淺議階梯軸平鍵連接設(shè)計(jì)問(wèn)題

【關(guān)鍵詞】 階梯軸；平鍵連接；設(shè)計(jì)

【中圖分類(lèi)號(hào)】 N93【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 B【文章編號(hào)】 1005-1074(2008)04-0124-01

在軸、輪連接中，平鍵連接零件是應(yīng)用最廣泛的一種，通常在進(jìn)行平鍵連接設(shè)計(jì)時(shí)，被連接零件的材料結(jié)構(gòu)和尺寸都已經(jīng)確定。設(shè)計(jì)人員是根據(jù)軸徑選用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1095-79中鍵的剖面尺寸及鍵槽尺寸，并參考輪轂的厚度按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1096-79確定平鍵的長(zhǎng)度，最后用其中的公式核算它的強(qiáng)度。

對(duì)于如圖1所示的階梯軸，若按常規(guī)方法進(jìn)行平鍵連接設(shè)計(jì)，則在直徑d1及d2兩圓柱面上所配置的鍵剖面尺寸是不同的，將圖1所示稱為方案1。

對(duì)于同樣的階梯軸，也可以將鍵配置成如圖2所示，稱為方案二?，F(xiàn)就兩種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較。

首先，從平鍵連接承載能力情況看，在扭矩T的作用下，直徑d1、d2處的平鍵所受的力分別為：

P1=2T/d1P2=2T/d2

∵d2＞d1∴P2＜P1

由于軸長(zhǎng)ι與d之間有著下列關(guān)系：

L =(1.2~1.5)d， L2＞L1.

由此可見(jiàn)，以受力的情況來(lái)看，在大徑d2處的平鍵所受載荷較小，沒(méi)有理由要軸徑d1處加大，所以，將鍵槽所在軸段軸徑尺寸可以小一些，因此說(shuō)在同一軸上兩個(gè)不同軸徑處選用相同規(guī)格的鍵（甚至相同鍵長(zhǎng)）是可行的。

其次，從結(jié)構(gòu)工藝性來(lái)看方案二，由于兩處的鍵槽寬度尺寸一樣，不必更換銑刀，縮短了加工輔助時(shí)間，并且銑削時(shí)切去的金屬量也少，其生產(chǎn)率亦可提高，同時(shí)由于鍵槽的尺寸一致也有利于檢驗(yàn)。

第三，如果采用方案二，能使d2處的抗彎斷面系數(shù)增加，故，該斷面處的承載能力也相應(yīng)提高。

從上述的分析可見(jiàn)，在軸的兩個(gè)不同直徑的軸段上配置平鍵時(shí)，完全可以采用相同的剖面尺寸的鍵。

對(duì)于具有多鍵槽的軸，因各處所受的扭矩的不同，需要具體分析。采用相同的鍵槽尺寸在于鍵的工作長(zhǎng)度L的選取。推薦用下列公式估算（q為大小徑之比）

q=1.12L2≥0.72L1

q=1.26L2≥0.9L1

q=1.53L2≥1.01L1

對(duì)于傳遞扭矩大，載荷大，長(zhǎng)徑比大的軸來(lái)說(shuō)，鍵受的擠壓力大，最好不要采用這種方法。對(duì)于傳遞扭矩小，軸長(zhǎng)徑比較小的中短軸來(lái)說(shuō)，采用這種方法是非常適用的。