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        淺析鍵槽的位置與軸結(jié)構(gòu)的關(guān)系

        2018-09-20 01:04:54淡文文何華金毛興權(quán)王麗娟
        時(shí)代農(nóng)機(jī) 2018年7期
        關(guān)鍵詞:鍵槽雙鍵材料力學(xué)

        淡文文,何華金,毛興權(quán),王麗娟

        (西南交通大學(xué)希望學(xué)院,四川 成都 610400)

        隨著工業(yè)的發(fā)展,《機(jī)械設(shè)計(jì)》和《材料力學(xué)》的知識(shí)廣泛應(yīng)用于工程實(shí)際問題當(dāng)中。而鍵常用于軸上零件和軸的連接,對(duì)軸上零件的定位要求有三點(diǎn),周向定位,徑向定位和軸向定位。鍵最基本的定位功能是實(shí)現(xiàn)周向定位,及連接軸和軸上的零件。而鍵槽的功能是用來固定鍵,所以鍵槽的結(jié)構(gòu)取決于鍵,鍵槽的位置在軸上,但在軸上的鍵槽的數(shù)量不同,還有位置不同,其所得的固定效果不同。而需要的是了解其中的差距。

        1 鍵的分析

        鍵連接有動(dòng)連接和靜連接之分,鍵是標(biāo)準(zhǔn)件,有多種類型,如平鍵、半圓鍵、切向鍵和楔鍵等。不同類型的鍵其結(jié)構(gòu)形式不同,工作面不同,鍵槽也不同。其中普通平鍵是應(yīng)用最廣的鍵。楔鍵有普通楔鍵(圓頭A型、方頭B型和單圓頭C型)和鉤頭楔鍵。鍵的材料一般采用抗拉強(qiáng)度不低于600MPa的碳素鋼,常用45鋼。

        平鍵是依靠兩個(gè)側(cè)面作為工作面,靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩的鍵。平鍵的通常布置方式為:雙鍵作180°對(duì)稱布置,三鍵作120°均勻布置。適用于傳遞的轉(zhuǎn)矩較大而又不能增加鍵的長度時(shí)。兩個(gè)平鍵連接,一般沿周向相隔 布置,對(duì)軸的削弱均勻,并且兩鍵的擠壓力對(duì)軸平衡,對(duì)軸不產(chǎn)生附加彎矩,受力狀態(tài)好。楔鍵上下面是工作面,鍵的上表面有1∶100的斜度,輪轂鍵槽的底面有1∶100的斜度。工作時(shí)主要靠摩擦力傳遞扭矩,并能承受單方向的軸向力,其不宜用于對(duì)中要求嚴(yán)格或高速、精密的配合,而只適用與對(duì)中性要求不高,低速、輕載、載荷平穩(wěn)的場(chǎng)合。在采用兩個(gè)楔鍵時(shí),一般要相隔90°到120°分布,在安裝時(shí),鍵的斜面與輪槽的斜面必須緊密貼合。

        2 鍵的受力計(jì)算

        2.1 平鍵

        在工程實(shí)際問題中,鍵在工作時(shí)都要承受各種不同載荷的作用,本文將從材料力學(xué)的強(qiáng)度條件和剪切力,來探討鍵槽的位置不同對(duì)軸結(jié)構(gòu)的影響。得到雙鍵作180°對(duì)稱布置和雙鍵在同一母線上對(duì)軸結(jié)構(gòu)的影響不同,雙鍵在同一母線上對(duì)軸強(qiáng)度的影響比雙鍵作180°對(duì)稱布置大得多。

        減速器的低速軸與凸緣聯(lián)軸器采用平鍵連接,已軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T=1000 N·m,凸緣聯(lián)軸器材料為HT200,工作時(shí)有輕微沖擊,連接處軸徑d=70mm,輪轂長度L1=125 mm,用兩個(gè)平鍵20 mm×12 mm×110 mm的平鍵連接。其許用擠壓應(yīng)力[σ]p=85 MPa。

        假設(shè)兩個(gè)平鍵在同一個(gè)母線上,如圖1所示,

        圖1

        強(qiáng)度計(jì)算:

        由此可見鍵在同一母線上軸上的強(qiáng)度是原來的兩倍,遠(yuǎn)超其許用擠壓應(yīng)力。

        2.2 楔鍵

        采用兩個(gè)楔鍵時(shí),相隔布置。若夾角過小,則對(duì)軸的局部削弱過大。若夾角過大,則兩個(gè)楔鍵的總承載能力下降。當(dāng)夾角為90°~120°時(shí),兩個(gè)楔鍵的承載能力大體上只相當(dāng)于一個(gè)楔鍵盤的承載能力。

        3 結(jié)語

        本章僅從二維層面,用機(jī)械設(shè)計(jì)和材料力學(xué)的知識(shí)簡單分析了平鍵位置的不同和楔鍵位置不同對(duì)軸的強(qiáng)度的影響,其具有局限性,并不能完全表面鍵的位置對(duì)軸的影響,但可以從中得出,平鍵不能在同一母線上,需兩鍵隔180°分布;楔鍵需要相隔90°到120°,這樣不會(huì)減少太多軸的強(qiáng)度使其在承受范圍內(nèi)。

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