联接设计以及强度计算

第六章键和花键联接

一、键（key ）联接的分类和结构形式平键(flat key) 半圆键(woodruff key)

切向键(tangent key)楔键

(wedge key)

普通平键

A 型(双圆头)导向平键(feather key)

A 型

B 型滑键（sliding key ）

斜键(tape key)圆头方头钩头

B 型(平头)

C 型(单圆头)

•平键对中性好，适用于高速；•半圆键对轴削弱大，

二、键的选择及强度计算

1、键的选择

选择键的类型；

选键的剖面尺寸；结构特点、使用要求、工作条件

选键的长度。轴径及键的类

型

2、失效形式

挤压破坏；

毂的长度

剪切破坏；

磨损。

3、强度校核

挤压强度普通平键:导向键、滑键: ][1023p p kld T σσ≤⨯=T ——轴所传递扭矩k ——键与轮毂键槽的接触高度

[]p kld T p ≤⨯=3102l ——键的工作长度

k ＝h －t ≈0.5h

h —键工作高度t —键槽的深度d ——轴的直径

[σp ]——最弱零件的许用挤压应力，查表p ——最弱零件的许用压力，查表。

A 型：l =L －b

B 型：l =L

C 型：l =L －

0.5b

验算后强度不够的处理：

①用双键；②适当加大轮毂的长度。

两个键按1800布置

双键按1.5个键计算强度

减少对轴强度的削弱

载荷分布不均

键长不能超过2.25d

三、花键（spline）联接的类型及特点

1、特点

键齿在轴上均匀分布，受力均匀；

对轴削弱减少，齿根应力集中较小；

由于键齿多，所以承载能力大；

对中性好，导向性好；

没有完全消除应力集中；

需用专用设备和工具加工，成本高。

2、分类（按齿形划分）①矩形花键(parallel-sided spline)

②渐开线花键（involute spline ）③三角形花键(triangular spline)齿数多对轴强度削弱小

适用于轻载或薄壁零件工艺性好制造精度高根部强度大

应力集中较小

易于对中

定心精度高

定心稳定性好齿根强度低应力集中较大

四、花键联接的强度计算

失效形式：

静联接为压溃；

动联接为过度磨损。

计算准则：

保证齿侧面的挤压强度和齿根的剪切强度静联接的挤压强度：

][1023

p m

p zhld T σψσ≤⨯=

动联接的强度：][1023

p zhld T p m ≤⨯=ψψ：载荷分布不均匀系数，ψ＝0.7~0.8l ：齿的工作长度（mm ）h ：齿的工作高度（mm ）d m ：平均直径（mm ）

矩形：h ＝0.5(D －d)－2C

D ：外花键的大径d ：内花键的小径C ：倒角渐开线：m (模数)三角形：h ＝0.8m (模数)[σp ]：许用挤压应力，查表

[p ]：许用应力，查表。

矩形：d m ＝0.5（D +d ）渐开线、三角形：d m ＝d i d i

：分度圆直径

第七章过盈联接

一、过盈联接(interference fit joint)的类型及应用

1、无辅助件过盈联接

完全靠被联接件本身的过盈配合来实现，一为包容件，另一为被包容件，配合面通常为圆柱面，也有圆锥面;

车轴与车轮、齿圈与轮芯、滚动轴承与轴等。

扣紧板、扣紧环

2、有辅助件过盈配合联接

靠辅助件把被联接件联接在一起。

此法已逐渐被螺纹联接所替代。

二、过盈配合联接的工作原理

特点：构造简单

定心性好承载能力高

在振动下能可靠工作装配困难。

轴径d 1大于孔径d

三、过盈联接的装配方法1、压入法

利用压力机直接把被包容件压入包容件，在压入过程中，

配合表面微观不平度的峰尖会受到擦伤或压平。

2、温差法加热包容件（或冷却被包容件）。用于被联接件的配

合尺寸和过盈量不

大的场合。用于联接要求高、载荷较大的场合。

加热法用于较大配合直径冷却法用于较小配合直径

四、过盈联接的设计计算

计算所需的压力和过盈量；

校核联接的强度。

1、配合面间所需的径向压力p （1）传递轴向力F 不产生轴向滑移的条件：F ≤F f ＝Apf ＝πdlpf dlf

F

p π≥

所需的径向压力p ：

d ——配合面直径

f ——

摩擦系数l ——配合面长度

（2）传递扭矩T

周向不滑移条件：

T ≤M f ＝πd l pf ×0.5d

＝0.5πd 2l pf

lf

d T p 2

2π≥所需的径向压力p ：

（3）同时承受轴向力F 和扭矩T

不产生轴向滑移和周向滑移，所需经向压力：

dlf

d T F p π2

2)

2(+=

2、最小过盈量

d —配合面公称直径，mm p —配合面比压，Mpa

E 1、E 2—材料的拉压弹性模量，Mpa C 1、C 2—被包容件和包容件的刚性系数

3

2

211min

10

)(⨯+=∆E C E C pd d 1、d 2—被包容件的内径和包容件的外径μ1、μ2—被包容件和包容件的波桑比

1

21

2212

1μ--+=d

d d d C 22

22

2

222μ--+=d

d d d C 温差法装配的最小过盈量：