第二節(jié) 汽車常用鍵銷連接

1、【教學(xué)目標(biāo)】1熟悉汽車常用的其他連接形式的結(jié)構(gòu)、原理、特點(diǎn)及應(yīng)用；2熟悉平鍵連接的失效形式和強(qiáng)度驗(yàn)算?！窘虒W(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)】教學(xué)重點(diǎn)：汽車常用的其他連接形式教學(xué)難點(diǎn)：平鍵連接的失效形式和強(qiáng)度驗(yàn)算 除螺紋聯(lián)接外，鍵、花鍵和銷聯(lián)接是汽車中最常用的聯(lián)接。 鍵及花鍵主要用于軸和軸上的旋轉(zhuǎn)零件（如齒輪、鏈輪、帶輪等）或擺動(dòng)零件（如搖臂等）之間的周向固定，并傳遞扭矩；有時(shí)也用作導(dǎo)向零件。 汽車上許多部位采用鍵連接，如發(fā)動(dòng)機(jī)的水泵、發(fā)電機(jī)、曲軸軸端（圖）、變速器、萬(wàn)向傳動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)橋以及車輪輪轂處等。 圖 曲軸軸端的鍵連接 鍵與花鍵的材料、剖面尺寸、健與健槽的配合等都有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。因此，鍵及花鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì)，主要是

2、根據(jù)聯(lián)接的具體使用要求和軸的直徑，選用適當(dāng)?shù)念愋秃拖鄳?yīng)標(biāo)準(zhǔn)尺寸的鍵或花鍵，必要時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度校核。 下面就幾種主要的類型作簡(jiǎn)要介紹。 根據(jù)工作前鍵聯(lián)接中是否存在預(yù)緊力，鍵聯(lián)接可分為兩大類：松鍵聯(lián)接和緊鍵聯(lián)接。 一、松鍵聯(lián)接 屬于松鍵聯(lián)接的有平鍵聯(lián)接和半圓鍵聯(lián)接。 1平鍵聯(lián)接 平鍵聯(lián)接又分為普通平鍵、導(dǎo)向鍵和滑鍵聯(lián)接三種。 功能：實(shí)現(xiàn)軸與輪轂的周向固定傳遞轉(zhuǎn)矩，還可實(shí)現(xiàn)功能：實(shí)現(xiàn)軸與輪轂的周向固定傳遞轉(zhuǎn)矩，還可實(shí)現(xiàn)軸向固定和軸向滑動(dòng)的導(dǎo)向。軸向固定和軸向滑動(dòng)的導(dǎo)向。 普通普通平鍵平鍵單圓頭單圓頭(C(C型型) )圓頭圓頭(A(A型型) )平頭平頭(B(B型型) )軸的應(yīng)力集中小軸的應(yīng)力集中小用于軸端

3、用于軸端A型型B型型C型型盤銑刀盤銑刀 固定良好，軸槽應(yīng)力集中大。固定良好，軸槽應(yīng)力集中大。輪轂上插健槽輪轂上插健槽(keyway) A型鍵在鍵槽中軸向固定良好，裝卸方便。通常鍵與鍵槽配合較緊，但不能軸向固定軸上零件。A型鍵鍵槽應(yīng)力集中大，而B(niǎo)型鍵鍵槽的應(yīng)力集中小，二者通常都用在軸的中間部位。C型鍵應(yīng)用較少一些，常用于軸端聯(lián)接。普通平鍵聯(lián)接應(yīng)用很廣，常用來(lái)固定軸上齒輪、蝸輪、帶輪、鏈輪、凸輪等回轉(zhuǎn)零件，構(gòu)成靜聯(lián)接。普通平鍵和鍵槽尺寸（普通平鍵和鍵槽尺寸（GB1095-79、GB1096-79） A型型B型型C型型bhR=b/2C 45或或r1 LLLbhbtd- -tbt1d+t1標(biāo)記實(shí)例：標(biāo)

4、記實(shí)例： 圓頭普通平鍵圓頭普通平鍵(A型型): 鍵鍵16100 GB1096-79 方頭普通平鍵方頭普通平鍵(B型型): 鍵鍵B16100 GB1096-79單圓頭普通平鍵單圓頭普通平鍵(C型型) : 鍵鍵C16100 GB1096-79dd b h C或或r L t t1 半徑半徑r 續(xù)表續(xù)表6-1鍵的尺寸鍵的尺寸鍵鍵 槽槽軸的直徑軸的直徑自自 68 2 2 620 1.2 1810 3 3 0.160.25 636 1.8 1.4 0.080.16 1012 4 4 845 2.5 1.81217 5 5 1056 3.0 2.31722 6 6 0.250.4 1470 3.5 2.8

5、0.160.252230 8 7 1890 4.0 3.33038 10 8 22110 5.0 3.33844 12 8 28140 5.0 3.34450 14 9 0.40.6 36160 5.5 3.8 0.250.45058 16 10 45180 6.5 4.35865 18 11 50200 7.0 4.46575 20 12 56220 7.5 4.97585 22 14 63250 9.0 5.40.60.8 0.40.6材料選擇材料選擇鍵的材料一般選用鍵的材料一般選用45號(hào)鋼號(hào)鋼標(biāo)記實(shí)例：標(biāo)記實(shí)例： 圓頭普通平鍵圓頭普通平鍵(A型型): 鍵鍵16100 GB/ T 1096

6、-2003 方頭普通平鍵方頭普通平鍵(B型型): 鍵鍵B16100 GB/ T 1096-2003普通平鍵的標(biāo)記：普通平鍵的標(biāo)記：鍵鍵 bL GB/ T 1096-2003A、B、C，一般，一般A型不標(biāo)出型不標(biāo)出A 導(dǎo)向鍵和滑鍵用于動(dòng)聯(lián)接。當(dāng)軸上零件需要沿軸向移動(dòng)時(shí)，可以用導(dǎo)向鍵和滑鍵構(gòu)成聯(lián)接。 起鍵螺孔起鍵螺孔導(dǎo)向平鍵導(dǎo)向平鍵固定螺釘固定螺釘滑移距離較大時(shí)，平鍵過(guò)長(zhǎng)， 制造困難，故可采用滑鍵。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：長(zhǎng)度較長(zhǎng)，需用螺釘固定。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：長(zhǎng)度較長(zhǎng)，需用螺釘固定。為便于裝為便于裝拆，制有起鍵螺孔。零件可以在軸上移動(dòng)，構(gòu)成拆，制有起鍵螺孔。零件可以在軸上移動(dòng)，構(gòu)成動(dòng)聯(lián)接。動(dòng)聯(lián)接。潘存云教授研制起鍵

7、螺孔起鍵螺孔固定螺釘固定螺釘導(dǎo)向平鍵聯(lián)接變速器變速器 導(dǎo)向鍵其端部形狀有A型和B型兩種。導(dǎo)向鍵聯(lián)接是將鍵用螺釘固定在軸上的鍵槽中，軸上零件的輪轂可在軸上沿軸向滑動(dòng)。為了拆卸方便，在鍵的中部制有起鍵用的螺釘孔（圖18-6）。導(dǎo)向鍵用于軸上零件的軸向移動(dòng)量不大的場(chǎng)合。 返回看三維 當(dāng)軸上零件的軸向移動(dòng)量很大時(shí)，導(dǎo)向鍵將很長(zhǎng)，不易制造，這時(shí)可采用滑鍵?；I聯(lián)接是將鍵固定在輪轂上，并與輪轂一起在軸上的鍵槽中滑動(dòng)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兩端有勾結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兩端有勾頭，鍵固定在輪轂上。頭，鍵固定在輪轂上。潘存云教授研制滑鍵滑鍵a a 雙勾頭滑鍵雙勾頭滑鍵鍵短，槽長(zhǎng)鍵短，槽長(zhǎng)b 單圓勾頭滑鍵單圓勾頭滑鍵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：?jiǎn)螆A勾頭

8、，嵌入輪轂中。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：?jiǎn)螆A勾頭，嵌入輪轂中。潘存云教授研制滑滑 鍵鍵返回 平鍵聯(lián)接工作時(shí)的受力情況如圖18-8所示，鍵和鍵槽側(cè)面受擠壓，鍵的縱向剖面aa受剪切。實(shí)踐證明，平鍵聯(lián)接的靜聯(lián)接的主要失效形式是鍵、軸和輪轂中強(qiáng)度較弱的工作表面被壓潰，因此通常只驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度。動(dòng)聯(lián)接的主要失效形式是鍵和輪轂中硬度較低的工作表面磨損，因此通常只驗(yàn)算耐磨性，即驗(yàn)算壓強(qiáng)。鍵聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算鍵聯(lián)接強(qiáng)度計(jì)算普通平鍵普通平鍵a 失效形式失效形式 主要：工作面被壓潰主要：工作面被壓潰 次要：鍵被剪斷次要：鍵被剪斷b 計(jì)算準(zhǔn)則：按擠壓強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算準(zhǔn)則：按擠壓強(qiáng)度計(jì)算鍵被剪斷 設(shè)軸轉(zhuǎn)遞的轉(zhuǎn)矩為T（Nmm），軸的直徑為d（mm

9、），則作用于軸上的圓周力，即作用于鍵和鍵槽側(cè)面上的壓力Ft為鍵聯(lián)接受擠壓的面積為式中，h/2鍵與輪轂近似接觸高度（）。 l鍵與輪轂的接觸長(zhǎng)度（）。 對(duì)于A型普通平鍵（圖18-9a），l =Lb；對(duì)于B型普通平鍵（圖18-9b），l =L；對(duì)于C型普通平鍵（圖18-9c），l =L-b/2。 2 182/ 2tTTFdd 1832hAlv 靜聯(lián)接的擠壓應(yīng)力為v 動(dòng)聯(lián)接的壓強(qiáng)為v 擠壓強(qiáng)度條件為v 耐磨性條件為v式中，jy、pc為鍵聯(lián)接中強(qiáng)度較弱、硬度較低零件（一般為輪轂）的許用擠壓應(yīng)力和許用壓強(qiáng)，其值可由表18-5查得。 24 1842jyTTdhdhll4 185cTpdhl 4 187ccT

10、ppdhl 4 186jyjyTdhl表18-5返回 半圓鍵（圖18-10a）的上表面為一平面，下表面為半圓形弧面，兩側(cè)面互相平行。裝配時(shí)，半圓鍵放在軸上半圓形的鍵槽內(nèi)，然后推上輪轂（圖18-10b）。這種鍵聯(lián)接，鍵的上表面與輪轂鍵槽的底面間留有間隙，鍵的側(cè)面和軸、輪轂鍵槽的側(cè)面貼合。 半圓鍵結(jié)構(gòu)緊湊，裝拆方便，能在軸上的鍵槽中擺動(dòng)，以適應(yīng)輪轂鍵槽底面的偏斜。 但軸上的鍵槽較深，降低了軸的強(qiáng)度。半圓鍵聯(lián)接主要用于輕載、輪轂寬度較窄和軸端處的聯(lián)接，尤其適用于圓錐形軸端的聯(lián)接。半圓鍵聯(lián)接半圓鍵聯(lián)接優(yōu)點(diǎn)：定心好，裝配方便。優(yōu)點(diǎn)：定心好，裝配方便。缺點(diǎn)：對(duì)軸的削弱較大，缺點(diǎn)：對(duì)軸的削弱較大，應(yīng)用：應(yīng)用

11、：只適用于輕載聯(lián)接。只適用于輕載聯(lián)接。特別適用于錐形軸端的聯(lián)接。特別適用于錐形軸端的聯(lián)接。工作面工作面緊鍵聯(lián)接分為楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接兩類，這里僅簡(jiǎn)單介紹楔鍵聯(lián)接。楔鍵如圖18-11所示，鍵的頂端有1:100的斜度，兩側(cè)面互相平行。楔鍵分為普通楔鍵（圖18-11a）和鉤頭楔鍵（圖18-11b）兩種，它們均為標(biāo)準(zhǔn)件。這種鍵聯(lián)接裝配后，鍵的側(cè)面與鍵槽側(cè)面不接觸，鍵的頂面和底面分別與輪轂鍵槽和軸槽的底面相互楔緊（如圖18-12）。因此，鍵與軸、輪轂之間產(chǎn)生很大的擠壓力。工作時(shí)，靠擠壓力及其在接觸面上所產(chǎn)生的摩擦力來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，并可承受不大的單向的軸向力。楔鍵聯(lián)接在楔緊時(shí)，破壞了軸與軸上零件的對(duì)中

12、性，所以僅適用于定心精度要求不高、載荷平穩(wěn)和低速的場(chǎng)合。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鍵的上表面有結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鍵的上表面有1:1001:100的斜度，輪轂的斜度，輪轂槽的底面也有槽的底面也有1:1001:100的斜度。的斜度。缺點(diǎn)：定心精度不高。缺點(diǎn)：定心精度不高。優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)蜗虻妮S向固定優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)蜗虻妮S向固定應(yīng)用：只能應(yīng)用于定心精度不高，載荷應(yīng)用：只能應(yīng)用于定心精度不高，載荷 平穩(wěn)和低速的聯(lián)接。平穩(wěn)和低速的聯(lián)接。安裝時(shí)用安裝時(shí)用力打入力打入工作面工作面普普通通楔楔鍵鍵勾勾頭頭楔楔鍵鍵返回返回看動(dòng)畫返回 花鍵聯(lián)接是由在軸上加工出的外花鍵齒和在輪轂孔壁上加工出的內(nèi)花鍵齒所構(gòu)成的聯(lián)接，如圖18-13所示?；ㄦI聯(lián)接具有承載能力

13、大，齒淺、對(duì)軸的削弱小，應(yīng)力集中小，對(duì)中性好，導(dǎo)向性能好等特點(diǎn)；但加工需要專用的設(shè)備、量具和刃具，成本高。它適用于受重載和定心精度要求較高的靜、動(dòng)聯(lián)接。尤其適用于經(jīng)常滑移的聯(lián)接。 v 按 齒 形 不同，花鍵可分為矩形、漸開(kāi)線和三角形花鍵三種。下面僅簡(jiǎn)單介紹應(yīng)用最廣的矩形花鍵。 看動(dòng)畫返回返回 矩形花鍵（圖18-14）加工方便，并可用磨削的方法獲得較高的精度，所以應(yīng)用較廣。GB 114487規(guī)定，矩形花鍵的定心方式為小徑定心。其優(yōu)點(diǎn)是：定心精度高，定心穩(wěn)定性好，能用磨削的方法消除熱處理變形，定心直徑尺寸公差和位置公差都能獲得較高的精度 。v 圖18-15表示矩形花鍵小徑定心方式。 銷主要用作裝配定位，也可用于聯(lián)接或鎖定零件，還可以作為安全裝置中的過(guò)載剪斷元件。銷是標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)銷聯(lián)接時(shí)，根據(jù)工作要求選擇銷的類型。 用于聯(lián)接的銷，其直徑可根據(jù)聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)按經(jīng)驗(yàn)確定，必要時(shí)再驗(yàn)算強(qiáng)度。 汽車上許多部位采用銷連接，如發(fā)動(dòng)機(jī)連接活塞與連桿小頭的活塞銷（圖3-2-1），汽車轉(zhuǎn)向節(jié)主銷，汽車車輪輪轂處開(kāi)口銷，變速器蓋定位銷等。 圖3-2-1 活塞銷連接 用于定位的銷不受載荷或受很小的載荷，其直徑可按結(jié)構(gòu)