第十四章

其他常用聯(lián)接零件和彈簧本章主要內(nèi)容第一節(jié)鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接第二節(jié)銷聯(lián)接和無鍵聯(lián)接第三節(jié)彈簧本章學(xué)習(xí)要求1、掌握鍵聯(lián)接的類型、工作原理、結(jié)構(gòu)形式和應(yīng)用。2、掌握鍵聯(lián)接截面尺寸和長度尺寸的確定方法；了解失效形式和強(qiáng)度計算方法。3、了解花鍵聯(lián)接的類型、工作特點、結(jié)構(gòu)形式、失效形式及強(qiáng)度計算。4、了解銷聯(lián)接和無鍵聯(lián)接的類型、特點及應(yīng)用。5、了解彈簧的功用和類型，圓柱彈簧的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計方法。本章重點普通平鍵的選用、受力分析及強(qiáng)度計算

第一節(jié)鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接

一、鍵聯(lián)接（一）平鍵聯(lián)接

用來實現(xiàn)軸與輪轂的周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩。

1、普通平鍵聯(lián)接（主要用于軸與輪轂之間無相對移動的靜聯(lián)接）a)結(jié)構(gòu)形式b)圓頭平鍵（A型）c)方頭平鍵（B型）d)單圓頭平鍵圖14－1普通平鍵聯(lián)接一、鍵聯(lián)接（一）平鍵聯(lián)接

用于動聯(lián)接，能實現(xiàn)軸上零件的軸向移動。導(dǎo)向平鍵較長，用螺釘將鍵固定在軸槽內(nèi)。第一節(jié)鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接2、導(dǎo)向平鍵聯(lián)接用于動聯(lián)接。輪轂在軸上的滑動距離較長時,導(dǎo)向平鍵會導(dǎo)致鍵過長，可采用滑鍵聯(lián)接。3、滑鍵圖14－2導(dǎo)向平鍵聯(lián)接和滑鍵聯(lián)接導(dǎo)向平鍵聯(lián)接滑鍵聯(lián)接第一節(jié)鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接一、鍵聯(lián)接（二）半圓鍵聯(lián)接

鍵是圓弧形，可繞其圓心在一定范圍內(nèi)擺動，靠鍵的側(cè)面與鍵槽接觸來傳遞載荷，兩側(cè)面為工作面。

主要用于錐形軸與輪轂的聯(lián)接，或輕載靜聯(lián)接。圖14－3半圓鍵聯(lián)接第一節(jié)鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接一、鍵聯(lián)接（三）楔鍵聯(lián)接

上下兩個表面是工作面，兩個表面具有1：100的斜度?？啃ňo所產(chǎn)生的摩擦力在軸與輪轂之間傳遞轉(zhuǎn)矩，并可軸向固定和承受單向軸向力。主要用于定心精度要求不高。載荷平穩(wěn)和低速的場合。圖14－4楔鍵聯(lián)接第一節(jié)鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接一、鍵聯(lián)接（四）切向鍵聯(lián)接由兩個斜度為1：100的楔鍵組成，鍵的窄面是工作面靠工作面的擠壓和軸與輪轂間的的摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。圖14－5切向鍵聯(lián)接第一節(jié)鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接二、平鍵聯(lián)接的尺寸選擇和強(qiáng)度校核

平鍵的尺寸選擇：按GB/T1096-1979)，見表14－1截面尺寸b×h（鍵寬b×鍵高h(yuǎn)），按軸的直徑d

由標(biāo)準(zhǔn)中選??；

鍵的長度L按輪轂的長度定由標(biāo)準(zhǔn)中選取。強(qiáng)度計算：（1）普通平鍵主要失效形式——工作面壓潰

圖14－6平鍵聯(lián)接受力分析普通平鍵的擠壓強(qiáng)度條件為（按工作面上擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計算）第一節(jié)鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接二、平鍵聯(lián)接的尺寸選擇和強(qiáng)度校核（續(xù)）（2）導(dǎo)向平鍵聯(lián)接和滑鍵聯(lián)接（動聯(lián)接）主要失效形式：

——工作面過度磨損見表14—2。和按工作面上的壓力進(jìn)行條件性強(qiáng)度校核計算，強(qiáng)度條件為（按工作面的過度磨損進(jìn)行強(qiáng)度計算）第一節(jié)鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接例14-1解：（1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸7級精度齒輪傳動要求輪轂聯(lián)接具有較高的定心精度。由于齒輪與軸為靜聯(lián)接，故初步選用普通圓頭平鍵聯(lián)接。考慮到加工的需要，鍵槽兩端尚需留出5mm的間距，故取鍵槽長度L=70mm。根據(jù)表14-1查得鍵寬b=20mm，鍵高h(yuǎn)=12mm。2）校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度A型鍵的工作長度。根據(jù)軸與輪轂的材料，從表14-2中查得鍵聯(lián)接的許用應(yīng)力，根據(jù)式（14-1）計算軸轂聯(lián)接處的擠壓應(yīng)力為鍵的標(biāo)記為：鍵20×70GB/T1096-1979。（一般A型鍵不標(biāo)出“A”，但對于B型或C型鍵，需將“鍵”標(biāo)為“鍵B”或“鍵C”)一鑄鐵齒輪與軸之間的軸轂聯(lián)接采用鍵聯(lián)接,齒輪精度為7級，載荷有輕微沖擊，聯(lián)接所傳遞的轉(zhuǎn)矩為1000N·m，聯(lián)接處軸的直徑為70mm，軸段長80mm，輪轂長82mm，試確定鍵聯(lián)接的類型和尺寸。（合適）第一節(jié)鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接

三、花鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接的類型：按斷面形狀可分為矩形花鍵和漸開線花鍵?；ㄦI聯(lián)接常用于載荷大，經(jīng)?；?，定心精度高的場合?；ㄦI聯(lián)接由內(nèi)花鍵和外花鍵組成。圖14－7花鍵a）外花鍵b）內(nèi)花鍵矩形花鍵（小徑定心）漸開線花鍵（齒形定心）圖14－8矩形花鍵聯(lián)接和漸開線花鍵聯(lián)接第一節(jié)鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接

三、花鍵聯(lián)接花鍵聯(lián)接強(qiáng)度計算:花鍵聯(lián)接主要失效形式：工作面壓潰（靜聯(lián)接）工作面過度磨損（動聯(lián)接）靜聯(lián)接動聯(lián)接圖14－9花鍵聯(lián)接受力情況圖14－9花鍵聯(lián)接受力情況第二節(jié)銷聯(lián)接和無鍵聯(lián)接

一、銷聯(lián)接

圓柱銷銷是標(biāo)準(zhǔn)件圓錐銷主要用于固定零件間的相對位置的稱定位銷；作為安全裝置中的過載剪斷元件稱安全銷。聯(lián)接銷安全銷圖14－11聯(lián)接銷和安全銷圓柱銷圓錐銷圖14－10定位銷螺尾圓錐銷內(nèi)螺紋圓錐銷圖14－12

帶螺紋的圓錐銷第二節(jié)銷聯(lián)接和無鍵聯(lián)接

二、無鍵聯(lián)接（一）型面聯(lián)接

（二）脹緊聯(lián)接一個脹套兩個脹套圖14－15采用Z1型脹套的脹緊聯(lián)接圖14－型面聯(lián)接用等距曲線a）柱形軸和轂孔b）錐形軸和轂孔圖14－13型面聯(lián)接第三節(jié)彈簧一、彈簧的功用和類型彈簧的主要功能有：（1）控制機(jī)械運(yùn)動（2）緩沖或減振（3）儲存能量（4）測量力或力矩常用彈簧的類型、特點和應(yīng)用見表14－4第三節(jié)彈簧二、圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)形式（一）圓柱螺旋壓縮彈簧在自由狀態(tài)下，彈簧各圈之間有間距δ，以便彈簧受壓時有產(chǎn)生相應(yīng)變形的可能。圓柱螺旋壓縮彈簧圖14－18圓柱螺旋壓縮彈簧的端面圈a）YⅠ型b）YⅡ型c）YⅢ型圖14－17圓柱螺旋壓縮彈簧第三節(jié)彈簧二、圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)形式（二）圓柱螺旋拉伸彈簧圖14－19圓柱螺旋拉伸彈簧圓柱螺旋拉伸彈簧掛鉤的形式圖14－20圓柱螺旋拉伸彈簧掛鉤的形式a）LI型b）LII型c）LVII型d）LVIII型第三節(jié)彈簧三、彈簧的材料和制造常用的金屬彈簧材料：

碳素彈簧鋼、合金彈簧鋼、不銹鋼和銅合金。（一）彈簧的材料材料選擇的依據(jù)：

根據(jù)彈簧的功用、重要程度及工作條件（包括載荷性質(zhì)、大小及循環(huán)特性、工作溫度和周圍介質(zhì)等）選取不同類型的材料。（二）圓柱螺旋彈簧的制造制造工藝：①卷繞；②兩端面加工（壓縮彈簧）或制作掛鉤（拉伸彈簧）；③熱處理；工藝試驗等。必要時，還需進(jìn)行強(qiáng)壓或噴丸處理。第三節(jié)彈簧四、圓柱螺旋彈簧和拉伸彈簧的設(shè)計計算（一）普通圓柱螺旋彈簧的幾何尺寸計算普通圓柱螺旋彈簧的主要幾何尺寸：外徑、中徑、內(nèi)徑、節(jié)距、螺旋升角、及彈簧鋼絲線徑。圖14－21圓柱螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)參數(shù)a）壓縮彈簧b）拉伸彈簧第三節(jié)彈簧四、圓柱螺旋彈簧和拉伸彈簧的設(shè)計計算（續(xù)1）（二）特性曲線拉伸彈簧的特性曲線a）拉伸彈簧b）沒有初拉力時的特性曲線c）有初拉力時的特性曲線a）壓縮彈簧b）特性曲線圖14－22壓縮彈簧的特性曲線圖14－23拉伸彈簧的特性曲線壓縮彈簧特性曲線第三節(jié)彈簧四、圓柱螺旋彈簧和拉伸彈簧的設(shè)計計算（續(xù)2）（三）圓柱螺旋彈簧的強(qiáng)度和剛度計算1彈簧中的應(yīng)力2彈簧的強(qiáng)度條件3彈簧的剛度條件彈簧絲內(nèi)側(cè)的最大應(yīng)力：曲度系數(shù)剪切力彈簧指數(shù)最大工作載荷有效圈數(shù)切變模量軸向變形量第三節(jié)彈簧四、圓柱螺旋彈簧和拉伸彈簧的設(shè)計計算（續(xù)3）（四）圓柱螺旋壓縮（拉伸）彈簧的設(shè)計彈簧的設(shè)計步驟：1）根據(jù)工作條件，選擇彈簧材料，查出其力學(xué)性能數(shù)據(jù)。2）參照剛度要求，選擇彈簧指數(shù)C。根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸要求初定彈簧中徑D，估取彈簧鋼絲線徑d,由表14－5查出許用應(yīng)力。3）按強(qiáng)度條件確定所需彈簧鋼絲線徑d.4）按剛度條件確定彈簧有效圈數(shù)n。5）計算彈簧的幾何尺寸。6）進(jìn)行疲勞強(qiáng)度、靜強(qiáng)度和穩(wěn)定性等驗算。設(shè)計依據(jù)：通常根據(jù)最大工作載荷Fmax和變形量fmax及結(jié)構(gòu)要求（如安裝空間對彈簧尺寸的限制）等來決定彈簧鋼絲線徑、彈簧中徑、有效圈數(shù)、彈簧的螺旋升角和長度等。解：（1）選材料，確定許用應(yīng)力[τ]。根據(jù)彈簧所受的載荷特性在表14-5中選用C級碳素彈簧鋼絲，則由表14-5可知[τ]=0.5σb。彈簧鋼絲的抗拉強(qiáng)度σb與彈簧鋼絲直徑d有關(guān)。先假設(shè)d=6mm，查表14-6，則對應(yīng)的σb=1420MPa。

[τ]=0.5σb=0.5×1420MPa=710MPa（2）初選旋繞比C=5。（3）求彈簧絲直徑。先由式（14-7）求出曲度系數(shù)，然后根據(jù)式（14-8）求出彈簧絲線徑d。例14-2設(shè)計在靜載荷作用下的圓柱螺旋壓縮彈簧，要求次彈簧在最大工作載荷Fmax=1400N時，其變形量λmax=25mm。鋼絲線徑在所設(shè)范圍之內(nèi)，圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑d=6mm（符合直徑系列）。（4）計算直徑中徑D=Cd=5×6=30mm（符合中徑系列）例14－2（5）計算彈簧工作圈數(shù)。根據(jù)式（14-11）并由表14-5查出G=80000MPa，得到彈簧工作圈數(shù)