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軸轂
鎖定
與輪轂相似,軸轂(shaft bossing)指與軸相連接的軸上零件,常見齒輪、帶輪等。軸轂定義較為寬泛,一般以“軸轂連接”較為常用。
- 中文名
- 軸轂
- 外文名
- shaft bossing
- 定 義
- 與軸相連接的軸上零件
- 舉 例
- 鍵和花鍵
- 一級學科
- 船舶工程
- 二級學科
- 船舶總體
軸轂簡介
軸轂鍵連接
軸轂普通平鍵
(1)類型和特點
普通平鍵按端部形狀不同可分A型(圓頭)、B型(方頭)、C(單圓頭)三種。圓頭鍵的軸槽用指狀銑刀加工,軸槽兩端具有與鍵相同的形狀,故鍵在槽中固定良好,但槽對軸引起的應力集中較大。方頭鍵的軸槽用盤形銑刀加工,軸的應力集中較小,但需用緊定螺釘將其固定在鍵槽中。單圓頭鍵常用於軸端。
(2)尺寸選擇
鍵的剖面尺寸(b×h)根據鍵槽所在軸段直徑d由標準選取;鍵長L一般略小於零件輪轂的長度,且須符合鍵長標準系列。
(3)強度驗算
T——軸傳遞的轉矩,N·mm;
h——鍵的高度,mm;
h'——鍵與輪轂的接觸高度,取h'≈h/2,mm;
[σ]p——許用擠壓應力MPa,見表1。
如果一個鍵不能滿足強度要求時,可採用兩個平鍵,兩鍵應相隔180°佈置。考慮到載荷分配不均,其強度按1.5個鍵計算。也可適當增加鍵長,但鍵長一般不宜超過(1.6~1.8)d,否則載荷沿鍵長的分佈嚴重不均。
[2]
軸轂導向鍵和滑鍵
導向鍵和滑鍵用於動連接,即軸與輪轂之間用有相對軸向移動的連接。導向鍵如圖3所示用螺釘固定在軸槽中,軸上零件能沿鍵作少量軸向滑移;為拆裝方便,設有起鍵螺孔。滑鍵如圖4所示固定在輪轂上,軸上零件帶着鍵作軸向移動;滑鍵用於軸上零件軸上移動量較大的場合。由於導向鍵和滑鍵連接是動連接,所以其主要失效形式是工作面的磨損,強度條件如下:
軸轂半圓鍵
這種鍵聯接定心較好,裝配方便,但軸上鍵槽較深,對軸的強度削弱較大,主要用於載荷較小的連接及錐形軸端與輪轂的連接(圖5(b))。若強度不足需裝兩個半圓鍵時,兩鍵應佈置在軸的同一母線上,以免軸的強度削弱過大。
[2]
軸轂楔鍵和切向鍵
楔鍵如圖6所示,上、下面是工作面,鍵的上表面和輪轂鍵槽底面的斜度均具有1:100的錐度。裝配後,鍵楔緊在軸轂之間。工作時,靠鍵、軸轂之間的摩擦力傳遞轉矩,並能承受單方向的軸向力,但定心精度不高,主要用於載荷平穩和低速的場合。
切向鍵如圖7所示由兩個斜度為1:100的楔鍵組成,其上、下兩面(窄面)為工作面,其中之一的工作面通過軸心線的平面,使工作面上壓力沿軸的切向作用,能傳遞很大轉矩。當傳遞雙向轉矩時,需用兩個切向鍵並分佈成120°~130°。切向鍵主要用於軸徑大於100 mm、對中要求不嚴而載荷很大的重型機械中。
[2]
軸轂花鍵連接
花鍵因多齒承載,故承載能力高。它對軸的強度削弱輕,應力集中小,定心精度高,導向性能好,故花鍵連接常用於載荷大、定心精度高的靜連接和動連接。但花鍵連接的花鍵軸和孔需用專用設備和工具加工,成本較高。
花鍵已標準化,按齒廓形狀不同,分為矩形花鍵(圖9)和漸開線花鍵(圖10)。矩形花鍵因加工方便而應用最廣泛。它分為輕、中兩個系列,輕系列用於載荷較輕的靜連接,中系列用於中等載荷的靜連接和動連接。矩形花鍵採用小徑定心。漸開線花鍵採用齒形定心,其加工方法與齒輪相和同,壓力角有30°和45°兩種,易獲得較高的精度,與矩形花鍵相比較,它齒根厚、齒根圓角大、強度高,且具有自動定心作用。
[2]
軸轂銷連接
銷主要用來固定零件之間的相對位置的稱為定位銷(圖11),它是組合加工和裝配時的重要輔助零件;也可用於連接,稱為連接銷(圖12),可傳遞不大的載荷;還可作為安全裝置中的過載剪斷元件,稱為安全銷(圖13)。
銷的材料一般用強度極限不低於500~600 MPa的碳素鋼,例如35、45鋼,許用剪應力為800 MPa。
圓柱銷利用微量過盈固定在鉸光的銷孔中,這種銷經過多次拆裝會損壞連接的緊固性和定位的精確性。
圓錐銷具有1:50的錐度,在受橫向力時能白鎖;靠錐擠作用固定在鉸光的錐孔中,定位精度比圓柱銷高,多次拆裝而定位精度影響較小。圓錐銷比圓柱銷應用較廣。
槽銷為沿圓柱或圓錐的母線方向開有溝槽的銷,通常開三條溝,用彈簧鋼滾壓或模鍛而成,槽銷壓人銷孔後,其凹槽壓縮變形,故可借材料的彈性而固定在銷孔中,安裝槽銷的孔不需精確加工,槽銷製造簡單,可多次裝拆,並適於受振動載荷的連接。
彈性圓柱銷是由彈簧鋼帶製成的縱向開縫的圓管,借彈性均勻地擠緊在銷孔中。銷孔無須鉸光。這種銷比實心銷輕,可多次裝拆,但因其剛度較差,不適於高精度定位。
用作連接的銷在工作時通常受到擠壓和剪切,有時還受彎曲。設計時,可先根據連接的構造和工作要求選擇銷的類型、材料和尺寸,必要時可作適當的強度驗算。用作安全裝置的銷。其尺寸須按過載時被剪斷的條件決定。