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軸轂連結(jié)件

2023-08-15 發(fā)布人:中鋼網(wǎng)

  軸轂連結(jié)件

  與輪轂相似,軸轂(shaft bossing)指與軸相連接的軸上零件,常見齒輪、帶輪等。軸轂定義較為寬泛,一般以“軸轂連接”較為常用。

  軸和回轉(zhuǎn)零件(如齒輪、凸輪、聯(lián)軸器等)輪轂的聯(lián)接稱為軸轂聯(lián)接。聯(lián)接使回轉(zhuǎn)零件在軸上定位和固定,以便傳遞運動和動力。

  軸轂聯(lián)接的方式有鍵鏈接、花鍵聯(lián)接、成形聯(lián)接、脹套聯(lián)接、銷聯(lián)接、緊定螺釘聯(lián)接、過盈聯(lián)接等,有些聯(lián)接方式僅用于軸轂聯(lián)接,有些聯(lián)接方式可兼作其它聯(lián)接。鍵和花鍵是最常見的軸轂聯(lián)接方式。

  簡介

  軸轂一般指為軸轂連接,軸轂連接的功能主要是實現(xiàn)軸與軸上零件(如齒輪、帶輪等)的周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩。軸轂連接的形式很多,如鍵連接、花鍵連接、銷連接等。

  鍵連接

  鍵是標(biāo)準(zhǔn)件,鍵設(shè)計的主要內(nèi)容是:選擇鍵的類型;確定鍵的尺寸;必要時校核鍵連接的強度。 [2]

  普通平鍵

  普通平鍵用于靜連接,即軸與輪轂間無相對軸向位移的連接。如圖1所示。

  (1)類型和特點

  普通平鍵按端部形狀不同可分A型(圓頭)、B型(方頭)、C(單圓頭)三種。圓頭鍵的軸槽用指狀銑刀加工,軸槽兩端具有與鍵相同的形狀,故鍵在槽中固定良好,但槽對軸引起的應(yīng)力集中較大。方頭鍵的軸槽用盤形銑刀加工,軸的應(yīng)力集中較小,但需用緊定螺釘將其固定在鍵槽中。單圓頭鍵常用于軸端。

  普通平鍵是靠側(cè)面?zhèn)鬟f轉(zhuǎn)矩,側(cè)面是工作面,而鍵的上表面和輪轂槽底之間留有間隙。普通平鍵結(jié)構(gòu)簡單、對中良好、裝拆方便、加工容易,故應(yīng)用廣泛,但它不能實現(xiàn)軸上零件的軸上固定。

  (2)尺寸選擇

  鍵的剖面尺寸(b×h)根據(jù)鍵槽所在軸段直徑d由標(biāo)準(zhǔn)選取;鍵長L一般略小于零件輪轂的長度,且須符合鍵長標(biāo)準(zhǔn)系列。

  (3)強度驗算

  如圖2所示為平鍵連接時的受力情況。在切向力Ft的作用下,鍵和鍵槽的兩側(cè)面受擠壓,鍵的a-a截面受剪切。因此,鍵連接的主要失效形式是較弱零件(通常是輪轂)的工作面被壓潰,其強度條件如下:

  式中:σp——擠壓應(yīng)力,MPa;

  T——軸傳遞的轉(zhuǎn)矩,N·mm;

  d——軸的直徑,mm;

  h——鍵的高度,mm;

  h'——鍵與輪轂的接觸高度,取h'≈h/2,mm;

  ——鍵的工作長度,mm,A型鍵:=L-b,B型鍵:=L,C型鍵:=L-b/2;

  [σ]p——許用擠壓應(yīng)力MPa,見表1。

  如果一個鍵不能滿足強度要求時,可采用兩個平鍵,兩鍵應(yīng)相隔180°布置。考慮到載荷分配不均,其強度按1.5個鍵計算。也可適當(dāng)增加鍵長,但鍵長一般不宜超過(1.6~1.8)d,否則載荷沿鍵長的分布嚴(yán)重不均。 [2]

  導(dǎo)向鍵和滑鍵

  導(dǎo)向鍵和滑鍵用于動連接,即軸與輪轂之間用有相對軸向移動的連接。導(dǎo)向鍵如圖3所示用螺釘固定在軸槽中,軸上零件能沿鍵作少量軸向滑移;為拆裝方便,設(shè)有起鍵螺孔。滑鍵如圖4所示固定在輪轂上,軸上零件帶著鍵作軸向移動;滑鍵用于軸上零件軸上移動量較大的場合。由于導(dǎo)向鍵和滑鍵連接是動連接,所以其主要失效形式是工作面的磨損,強度條件如下:

  式中:p——壓強,MPa;

  [p]——許用壓強,MPa,見表1。

  半圓鍵

  半圓鍵只用于靜聯(lián)接,與平鍵一樣也是以兩側(cè)面為工作面(圖5(a))。軸上鍵槽用與半圓鍵尺寸相同的銑刀銑出,半圓鍵可在槽中繞鍵的幾何中心擺動,以適應(yīng)于轂槽底面的斜度。

  這種鍵聯(lián)接定心較好,裝配方便,但軸上鍵槽較深,對軸的強度削弱較大,主要用于載荷較小的連接及錐形軸端與輪轂的連接(圖5(b))。若強度不足需裝兩個半圓鍵時,兩鍵應(yīng)布置在軸的同一母線上,以免軸的強度削弱過大。 [2]

  楔鍵和切向鍵

  楔鍵和切向鍵用于靜連接。

  楔鍵如圖6所示,上、下面是工作面,鍵的上表面和輪轂鍵槽底面的斜度均具有1:100的錐度。裝配后,鍵楔緊在軸轂之間。工作時,靠鍵、軸轂之間的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩,并能承受單方向的軸向力,但定心精度不高,主要用于載荷平穩(wěn)和低速的場合。

  切向鍵如圖7所示由兩個斜度為1:100的楔鍵組成,其上、下兩面(窄面)為工作面,其中之一的工作面通過軸心線的平面,使工作面上壓力沿軸的切向作用,能傳遞很大轉(zhuǎn)矩。當(dāng)傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時,需用兩個切向鍵并分布成120°~130°。切向鍵主要用于軸徑大于100 mm、對中要求不嚴(yán)而載荷很大的重型機械中。


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