机械设计作业6答案

安全销：直径应按过载时被剪断的条件确定。
四 、计算分析题
6—27图示减速器的低速轴与凸缘联轴器及圆柱齿轮之间采用键连接。已知轴传递的转矩T=1000N·m，齿轮的材料为锻钢，凸缘联轴器的材料为HT200，工作时有轻微冲击，联接处轴及轮毂尺寸如图所示。试选择键的类型和尺寸，并校核联接的强度。
解：1、联轴器处
齿轮和轴的材料均为钢，查表6—2，取PMPa,k=0.5h=7mm，l=L－25=55mm
6—28轴与轮毂分别采用B型普通平键联接和中系列矩形花键联接。已知轴的直径（花键的大径）d=102mm，轮毂宽度L=150mm，轴和轮毂的材料均为碳钢，取许用挤压应力[p]=100MPa，试计算两种联接各允许传递的转矩。
B型：轴槽由盘状铣刀铣出，方头键在键槽中常用螺钉紧固，键槽应力集中较小，工作长度：l=L。
C型：轴槽由指状铣刀铣出，一头圆一头方用于轴端与毂类零件联接，安装方便。工作长度：l=L－b/2。
6—21半圆键联接与普通平键联接相比，有什么优缺点？它适用于什么场合？
答：轴槽用尺寸与半圆键相同的半圆键槽铣刀铣出，键在槽中能绕几何中心摆动以适应轮毂中键槽的斜度。
6—12平键标记：键B20×80GB/T1096—1979中，B表示B型(方头)键，20×80表示键宽20mm,键长（公称长度）80mm。
6—13普通平键联接的主要失效形式是工作面压溃，导向平键联接的主要失效形式是工作面的过度磨损。
6—14普通平键联接中，工作面是两侧面，依靠键与键槽侧面的挤压传递转矩，键的上表面和轮毂上键槽的底面之间应有间隙；楔键联接中，工作面是上下两面，依靠键的楔紧作用（摩擦力）传递转矩。
k=0.5h=6mm，l=L－b=90mm（或l=L－b/2=100mm）
满足强度条件
2、齿轮处
①键的类型和尺寸
选A型平键，根据轴径d=90mm，查表6—1得键的截面尺寸为：b=25mm，h=14mm,
根据轮毂的宽度90mm，取键长L=80mm，键的标记：键25×80GB/T1096—1979
②校核联接强度
两楔键相隔90°～120°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。当夹角为180°时，两个楔键的承载能力大体上只相当于一个楔键的承载能力。因此，两个楔键间的夹角既不能过大，也不能过小。
两个半圆键布置在轴的同一母线上，半圆键在轴上的键槽较深，对轴的削弱较大，不宜将两个半圆键布置在轴的同一横截面上。
A、安装一对平键B、键宽b增大到1.5倍C、键长L增大到1.5倍
6—9花键联接的主要缺点是B。
A、应力集中B、成本高C、对中性及导向性差
6—10型面曲线为摆线或等距曲线的型面联接与平键联接相比较，D不是型面联接的优点。
A、对中性好B、轮毂孔的应力集中小C、装拆方便D、切削加工方便
二、填空题
6—11按用途平键分为普通平键、薄型平键、导向平键、滑键；其中普通平键、薄型平键用于静联接，导向平键、滑键用于动联接。
解：1、B型普通平键联接
①键的尺寸
B型普通平键联接，根据轴径d=102mm，查表6—1得键的截面尺寸为：b=28mm，h=16mm,
根据轮毂的宽度150mm，取键长L=125mm，键的标记：键B28×125GB/T1096—79
②联接允许传递的转矩
2、花键Biblioteka Baidu接
①键的尺寸
查手册，中系列矩形花键的尺寸为：z×d×D×B=10×92×102×14, C=0.6mm,=0.75,l=150mm，dm=(D+d)/2=(102+92) /2=97mm,h=(D－d)/2－2C=(102－92) /2－2×0.6=3.8mm
6—24花键联接的主要失效形式是什么？如何进行强度计算？
答：静联接——工作面被压溃，按工作面上的挤压应力进行强度计算，
动联接——工作面过度磨损，按工作面上的压力条件性地进行强度计算，
6—25销有哪几种类型？各用于何种场合？销联接有哪些失效形式？
答：定位销：用于固定零件的相互位置，是组合加工和装配时的重要辅助零件。
联接销：传递不大的载荷。失效形式为剪断和压溃。
安全销：作安全装置中的过载剪断元件。
6—26一般联接用销、定位用销及安全保护用销在设计计算上有何不同？
答：联接销：根据联接的结构特点按经验或规范确定，必要时再按剪切和挤压强度条件校核计算。
定位销：通常不受或只受很小的载荷，故不作强度校核计算，其直径按结构确定，数目一般不少于两个。
6—3当键联接强度不足时可采用双键。使用两个平键时要求两键C布置；使用两个半圆键时要求两键A布置；使用两个楔键时要求两键B布置；
A、在同一直线上B、相隔90°～120°C、相隔180°D、相隔120°～130°
6—4普通平键的承载能力通常取决于C。
A、键的剪切强度B、键的弯曲强度C、键联接工作表面挤压强度D、轮毂的挤压强度
①键的类型和尺寸
选A（或C）型普通平键，根据轴径d=70mm，
查表6—1得键的截面尺寸为：b=20mm，h=12mm,
根据轮毂的长度130mm，取键长L=110mm，
键的标记：键20×110GB/T1096—1979
（键C20×110GB/T1096—1979）
②校核联接强度
联轴器的材料为铸铁，查表6—2，取PMPa,
答：薄形平键与普通平键的主要区别是，高度为普通平键的60％～70％，传递转矩的能力较低，
常用于薄壁结构、空心轴及一些径向尺寸受限制的场合。
6—20按构造分普通平键有A、B、C三种型式，他们的使用特点各是什么？与之相配的轴槽是如何加工的？其工作长度和公称长度之间各有什么关系？
答：A型：轴槽由指状铣刀铣出，圆头键在键槽中固定牢固，键槽应力集中较大，圆头部两侧面不工作，工作长度与公称长度之间的关系：l=L－b。
优点：工艺性较好，装配方便 ，尤其适用于锥形轴端与轮毂的联接。
缺点：轴槽较深，对轴的强度削弱较大。
一般只用于轻载静联接中。
6—22为什么采用两个平键时，通常在轴的圆周上相隔180°位置布置；采用两个楔键时，常相隔90°～120°；而采用两个半圆键时，则布置在轴的同一母线上？
答：两平键相隔180°布置，对轴的削弱均匀，并且两键的挤压力对轴平衡，对轴不产生附加弯矩，受力状态好。
6—15普通平键联接不能承受轴向力。
6—16切向键联接中，单向传动采用一个切向键；双向传动采用两个切向键，在圆周上相隔120°～130°分布。
6—17矩形花键联接采用小径定心；渐开线花键联接采用齿形定心。
6—18花键联接中，小径定心比侧面定心精度高。
三、分析与思考题
6—19薄形平键联接与普通平键联接相比，在使用场合、结构尺寸和承载能力上有何区别？
第六章键、花键、无键联接和销联接
一、选择题
6—1普通平键联接的主要用途是使轴与轮毂之间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、沿周向固定并传递周向力D、安装与拆卸方便
6—2设计键联接时，键的截面尺寸b×h通常根据D按标准选择；键的长度通常根据
C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
6—5当轴作单向回转时，平键的工作面在D，楔键的工作面在键的A。
A、上、下两面B、上表面或下表面C、一侧面D、两侧面
6—6能构成紧联接的两种键是C。
A、楔键和半圆键B、半圆键和切向键C、楔键和切向键
6—7一般采用B加工B型普通平键的键槽。
A、指状铣刀B、盘形铣刀C、插刀
6—8平键联接能传递的最大转矩T，现要传递的转矩为1.5T时，则应A。
②联接允许传递的转矩
五、结构设计与分析题
6—29试指出下列途中的错误结构，并画出正确的结构图（在原图上改正）。
6—30已知图示的轴伸长度为72mm，直径d=40mm配合共查为H7/k6，采用A型普通平键联接。试确定图中各结构尺寸、尺寸公差、表面粗糙度和形位公差（一般键联接）
。
6—23在材料和载荷性质相同的情况下，动联接的许用压力比静联接的许用挤压力小，试说明原因。
答：因为动联接的失效形式为过度磨损，而磨损的速度快慢主要与压力有关。压力的大小首先应满足静强度条件，即小于许用挤压应力，然后，为了使动联接具有一定的使用寿命，特意将许用压力值定得较低。若动联接的相对滑动表面经过淬火处理，其耐磨性得到很大的提高，可相应地提高其许用压力值。