王黎钦《机械设计》第5版课后习题(轴毂连接)【圣才出品】

王黎钦《机械设计》第5版课后习题

第6章轴毂连接

6.1平键的标准截面尺寸如何确定？其长度如何确定？

答：（1）平键的截面尺寸键宽b和键高度h是按轴径d从标准中查得；

（2）键长度L按轮毂宽度从手册标准中查得标准长度，为保证不影响轴上零件轴向定位，该长度应比轮毂宽度略小。

6.2平键连接、半圆键连接、楔键连接各自的失效形式是什么？静连接和动连接的校核计算有何不同？

答：普通平键连接的主要失效形式是：键、轴上键槽、毂上键槽三者中强度最弱的工作面被压溃；

导向平键连接的主要失效形式是：键、轮毂上键槽两侧面（即工作面）的磨损；

半圆键连接失效形式是：键、轴上的键槽、毂上键槽三者中强度最弱的工作面被压溃；

楔键连接的主要失效形式是：楔键上下面与轴和毂上键槽间正压力产生摩擦力的丧失导致摩擦力矩消失不能传递转矩、连接失效。

静连接校核计算的目的主要是限制工作面的挤压应力不超过材料的许用挤压应力，以防工作面压溃；

动连接校核计算的主要目的是通过限制工作面的压强来防止工作面的过度磨损。

6.3平键和楔键连接的工作原理上有何不同？各有什么特点？各使用在什么场合？当采用双键时各应如何布置？为什么？

答：（1）平键连接的工作原理是靠平键、轴上键槽、毂上键槽的侧面（即工作面）的挤压来传递转矩的；而楔键则是靠楔键上下面（即工作面）与轴和毂上键槽底面间正压力产生摩擦力力矩来传递转矩的。

（2）平键连接的特点是结构简单、装拆方便、对中性好；但不能承受轴向力，应用广泛；可用于静连接、动连接、要求轴毂对中性好的连接；

楔键连接特点是结构简单、装拆也方便，可传递单向轴向力，但楔键被楔紧时破坏了轴毂的对中性；另外楔键连接是靠摩擦传递转矩，有摩擦传力不可靠性。因此，仅用于对中性要求不高、载荷平稳、低速的连接。

（3）当需采用双键时，双键对平键按180º布置，对楔键按120º布置。因为180º布置的话等于单键，120º布置另120º处轴与孔接触，有一个摩擦力点，这样可以不过多削弱轴的强度；另外，也便于键槽加工。

6.4花键有哪几种？各用在什么场合？哪种花键应用最广？

答：（1）花键按齿形可分为矩形花键和渐开线花键；

（2）矩形花键有轻系列和中系列；

轻系列：承载能力较小，主要用于轻载荷的静连接；

中系列：多用于较重载荷的静连接或在空载下移动的动连接。

矩形花键应用最为广泛。

（3）渐开线花键有30º压力角和45º压力角两种：

30º压力角渐开线花键：模数大，齿根较厚和齿根圆较大，应力集中较小，强度大，寿命长。主要用于较重载荷或定心精度较高以及尺寸较大的连接；

45º压力角渐开线花键：齿数多、模数小、齿小，承载能力低。主要用于轻载小直径连接，特别是常用于薄壁零件的连接。

6.5如图6-1所示为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。已知轴传递的功率P=9kW，转速n=400r／min，轴与齿轮的材料均为钢，联轴器材料为铸铁，工作时有轻微冲击。试选择两处键的类型和尺寸，并校核其连接强度。

图6-1

解：（1）计算轴所传递的转矩T：

6699.55109.5510214875()400

P T N mm n =⨯=⨯⨯=⋅（2）设计轴与齿轮的键连接：

根据该连接所在的轴段直径d=50mm、轮毂宽度40，选择普通平键，查《机械设计手册》得键及键连接尺寸为：键宽b=14，键高h=9，键长L=36。根据键、轴、齿轮材料均为钢，工作时有轻微冲击等条件查教材表6.1得：

[]100~120[]=110p p Mpa Mpa

σσ=，取验算该键连接的挤压强度：

22221487586.82[]1109()(3614)5022

p p T T Mpa Mpa h kld L b d σσ⨯====<=-⨯-⨯（3）设计轴与联轴器的键连接：

根据该链接所在的轴段直径d=38mm、轮毂宽度60选择普通平键，查《机械设计手册》得键及键连接尺寸为：键宽b=10，较高h=8，键长L=56。

根据键及轴材料为钢、联轴器材料为铸铁，工作时有轻微冲击等条件查教材表6.1得：

[]50~60[]=55p p Mpa Mpa

σσ=，取验算该键连接的挤压强度：

22221487561.5[]558()(5010)3822

p p T T Mpa Mpa h kld L b d σσ⨯====>=-⨯-⨯采用C 型键，长L＝56,宽b=10，高h=8

22221487555.4[]558()(565)3822

p p T T Mpa Mpa h kld L b d σσ⨯=

===≈=-⨯-⨯可用。