力小，这是为了 A 。

A．减轻磨损B．减轻轮毂滑移时的阻力
C．补偿键磨损后强度的减弱D．增加导向的精度
4．设计键连接的几项主要内容是：a、按使用要求选择键的适当类型；b、按轮毂长度
选择键的长度;c、按轴的直径选择键的剖面尺寸;d、对连接进行必要的强度校核.在具体设计时，一般顺序是: C 。

A．b→a→c→d B．b→c→a→d C．a→c→b→d D．c→d→b→a
5．平键连接能传递的最大扭矩为T，现要传递的扭矩为1.5T,则应 D .
A．把键长L增大到1。

5倍B．把键宽b增大到1。

5倍
C．把键高h增大到1。

5倍D．安装一对平键
6．普通平键连接的承载能力一般取决于 D 。

A．轮毂的挤压强度B．键工作表面的挤压强度
C．轴工作面的挤压强度D．上述三种零件中较弱材料的挤压强度
7．C型普通平键与轴连接，键的尺寸为b×h×L＝14×9×65,则键的工作长度为A 。

A．58mm B．61mm C．65mm D．51mm
8．下面是几种普通平键连接的剖视面，其中 B 在结构上正确。

9．楔键连接的主要缺点是D
A。

键的斜面加工困难 B.键安装时易损坏
C.键楔紧后在轮毂中产生初应力D。

轴和轴上零件对中性差
10．半圆键和切向键的应用场合是 B 。

A．前者多用来传递较大扭矩,后者多用来传递较小扭矩
B．前者多用来传递较小扭矩，后者多用来传递较大扭矩
C．各种大小扭矩均可传递
11．常用来制造键的材料是B 。

A．低碳钢 B. 中碳钢C。

高碳钢D。

合金钢
12。

轴的键槽通常是由D 加工而得到的.
A. 插削
B. 拉削C。

钻及铰D。

铣削
13. 楔键和B ,两者的接触面都具有1：100的斜度。

A. 轴上键槽的底面B。

轮毂上键槽的底面 C. 键槽的侧面
14。

半圆键和切向键的应用场合是B 。

A。

前者多用来传递较大转矩，后者多用来传递较小转矩
B。

前者多用来传递较小转矩，后者多用来传递较大转矩
C。

两者都用来传递较小转矩
D。

两者都用来传递较大转矩
15. 花键连接与平键连接（采用多键时)相比较，C 的观点是错误的。

A。

承载能力比较大
B. 旋转零件在轴上有良好的对中性和沿轴移动的导向性
C。

对轴的削弱比较严重
D。

可采用研磨加工来提高连接质量和加工精度
16。

花键连接的强度，主要取决于C 强度.
A。

齿根弯曲 B. 齿根剪力
C. 齿侧挤压D。

齿侧接触
17. 应用较广的花键齿形是 C .
A. 矩形与三角形B。

渐开线与三角形
C。

矩形与渐开线 D.矩形、渐开线与三角形
三、简答题
1．根据用途不同，平键分为哪几种类型?其中哪些用于静连接，哪些用于动连接?
根据用途不同,平键分为普通平键、薄型平键、导向平键和滑键四种.其中普通平键和薄
型平键用于静连接,导向平键和滑键用于动连接.
2．薄型平键连接与普通平键连接相比，在使用场合、结构尺寸和承载能力上有何区别？ 薄型平键与普通平键的主要区别是键的高度约为普通平键的60％—70％，也分为圆头、平头和单圆头三种形式,但传递转换的能力较低，常用于薄壁结构、空心轴和一些径向尺寸受限制的场合。

3。

普通平键的强度条件怎样（用公式表示）?如何在进行普通平键连接强度计算时,强度条件不能满足,可采用哪些措施？
普通平键连接的强度条件为：p p 2000T kld
σσ⎡⎤=≤⎣⎦ T ：传递的转矩；k ：键与轮毂的接触高度；l :键的工作长度；d :轴的直径。

可采用的措施有：a 。

增大键和轮毂的长度，但键不宜过长，否则，载荷沿键长分布不均；b. 用两个键相隔1800布置;c. 改用花键； d. 更换键、轴或毂的材料。

4．为什么采用两个平键时，一般布置在沿周向相隔180︒的位置；采用两个楔键时，相隔90120︒︒ ；而采用两个半圆键时,却布置在轴的同一母线上?
两个平键沿周向相隔180︒布置,对轴的削弱均匀，并且两键对轴的挤压力平衡，对轴不产
生附件弯矩，受力状态较好。

两个楔键相隔90120︒︒布置，若夹角过小，则对轴的局部削弱过大,若夹角过大，则两个楔键的总承载能力下降，若夹角为180︒，两个楔键承载能力相当于一个楔键的承载能力。

两个半圆键布置轴的同一母线上。

半圆键对轴的削弱较大，两个半圆键不能放在同一横截面上，只能放在同一母线上.
5. 平键和楔键在结构和使用性能上有何区别?为什么平键应用较广？
平键的工作面是两侧面，楔键的上、下面为工作面；楔键的上表面和与它相配合的轮毂键槽底面均有1：100的斜度，而平键无斜度.楔键连接的缺点是键楔紧后,轴和轮毂的配合产生偏心和偏斜，因此楔键主要毂类零件的定心精度要求不高和低转速的场合.平键连接具有结构简单、装拆方便、对中性好优点，因此应用较广。

6. 半圆键与普通平键连接相比,有什么优缺点？它适用在什么场合？
半圆键也是靠侧面来传递转矩,它工艺性好、装配方便，尤其适用于锥形轴端与轮毂的连接。

缺点是轴上键槽较深，对轴的强度削弱较大，故一般只用轻载连接中.
7．为什么在轴的零件图上，轴的键槽深度可以用t 表示，也可以用d t - 标注？而在轮毂的工作图上，键槽深度1t 必须用1D t +来标注（,d D ——轴的直径）？
轴上键槽深度（t 或d t -）或毂上键槽深度1D t +不受槽宽b 的影响，测量精度及稳定性
较好，故采用这种标注方法。

8．什么叫无键连接？它有何优缺点？
凡轴与毂的连接不用键或花键时,统称为无键连接。

无键连接主要有型面连接和胀紧连接.
型面连接：轴和毂孔通过非圆截面构成连接.型面连接装拆方便，能保证良好的对中性；连接面上没有键槽及尖角，减少了应力集中，故可传递较大的转矩。

加工工艺比较复杂。

胀紧连接：在轴和毂孔之间装入胀紧连接套而构成的一种静连接。

胀紧连接定心性好，装拆方便，引起的应力集中小，承载能力高，并有安全保护作用.由于要在轴和毂孔间安装胀紧套，应用时会受到结构尺寸的限制.
9。

销有哪几种?各用在何种场合？
销根据用途可分为定位销、连接销和安全销三种。

定位销用来固定零件之间的相对位置，它是组合加工和装配时的重要辅助零件。

连接销可传递不大的载荷；安全装置中过载剪断元件称为安全销.
四、计算分析题
1。

图示减速器的低速轴与凸缘联轴器及圆柱齿轮之间分别用键连接.已知：轴传递的转矩T ＝1000N ·m ，齿轮材料为锻钢,若s s 0.5τσ=，许用安全系数[]2S =。

凸缘联轴器的材料为HT250，工作时有轻微冲击，连接处轴及轮毂的尺寸如图示.试选择键的类型和尺寸,并校核其连接强度。

联轴器处的键:
根据结构要求,选用A 型普通平键。

由轴径70mm d =，选取2012b h ⨯=⨯，根据轮毂宽度130mm ，选取键长125mm L =。

校核：
0.50.5126mm;
12520105mm
k h l L b ==⨯==-=-=键的接触高度键的工作长度 p 20002000100047.6MPa 610570T kld σ⨯=
==⨯⨯ 根据表6-2知，轻微冲击下,HT250的许用挤压应力p 50MPa σ⎡⎤=⎣⎦,所以p p σσ⎡⎤<⎣⎦，故联轴器处键合用。

齿轮连接处的键：
根据结构要求，选用A 型普通平键.由轴径90mm d =，选取2514b h ⨯=⨯，根据轮毂宽度90mm ，选取键长80mm L =。

校核：
0.50.5147mm;
802555mm
k h l L b ==⨯==-=-=键的接触高度键的工作长度 p 20002000100057.7MPa 75590T kld σ⨯=
==⨯⨯
根据表6-2知,轻微冲击下，钢的许用挤压应力p 100MPa σ⎡⎤=⎣⎦,所以p p σσ⎡⎤<⎣⎦，故齿轮处键合用。

2. 图示牙嵌离合器在左右两半分别用键与轴Ⅰ、Ⅱ相联接,在空载下，通过操纵可使右半离合器沿导向键在轴Ⅱ上作轴向移动.该轴传递的转矩T ＝1000N ·m,轴径
1280mm d d ==,右半离合器的轮毂长L ＝130mm ，工作中有轻微冲击,离合器及轴均为钢制。

试选择右半离合器的导向平键的尺寸，并校核该联接的强度.
根据结构要求,选择A 型导向平键。

根据轴径80mm d =,轮毂长度1130mm L =,行程长260mm L =及导向平键的标准长度系列，查表6-1知，22mm,14mm,=180mm b h L ==. 校核：
导向平键连接结构属于动连接,通常只需要进行耐磨性计算，校核其表面压力即可。

[]2000T p p kld
=≤ 式中,转矩1000N m T =⋅，接触高度0.50.5147mm k h ==⨯=，轴径80mm d =,
键的工作长度1211306018022130114mm 2222
L L L b l L +-+-=--=--=。

所以2000100031.3MPa 711480
p ⨯==⨯⨯.对于动连接，钢的许用压力[]40MPa p =，所以[]p p <，故该键合用。