毕业设计：键连接失效分析与改进

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1、第一章第一章 绪论绪论 1.1 键联接的概述键联接的概述 目前,国内外机械工程设计中键联接与花键联接已被广泛应用,并已形成标 准化和系列化。但是,它们均存在一定的缺点和局限性,因而,不断补充、完善、 发展和改造它们非常必要。在各种轴毅联接中, 键联接具有简单紧凑、装拆方便 和成本低廉等特点, 因此是最常用的联接型式。 因键是标准零件, 故传统设计主 要是根据键联接时结构特点、 使用要求和工作条件选定键的类型, 然后由轴 毅尺寸从标准中选定键的剖面尺寸及长度, 最后进行强度校核。 传统方法的不足 是速度慢且趋于保守(尺寸大), 故其经济性差。 键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定

2、以传递转矩，如 齿轮、带轮、联轴器与轴的连接，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动 导向。键在机械行业中的各种轴毅联接中, 根据类型不同有不同的用途，键联接 具有结构简单、装卸方便和成本低廉的特点，因而得到广泛应用。 1.2 键联接的分类键联接的分类 键连接可以分为松键连接、紧键连接和花键连接三大类。 键是标准件，分为平建、半圆键、楔键和切向键等。 花键联接分为：矩形花键、渐开线花键、三角形花键。 平 键 普通平键与薄型平键 构造 两侧面为工作面，靠键 与槽的挤压和键的剪切 传递扭矩。分圆头 A、方 头 B、 半圆头 C 三种型式 导向平键与滑键 导向平键分为圆头和方 头两种，一般用螺钉固

3、 定在轴槽中，导向平键 与轮毂的键槽采用间隙 配合，轮毂可沿导向平 键轴向移动。 半 圆 键 靠键与键槽侧面的挤压 传递转矩。键在槽中能 绕键的几何中心摆动， 可以自动适应轮毂上键 槽的斜度。 楔 键 楔键的上下面是工作 面， 键的上表面有 1： 100 的斜度，轮毂键槽的底 面也有 1：100 的斜度， 主要靠摩擦力传递转矩 切 向 键 由一对楔键组成的，装 配时，将两键楔紧。键 的两个窄面是工作面。 花键联接 矩形 花键 分为外径、内径、侧面等 定心方式。 渐开 线花 键 齿廓为渐开线，分为齿形 定心、圆柱面定心、外径 定心。 三角 形花 键 内花键齿为三角形 外 花 键 齿 为 渐 开

4、线 （=45） 加工方便， 定心方式：齿侧定心 1.3 键联接的应用特点键联接的应用特点 键联接具有简单、紧凑、可靠、装拆方便和成本低廉等优点，因此是属于最 通用的联接形式。 普通平键和薄型平键键端形状分为圆头、平头和单圆头三种。薄型平键的键 高小，键槽浅，靠侧面传递转矩。对中性好,装拆方便，不能实现轮毂的轴向固 定。应用最广,适于高精度,高速或承受变载,冲击场合。薄型平键用于薄壁轮毂 或传递转矩较小的联结。导向平键与滑键装拆方便，对零件对中性无影响，容易 制造，作用可靠，多用于高精度联接。但只能圆周固定，易串动（轴向） ，不能 承受轴向力。导向平键用于轴上零件轴向移动量不大的场合,如变速箱中

5、的滑移 齿轮，滑键用于轴上零件轴向移动量较大的场合。半圆键工艺性好，装配方便， 尤其适用于锥形轴与轮毂的联接，但轴槽深对轴的强度削弱较大。只适宜轻载联 接。一般用于轻载,适用于锥形轴。楔键分为普通楔键、钩头楔键、薄型楔键。 对中性较差，力有偏心。不宜高速和精度要求高的联接，变载下易松动。钩头只 用于轴端联接，如在中间用键槽应比键长 2 倍才能装入。能轴向固定零件和传递 单向轴向力。但使轴上零件与轴的配合产生偏心和偏斜,破坏了轮毂与轴的对中 性。用于精度要求不高,转速较低时传递较大的,双向的或有振动的转矩，有钩头 的用于不能从另一端将键打出的场合。钩头供拆卸用,应注意加保护罩。切向键 由两个斜度

6、为 1:100 的楔键组成。其上下两面(窄面)为工作面,其中一面在通过 轴心线的平面内。工作面上的压力沿轴的切线方向作用,能传递很大的转矩。一 组切向键只传递一个方向的转矩,传递双向转矩时,需用两组互成 120135 的 切向键。用于载荷很大,对中要求不严的场合。花键齿侧面为工作面适用于 动、静联接。特点：1）齿较多、工作面积大、承载能力较高；2）键均匀分布， 各键齿受力较均匀；3）齿槽线、齿根应力集中小，对轴的强度削弱减少；4）轴 上零件对中性好；5）导向性较好；6）加工需专用设备、制造成本高。适用于定 心精度较高，导向性较好，移动轻便的场合。 1.4 键联接的不足键联接的不足 键和键槽径向跳动，轴向窜动，时间久了就会磨损。键连接还对连接件产生 切口效应，影响工件的承载能力和使用寿命。键是标准零件，故传统设计主要是 根据键联接时结构特点、使用要求和工作条件选定键的类型，然后由轴毅尺寸从 标准中选定键的剖面尺寸及长度，最后进行强度校核。传统方法的不足是速度慢 且趋于保守(尺寸大)，故其经济性差。键槽削减了被联接件的承载面积，特别会 引起高度的应力集中；此外用键联接被联接件