1、14.3 銷(xiāo)聯(lián)接14.4 成型聯(lián)接14.2 花鍵聯(lián)接14.1 鍵聯(lián)接 第 14 章 鍵聯(lián)接、銷(xiāo)聯(lián)接和其他形式的連接 14.7 膠接14.8 過(guò)盈連接14.6 焊接14.5 鉚接 14.1 鍵聯(lián)接 鍵聯(lián)接由鍵、軸和輪轂組成，它主要用以實(shí)現(xiàn)軸和輪轂的周向固定和傳遞轉(zhuǎn)矩。 鍵聯(lián)接的主要類(lèi)型有：平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接、楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接。它們均已標(biāo)準(zhǔn)化。 14.1.1 平鍵聯(lián)接 如圖141a所示，平鍵的兩側(cè)面是工作面，平鍵的上表面與輪轂槽底之間留有間隙。這種鍵的定心性好，裝拆方便，應(yīng)用廣泛。常用的平鍵有普通平鍵和導(dǎo)向平鍵。hd+t1圖141（a）平鍵聯(lián)接普通平鍵按其結(jié)構(gòu)可分為：圓頭（稱(chēng)為A型，如圖14

2、1b）bL(b)圖141 平鍵聯(lián)接A型鍵在鍵槽中固定良好，但軸上鍵槽引起的應(yīng)力集中較大；普通平鍵按其結(jié)構(gòu)可分為：圓頭（稱(chēng)為A型，如圖141b）方頭（稱(chēng)為B型，如圖141c）圖141 平鍵聯(lián)接bL(c)B型鍵克服了A型鍵的缺點(diǎn)，當(dāng)鍵尺寸較大時(shí)，宜用緊定螺釘將鍵固定在鍵槽中，以防松動(dòng)；普通平鍵按其結(jié)構(gòu)可分為：圓頭（稱(chēng)為A型，如圖141b）方頭（稱(chēng)為B型，如圖141c）單圓頭（稱(chēng)為C型，如圖141d）圖141 平鍵聯(lián)接bL(d)C型鍵主要用于軸端與輪轂的聯(lián)接 。 圖141e為導(dǎo)向平鍵，該鍵較長(zhǎng)，鍵用螺釘固定在鍵槽中，鍵與輪轂之間采用間隙配合，軸上零件可沿鍵作軸向滑移。圖141 平鍵聯(lián)接bL(e) 1

3、4.1.2 半圓鍵聯(lián)接 圖142所示為半圓鍵，半圓鍵的工作面也是鍵的兩個(gè)側(cè)面。 軸上鍵槽用半圓鍵尺寸相同的鍵槽銑刀銑出，半圓鍵可在槽中繞其幾何中心擺動(dòng)以適應(yīng)轂槽底面的傾斜。優(yōu)點(diǎn)：工藝性好，裝配方便， 尤其適用于錐形軸端與 輪轂的聯(lián)接缺點(diǎn)：鍵槽較深，對(duì)軸的強(qiáng)度 削弱較大，一般用于輕 載靜聯(lián)接圖142 半圓鍵聯(lián)接 14.1.3 楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接 圖143所示為楔鍵聯(lián)接，楔鍵的上、下兩面為 工作面。圖143 楔鍵聯(lián)接fNN工作面NfNedT斜度1：100 如圖143所示，楔鍵分為普通楔鍵和鉤頭楔鍵兩種，鉤頭楔鍵的鉤頭是為了便于拆卸。 楔鍵的上表面和它相配合的輪轂鍵槽底面均有1：100的斜度。裝配

4、時(shí)將楔鍵打入，使楔鍵楔緊在軸和輪轂的鍵槽中，楔鍵的上、下表面受擠壓，工作時(shí)靠這個(gè)擠壓產(chǎn)生的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。圖143 楔鍵聯(lián)接斜度1：100斜度1：100拆卸空間安裝時(shí)用力打入 楔鍵的主要缺點(diǎn)：楔鍵楔緊后，軸和輪轂的配合產(chǎn)生偏心和偏斜，因此楔鍵聯(lián)接一般用于定心精度要求不高和低轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。 圖144a所示為切向鍵。切向鍵是由一對(duì)楔鍵組成的，裝配時(shí)將切向鍵沿軸的切線(xiàn)方向作用，能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩。圖144(a) 切向鍵聯(lián)接斜度1：100 用一對(duì)切向鍵時(shí)，只能單向傳遞轉(zhuǎn)矩，當(dāng)要雙向傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，須采用兩對(duì)互成120分布的切向鍵（圖144b）。由于切向鍵對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大，因此常用于直徑大于100mm的軸上。

5、120dT斜度1：100工作面圖144(b) 切向鍵聯(lián)接dTT 14.1.4 平鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算根據(jù)工作要求選擇鍵的類(lèi)型根據(jù)軸徑d查取鍵的寬度b和高度h參照輪轂長(zhǎng)度選取鍵的長(zhǎng)度L鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核 鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì)步驟：表141 普通平鍵和鍵槽的尺寸（參看圖141）軸的直徑D鍵的尺寸鍵槽軸的直徑d鍵的尺寸鍵槽bhLtt1bhLtt1810336361.81.43844128281405.03.31012448452.51.84450149361605.53.812175510563.02.350581610451806.04.317226614703.52.858651811502007.04.4

6、22308718904.03.365752012562207.54.93038108221105.03.375852214632509.05.4 L系列 6、8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、32、36、40、45、50、56、63、70、80、90、100、110、125、140、160、180、200、250 注：在工作圖中，軸槽深用（d-t）或t標(biāo)注，轂槽深用（d+t）或t1標(biāo)注。 鍵的材料一般采用抗拉強(qiáng)度不低于600N/mm2的碳素鋼。 平鍵聯(lián)接的主要失效形式是工作面的壓潰，除非有嚴(yán)重的過(guò)載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷。因此，通常只按工作面上擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。

7、 導(dǎo)向平鍵聯(lián)接的主要失效形式是過(guò)度磨損,因此，一般按工作面上的壓強(qiáng)進(jìn)行條件性強(qiáng)度校核計(jì)算。 如圖145所示，假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，并假設(shè)k h/2。則普通平鍵聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度條件為： 對(duì)導(dǎo)向平鍵聯(lián)接應(yīng)限制壓強(qiáng)p以避免過(guò)渡磨損，即：（14-1）（14-2）上兩式中： T傳遞的轉(zhuǎn)矩， Nmm； d 軸徑，mm； h鍵的高度，mm； Lc鍵的計(jì)算長(zhǎng)度（對(duì)A型鍵，LcLb），mm；NbkNdTaay d/2O圖145 平鍵上的受力 p和p分別為聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力和許用壓強(qiáng)，N/mm，見(jiàn)表142。表142 鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力和許用壓強(qiáng)許用值輪轂材料載荷性質(zhì)p靜載荷輕微沖擊沖擊鋼12515010

8、01206090鑄鐵708050603045p鋼504030 在設(shè)計(jì)使用中若單個(gè)鍵的強(qiáng)度不夠，可采用雙鍵180對(duì)成布置?？紤]載荷分布不均勻性，在強(qiáng)度較核中應(yīng)按1.5個(gè)鍵進(jìn)行計(jì)算。圖146 花鍵聯(lián)接14.2 花鍵聯(lián)接 如圖14-6所示，花鍵聯(lián)接是由周向均布多個(gè)鍵齒的花鍵軸與帶有相應(yīng)鍵齒槽的輪轂孔相配而成。 花鍵齒的側(cè)面為工作面，工作時(shí)有多個(gè)鍵齒同時(shí)傳遞轉(zhuǎn)矩，所以花鍵聯(lián)接的承載能力比平鍵聯(lián)接高得多?；ㄦI聯(lián)接的導(dǎo)向性好，齒根處的應(yīng)力集中較小，適用于傳遞載荷大、定心精度要求高或者經(jīng)常需要滑移的聯(lián)接。 花鍵按齒形可分為矩形花鍵、漸開(kāi)線(xiàn)花鍵和三角形花鍵。(a) 矩形花鍵(b)漸開(kāi)線(xiàn)花鍵(c)三角形花鍵 花

9、鍵可用于靜聯(lián)接和動(dòng)聯(lián)接?；ㄦI已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，例如矩形花鍵的齒數(shù)z、小徑d、大徑D、鍵寬B等可以根據(jù)軸徑查標(biāo)準(zhǔn)選定，其強(qiáng)度計(jì)算方法與平鍵相似?；ㄦI的加工需要專(zhuān)用設(shè)備。 14.4 成型聯(lián)接 如圖147所示，成型聯(lián)接是由非圓剖面的軸與相應(yīng)的輪轂孔構(gòu)成的可拆聯(lián)接。成型聯(lián)接應(yīng)力集中小，能傳遞大扭矩，裝拆方便，但是加工工藝復(fù)雜，需要專(zhuān)用設(shè)備。圖147 成型聯(lián)接(a)(b)(c) 14.3 銷(xiāo)聯(lián)接 銷(xiāo)聯(lián)接主要用于固定零件之間的相對(duì)位置，并能傳遞較小的載荷，它還可以用于過(guò)載保護(hù)。 按形狀的不同，銷(xiāo)可分為圓柱銷(xiāo)、圓錐銷(xiāo)和槽銷(xiāo)等。 圓柱銷(xiāo)如圖14-8 a所示，靠過(guò)盈配合固定在銷(xiāo)孔中，如果多次裝拆，其定位精度會(huì)降低。

10、圓錐銷(xiāo)和銷(xiāo)孔均有150的錐度（圖14-8 b）。因此安裝方便，定位精度高，多次裝拆不影響定位精度。圖148 銷(xiāo)聯(lián)接(a)(b) 圖14-8 c所示為端部帶螺紋的圓錐銷(xiāo)，它可用于盲孔或裝拆困難的場(chǎng)合。 圖14-8 d所示為開(kāi)尾圓錐銷(xiāo)，它適用于有沖擊、振動(dòng)的場(chǎng)合。圖148 銷(xiāo)聯(lián)接(c)(d) 圖14-8 f是圓管型彈簧圓柱銷(xiāo)，在銷(xiāo)打入銷(xiāo)孔后，銷(xiāo)由于彈性變形而擠緊在銷(xiāo)孔中，可以承受沖擊和變載荷。 圖14-8 e所示為槽銷(xiāo)，槽銷(xiāo)上有三條縱向溝槽，槽銷(xiāo)壓入銷(xiāo)孔后，它的凹槽即產(chǎn)生收縮變形，借助材料的彈性而固定在銷(xiāo)孔中。多用于傳遞載荷，對(duì)于振動(dòng)載荷的聯(lián)結(jié)也適用。銷(xiāo)孔無(wú)需鉸制，加工方便，可多次裝拆。圖148

11、銷(xiāo)聯(lián)接(f)(e) 14.5 鉚接 如圖149所示，鉚釘聯(lián)接（簡(jiǎn)稱(chēng)鉚接）是將鉚釘穿過(guò)被聯(lián)接件的預(yù)制孔經(jīng)鉚合后形成的不可拆卸聯(lián)接。 鉚接的工藝簡(jiǎn)單、耐沖擊、聯(lián)接牢固可靠，但結(jié)構(gòu)較笨重，被聯(lián)接件上有釘孔使其強(qiáng)度削弱，鉚接時(shí)噪聲很大。 目前，鉚接主要用于橋梁、造船、重型機(jī)械及飛機(jī)制造等部門(mén)。 圖149 鉚釘聯(lián)接 14.6 焊接 焊接：利用局部加熱方法使兩個(gè)金屬元件在聯(lián)接處熔融而構(gòu)成的不可拆卸聯(lián)接。 常用的焊接方法：電弧焊、氣焊和電渣焊等，其中電弧焊應(yīng)用最為廣泛。 電弧焊：利用電焊機(jī)的低壓電流通過(guò)焊條（一個(gè)電極）與被焊接件（另一個(gè)電極）形成的電路，在兩極之間產(chǎn)生電弧來(lái)熔化被聯(lián)接件的部分金屬和焊條，使熔

12、化金屬混合并填充接縫而形成焊縫。 常用的焊縫形式：對(duì)接焊縫和填角焊縫。 對(duì)接焊縫： 如圖14-10a所示，用來(lái)聯(lián)接在同一平面內(nèi)的焊件，焊縫傳力較均勻。 當(dāng)被焊接件厚度不大時(shí)，用平頭型對(duì)接焊縫，如圖1410b所示；圖1410 焊縫與各種形式的坡口01.5(b)50(f)(e)2050(d)125024237070(c)54024232050(g)3540 對(duì)接焊縫的主要失效形式：聯(lián)接沿焊縫斷裂。 當(dāng)焊縫受拉或者受壓時(shí)，其強(qiáng)度條件為：式中：F作用力，N； 被焊接件厚度，mm； L焊縫長(zhǎng)度，mm； s和sy分別為焊縫的抗拉、抗壓許用 應(yīng)力，N/mm2。 填角焊接：如圖1411所示，主要用來(lái)聯(lián)接不要同

13、一平面上的被焊接件，焊縫剖面通常是等腰三角形。 垂直于載荷方向的焊縫稱(chēng)為橫向焊縫，如圖1411a所示； 平行于載荷方向的焊縫稱(chēng)為縱向焊縫，如圖1411b所示； 圖1411 各種焊接形式45(a)FFLFFaahK(b)KKaaaaaFF 焊縫兼有橫向、縱向或者斜向的稱(chēng)為混合焊縫，如圖1411c所示。 填角焊縫的應(yīng)力情況復(fù)雜，其主要失效形式：焊縫沿計(jì)算截面a-a被剪斷。(c)圖1411 各種焊接形式KFFFF式中：F拉力或壓力，N； K焊縫腰長(zhǎng)，mm； L焊縫總長(zhǎng)度，mm ； 焊縫的許用剪切應(yīng)力，N/mm。 焊接的許用應(yīng)力取決于焊接工藝、焊條、被焊接件的材料、載荷性質(zhì)和焊接品質(zhì)。 通常按焊縫危險(xiǎn)

14、截面高度h=Kcos45=0.7K來(lái)計(jì)算焊縫總截面積S，即 ，對(duì)焊縫強(qiáng)度作抗剪切條件性計(jì)算。受拉力或者壓力時(shí)填角焊縫的強(qiáng)度條件為: 承受靜載荷時(shí)，焊縫的許用應(yīng)力如表143所示。注意：對(duì)建筑結(jié)構(gòu)、船舶和壓力容器制造等行業(yè)，應(yīng)按專(zhuān)門(mén)的行業(yè)性焊接設(shè)計(jì)規(guī)范選取焊縫的許用應(yīng)力。應(yīng)力種類(lèi)被焊接材料Q215Q235、Q255壓應(yīng)力Y200210拉應(yīng)力180（200）180（210）切應(yīng)力140140表14-3 焊縫的許用應(yīng)力注：1.本表適用于常用的手工電弧焊條T42，也適用于熔劑層下表中材料的自動(dòng)焊接； 2.括號(hào)中數(shù)值用于精確方法檢查焊接質(zhì)量； 3.對(duì)于單面焊接的角鋼元件，上述許用值均降低25。 焊接一般用

15、于低碳鋼、低碳合金鋼和中碳鋼。一般地，低碳鋼無(wú)淬硬傾向，對(duì)焊接熱過(guò)程不敏感，焊接性好。 焊條的材料一般應(yīng)選取與被焊接件相同或接近的材料。 焊接強(qiáng)度高、工藝簡(jiǎn)單、重量輕，在單件生產(chǎn)、新產(chǎn)品試制及復(fù)雜零件結(jié)構(gòu)情況下，采用焊接替代鑄造，可以提高生產(chǎn)效率，減少成本。但焊接后常常有殘余應(yīng)力和變形存在，不能承受?chē)?yán)重的沖擊和振動(dòng)；此外輕金屬的焊接技術(shù)還有待進(jìn)一步完善，因此焊接還不能完全替代鉚接。 膠接:是利用直接涂在被聯(lián)接件表面上的膠粘劑凝固粘結(jié)而形成的聯(lián)接。常用的膠粘劑有酚醛乙烯、聚氨脂、環(huán)氧樹(shù)脂等。 14.7 膠接 如圖1412所示，膠接接頭的基本形式:對(duì)接圖1412 膠接對(duì)接 膠接:是利用直接涂在被聯(lián)

16、接件表面上的膠粘劑凝固粘結(jié)而形成的聯(lián)接。常用的膠粘劑有酚醛乙烯、聚氨脂、環(huán)氧樹(shù)脂等。 如圖1412所示，膠接接頭的基本形式:對(duì)接、搭接 14.7 膠接搭接圖1412 膠接 膠接:是利用直接涂在被聯(lián)接件表面上的膠粘劑凝固粘結(jié)而形成的聯(lián)接。常用的膠粘劑有酚醛乙烯、聚氨脂、環(huán)氧樹(shù)脂等。 如圖1412所示，膠接接頭的基本形式:對(duì)接、搭接和正交。 14.7 膠接正交圖1412 膠接 膠接工藝簡(jiǎn)單、便于不同材料及極薄金屬間的聯(lián)接，膠接的重量輕、耐腐蝕、密封性能好。膠接實(shí)例 但是，膠接接頭一般不宜在高溫及沖擊、振動(dòng)條件下工作，膠接劑對(duì)膠接表面的清潔度有較高要求，結(jié)合速度慢，膠接的可靠性和穩(wěn)定性易受環(huán)境影響。

17、 膠接接頭設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能使粘結(jié)層受剪或者受壓，避免受拉。膠接接頭受力情況 14.8 過(guò)盈聯(lián)接 過(guò)盈聯(lián)接利用零件間的過(guò)盈配合實(shí)現(xiàn)聯(lián)接。如圖(14-13a)所示。 如圖1413b所示，為了便于壓入，轂孔和軸端的倒角尺寸均有一定要求。圖1413 過(guò)盈聯(lián)接過(guò)盈量(a)(b)ee 0.1d+2mm50901015 過(guò)盈配合聯(lián)接件裝配后，包容件和被包容件的徑向變形使配合面間產(chǎn)生壓力；工作時(shí)靠此壓緊力產(chǎn)生的摩擦力（也稱(chēng)固持力）來(lái)傳遞載荷（圖14-13c）。(c)圖1413 過(guò)盈聯(lián)接Fa/2Fa/2lFaTd1d3d2（過(guò)盈聯(lián)接應(yīng)用實(shí)例) 過(guò)盈聯(lián)接的裝配方法有壓入法和溫差法： 壓入法：是在常溫下用壓力機(jī)等將被包容件直接壓入包容件中。壓入過(guò)程中，配合