和轴承小白一起学习键联接的选择、强度计算

键是一种标准件,通常用于联接轴与轴上旋转零件与摆动零件,起周向固定零件的作用以传递旋转运动和扭矩,楔键还可以起单向轴向固定零件。而导键、滑键、花键还可用作轴上移动的导向装置。 用键将轴与带毂零件联成一体的可拆联接,是轴与齿轮或轴与带轮之间常用的联接方式。键是标准件,安放在轴与轮毂的键槽中,分为平键、半圆键和斜键3类。

键联接的选择

键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。键的类型应根据键联接的结构特点、使用要求和工作条件来选择;键的尺寸则按符合标准规格的强度要求来选定。键的主要尺寸为其截面尺寸(一般以键宽b×键高h表示)与长度L。键的截面尺寸b×h按轴的直径d由标准中选定。键的长度L一般可按轮毂的长度而定,即键长等于或略小于轮毂的长度;而导向平键的长度则按零件所需滑动的距离而定。重要的键联接在选出键的类型和尺寸后,还应进行强度校核计算。

普通平键和普通楔键的主要尺寸见下表,所选定的键长应符合标准规定的长度系列。

平键联接的强度计算

平键联接传递转矩时,联接中各零件的受力如图所示。对于采用常见的材料组合和按标准选取尺寸的普通平键联接,其主要失效是工作面被压溃,而一般不会出现键的剪断。因此,通常只按工作面上的挤压应力进行强度校核计算。对于导向键联接和滑键联接,其主要失效形式是工作面的过度磨损。因此,通常按工作面上的压力进行条件性的强度校核计算。

式中:

T-传递的转矩(T=F×y≈F×d/2),单位为N·m;

k-键与轮毂键槽的接触高度,k=0.5h,h为键的高度,单位为mm;

l-键的工作长度,圆头平键l=L-b,平头平键l=L,单圆头平键l=L-b/2,L为键的长度,b为键的宽度,单位均为mm;

d-轴的直径,单位为mm;

[σp]-键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用挤压应力,单位为MPa;

[p] -键、轴、轮毂三者中最弱材料的许用压力,单位为MPa;

在进行强度计算校核后,如果强度不够,可采用双键联接。这时一方面应考虑键的合理布置,即两个

平键最好布置在沿周向相隔180°;另一方面,应考虑两个键上载荷分配的不均匀性,在进一步的强度校核中只按1.5个键计算。

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