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。