機(jī)械設(shè)計(jì)：和軸承小白一起學(xué)習(xí)鍵聯(lián)接和銷(xiāo)聯(lián)接的選擇、強(qiáng)度計(jì)算
今天和大家分享機(jī)械設(shè)計(jì)：和軸承小白一起學(xué)習(xí)鍵聯(lián)接和銷(xiāo)聯(lián)接的選擇、強(qiáng)度計(jì)算，作為一個(gè)基礎(chǔ)的零件裝配連接方式，鍵聯(lián)接和銷(xiāo)聯(lián)接在機(jī)械設(shè)計(jì)中是一種常用的聯(lián)接方式，雖然東西小，但是作用很強(qiáng)大，從選型到強(qiáng)度計(jì)算都不可馬虎對(duì)待，特別是在一些高強(qiáng)度的場(chǎng)合鍵和銷(xiāo)更是有這不可替代的作用，100唯爾教育網(wǎng)小編就詳細(xì)講解鍵和銷(xiāo)的聯(lián)接知識(shí)，可以給大家在設(shè)計(jì)時(shí)提供相關(guān)參考。
鍵連接
鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)件，通常用于聯(lián)接軸與軸上旋轉(zhuǎn)零件與擺動(dòng)零件，起周向固定零件的作用以傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和扭矩，楔鍵還可以起單向軸向固定零件。而導(dǎo)鍵、滑鍵、花鍵還可用作軸上移動(dòng)的導(dǎo)向裝置。用鍵將軸與帶轂零件聯(lián)成一體的可拆聯(lián)接，是軸與齒輪或軸與帶輪之間常用的聯(lián)接方式。鍵是標(biāo)準(zhǔn)件，安放在軸與輪轂的鍵槽中，分為平鍵、半圓鍵和斜鍵3類(lèi)。
鍵聯(lián)接的選擇
鍵的選擇包括類(lèi)型選擇和尺寸選擇兩個(gè)方面。鍵的類(lèi)型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件來(lái)選擇;鍵的尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的強(qiáng)度要求來(lái)選定。鍵的主要尺寸為其截面尺寸(一般以鍵寬b×鍵高h(yuǎn)表示)與長(zhǎng)度L。鍵的截面尺寸b×h按軸的直徑d由標(biāo)準(zhǔn)中選定。鍵的長(zhǎng)度L一般可按輪轂的長(zhǎng)度而定,即鍵長(zhǎng)等于或略小于輪轂的長(zhǎng)度;而導(dǎo)向平鍵的長(zhǎng)度則按零件所需滑動(dòng)的距離而定。重要的鍵聯(lián)接在選出鍵的類(lèi)型和尺寸后，還應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。
普通平鍵和普通楔鍵的主要尺寸見(jiàn)下表，所選定的鍵長(zhǎng)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長(zhǎng)度系列。
平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算
平鍵聯(lián)接傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，聯(lián)接中各零件的受力如圖所示。對(duì)于采用常見(jiàn)的材料組合和按標(biāo)準(zhǔn)選取尺寸的普通平鍵聯(lián)接，其主要失效是工作面被壓潰，而一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷。因此，通常只按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。對(duì)于導(dǎo)向鍵聯(lián)接和滑鍵聯(lián)接，其主要失效形式是工作面的過(guò)度磨損。因此，通常按工作面上的壓力進(jìn)行條件性的強(qiáng)度校核計(jì)算。
式中：
T-傳遞的轉(zhuǎn)矩(T=F×y≈F×d/2)，單位為N·m;
k-鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k=0.5h，h為鍵的高度，單位為mm;
l-鍵的工作長(zhǎng)度，圓頭平鍵l=L-b，平頭平鍵l=L，單圓頭平鍵l=L-b/2，L為鍵的長(zhǎng)度，b為鍵的寬度，單位均為mm;
d-軸的直徑，單位為mm;
[σp]-鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，單位為MPa;
[p]-鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用壓力，單位為MPa;
在進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算校核后，如果強(qiáng)度不夠，可采用雙鍵聯(lián)接。這時(shí)一方面應(yīng)考慮鍵的合理布置，即兩個(gè)
平鍵最好布置在沿周向相隔180°;另一方面,應(yīng)考慮兩個(gè)鍵上載荷分配的不均勻性，在進(jìn)一步的強(qiáng)度校核中只按1.5個(gè)鍵計(jì)算。
鍵聯(lián)接裝配要點(diǎn)
1平鍵與固定鍵的鍵槽兩側(cè)面應(yīng)均勻接觸，其配合面間不得有間隙。
2間隙配合的鍵(或花鍵)裝配后，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件沿著軸向移動(dòng)時(shí)，不得有松緊不均現(xiàn)象。
3鉤頭鍵、鍥鍵裝配后其接觸面積應(yīng)不小于工作面積的70%，且不接觸部分不得集中于一處;外露部分的長(zhǎng)度應(yīng)為斜面長(zhǎng)度的10%~15%。
銷(xiāo)聯(lián)接
銷(xiāo)是標(biāo)準(zhǔn)件，可用來(lái)作為定位零件，用以確定零件間的相互位置；也可起聯(lián)接作用，以傳遞橫向力或轉(zhuǎn)矩；或作為安全裝置中的過(guò)載切斷零件嗎，以傳遞橫向力或轉(zhuǎn)矩；或作為安全裝置中的過(guò)載切斷零件。。銷(xiāo)可以分為圓柱銷(xiāo)、圓錐銷(xiāo)和異形銷(xiāo)等。圓柱銷(xiāo)依靠少量過(guò)盈固定在孔中，對(duì)銷(xiāo)孔的尺寸，形狀，表面粗糙度等要求較高，銷(xiāo)孔在裝配前須鉸削。通常被連接件的兩孔應(yīng)同時(shí)鉆鉸，孔壁的粗糙度不大于Ra0.6μm。裝配時(shí)，在銷(xiāo)上涂上潤(rùn)滑油，用銅棒將銷(xiāo)打入孔中。
常用的銷(xiāo)有圓柱銷(xiāo)、圓錐銷(xiāo)和開(kāi)口銷(xiāo)等。下表是常見(jiàn)銷(xiāo)的簡(jiǎn)圖和標(biāo)柱示例。
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名稱(chēng)
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簡(jiǎn) 圖
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標(biāo)記示例 |
| 圓柱銷(xiāo) GB119-86 |
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銷(xiāo) GB119-86 A8x30 表示公稱(chēng)直徑d=8，長(zhǎng)度l=30的A型圓柱銷(xiāo) |
| 圓錐銷(xiāo) GB117-86 |
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銷(xiāo) GB117-86 A12x60 表示公稱(chēng)直徑d=12，長(zhǎng)度l=60的A型圓錐銷(xiāo) |
| 開(kāi)口銷(xiāo) GB91-86 |
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銷(xiāo) GB91-86 5x50 表示公稱(chēng)直徑d=5，長(zhǎng)度l=50的開(kāi)口銷(xiāo) |
１.圓柱銷(xiāo)和圓錐銷(xiāo)主要用于定位和連接。在使用時(shí)，圓柱銷(xiāo)和圓錐銷(xiāo)的銷(xiāo)孔必須經(jīng)鉸制。裝配時(shí)要把被連接的兩個(gè)零件裝在一起鉆孔和鉸孔，以保證兩個(gè)零件的銷(xiāo)孔嚴(yán)格對(duì)中，這一點(diǎn)應(yīng)在零件圖上加以說(shuō)明。見(jiàn)下左圖。（注意：當(dāng)剖切平面通過(guò)銷(xiāo)孔的軸線剖開(kāi)時(shí)，銷(xiāo)按不剖畫(huà)出）
２.開(kāi)口銷(xiāo)連接主要用來(lái)防止松脫。見(jiàn)下右圖。
銷(xiāo)主要有以下功用：
1)用來(lái)固定零件之間的相對(duì)位置的銷(xiāo),稱(chēng)為定位銷(xiāo)(圖a)，它是組合加工和裝配時(shí)的重要輔助零件。定位銷(xiāo)通常不受載荷或只受很小的載荷，故不作強(qiáng)度校核計(jì)算，其直徑可按結(jié)構(gòu)確定，數(shù)目一般不少于兩個(gè)。銷(xiāo)裝入每一被聯(lián)接件內(nèi)的長(zhǎng)度，約為銷(xiāo)直徑的1~2倍。
2)用于聯(lián)接的銷(xiāo)稱(chēng)為聯(lián)接銷(xiāo)(圖b),可以用來(lái)傳遞不大的載荷。聯(lián)接銷(xiāo)的類(lèi)型可根據(jù)工作要求選定，其尺寸可根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)按經(jīng)驗(yàn)或規(guī)范確定，必要時(shí)再按剪切和擠壓強(qiáng)度條件進(jìn)行校核計(jì)算。
3)銷(xiāo)作為安全裝置中的過(guò)載剪斷元件時(shí),稱(chēng)為安全銷(xiāo)(圖c)。安全銷(xiāo)在機(jī)器過(guò)載時(shí)應(yīng)被剪斷，因此,銷(xiāo)的直徑應(yīng)按過(guò)載時(shí)被剪斷的條件確定。為了確保安全銷(xiāo)被剪斷而不提前發(fā)生擠壓破壞，通?？稍诎踩N(xiāo)上加一個(gè)銷(xiāo)套。
圓錐銷(xiāo)裝配時(shí)，被連接件的兩孔也應(yīng)同時(shí)粘鉸，但必須控制徑、鉆孔時(shí)按圓錐銷(xiāo)小頭直徑選用鉆頭，用1：50錐度的鉸刀鉸孔。鉸孔時(shí)用試裝法控制孔徑，以圓錐銷(xiāo)自由插入全長(zhǎng)的80%~85%為宜。然后用軟錘敲入。敲入后銷(xiāo)的大頭可被連接件表面平齊?；蚵冻霾怀^(guò)倒棱值。
拆卸帶內(nèi)螺紋的圓柱銷(xiāo)和圓錐時(shí)，可用拔銷(xiāo)器拔出，有螺尾的圓錐銷(xiāo)可用螺母旋出，通孔中的圓錐可以從小頭向外敲出。
銷(xiāo)的材料
銷(xiāo)的材料一般采用Q235、35鋼和45鋼。圓柱銷(xiāo)是靠微量過(guò)盈固定在銷(xiāo)孔中的，故不宜經(jīng)常裝拆，否則會(huì)降低定位精度和聯(lián)接的可靠性。圓錐銷(xiāo)有1：50的錐度，其小端直徑為標(biāo)準(zhǔn)值。圓錐銷(xiāo)易于安裝，有可靠的自鎖性能，定位精度高于圓柱銷(xiāo)，且在同一銷(xiāo)孔中經(jīng)過(guò)多次裝拆不會(huì)影響定位精度和聯(lián)接的可靠性，所以應(yīng)用較為廣泛。圓柱銷(xiāo)和圓錐銷(xiāo)的銷(xiāo)孔一般均需鉸制。
銷(xiāo)連接裝配要點(diǎn)
1.定位銷(xiāo)的端面一般應(yīng)略高出零件表面，帶螺尾的錐銷(xiāo)裝入相關(guān)零件后，其大端應(yīng)沉入孔內(nèi)。
2.開(kāi)口銷(xiāo)裝入相關(guān)零件后，其尾部應(yīng)分開(kāi)60°一90°。
3.重要的圓錐銷(xiāo)裝配時(shí)應(yīng)與孔進(jìn)行涂色檢查,其接觸長(zhǎng)度不應(yīng)小于工作長(zhǎng)度的60%,并應(yīng)分布在接合面的兩側(cè)。
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