【实例1】 装配图标题栏中的标记:键14×100GB/T 1096—2003的含义是什么?
解:键14×100表示圆头普通平键(A型),键宽b=14mm,键长L=100mm,GB/T 1096—2003为国标代号。
如果是同一尺寸的平头普通平键(B型)或单圆头普通平键(C型),标记为:
键B14×100GB/T1096—2003
键C14×100GB/T1096—2003
【实例2】 一个8级精度的铸铁直齿圆柱齿轮与一钢轴用键构成静连接。装齿轮处的轴径为60mm,齿轮轮毂长95mm。连接传递的转矩为840N·m,载荷平稳。试选择此键连接。
解:齿轮为8级精度,因此要求一定的定心性,可选用平键连接。由于是静连接,因此选用普通平键,考虑定位好而选用了圆头,取键的材料为45钢。齿轮轮毂长95mm,因此键所在的阶梯轴的轴段长比轮毂略短,为90mm。参考GB/T1096—2003选标准键长L=80mm为设计键长。由GB/T 1096—2003可查得,当轴径d=58~65mm时,键的截面尺寸为:宽b=18mm,高h=11mm。
验算强度:键的接触长度l′=L-b=(80-18)mm=62mm。取铸铁轮毂槽的许用挤压应力[σp]=80MPa(载荷平稳,故取大值)。
由式(3-1)核算键连接的抗压强度:
可见连接的抗压强度不够。考虑到相差有限,适当增大键长或改用方头键,这样键的全长都与毂上的键槽相接触,就能满足强度要求。但是,为了不改动齿轮轮毂和轴的径向尺寸,并考虑到圆头键在轴槽中固定较牢,决定改选L=90mm的圆头普通平键,键的接触长度l′=L-b=(90-18)mm=72mm。
说明键连接的抗压强度满足要求。
由式(3-2)核算平键连接的抗剪强度:
说明键的抗剪强度远小于许用剪应力,因此一般可以省略抗剪强度的计算。
增大键长虽然能增大连接的承载能力,但键长有一定限度,通常取最大长度为lmax≤(1.6~1.8)d,以免压力沿键长分布不均匀的现象严重。
【实例3】 经设计计算,某减速器输出轴的轴径d=58mm,试分别在图3-7a、b上标注出轴和毂孔所有尺寸及其极限偏差。注:普通平键标准见GB/T 1095—2003、GB/T 1096—2003,轴和孔的极限偏差标准见GB/T 1800.2—2009。
解:
1.确定轴的各几何尺寸
根据轴径d=58mm,查普通平键标准GB/T1095—2003、GB/T1096—2003,得键的宽度为b=16mm,轴槽深t=6mm,因此x=d-t=(58-6)mm=52mm。
2.确定轴的各几何尺寸公差
直径极限偏差:根据轴径d=58mm,按键连接一般情况考虑,轴孔配合选用过渡配合H7/k6,查轴的直径极限偏差(GB/T 1800.2—2009)ϕ58k60.021-0.002。
键的深度极限偏差:查GB/T 1095—2003、GB/T 1096—2003得轴槽深的极限偏差为0及+0.2mm,轴槽深用(d-t)标注时,尺寸偏差按相应的t极限偏差选取,但(d-t)的偏差取负号,因此为(d-t)-00.2。
键的宽度极限偏差:查GB/T1095—2003、GB/T1096—2003知键和键槽尺寸公差带为N9,即0和-0.043mm。(www.xing528.com)
键所有尺寸及其极限偏差的标注如图3-8a所示。
图3-7 实例3示意图
图3-8 实例3答案
3.确定毂孔的各几何尺寸
根据轴径d=58mm,查GB/T1095—2003及GB/T 1096—2003,得键的宽度为b=16mm,毂槽深t1=4.3mm,因此x1=d+t1=(58+4.3)mm=62.3mm。
4.确定毂孔的各几何尺寸公差
直径极限偏差:根据轴径d=58mm,按键连接一般情况考虑,轴孔配合选用过渡配合H7/k6,查孔的直径极限偏差(GB/T 1800.2—1999)ϕ58H7+0.0300。
毂槽的深度极限偏差:查普通平键(GB/T 1095—2003,GB/T 1096—2003),毂槽深的极限偏差为0及+0.2mm,毂槽深用(d+t1)标注,尺寸偏差按相应的t1极限偏差选取,因此为(d+t1)+0.20。
毂槽的宽度极限偏差:查键和键槽尺寸公差带(GB/T1095—2003及GB/T1096—2003)为±0.021mm。
毂孔的所有尺寸及其极限偏差的标注见图3-8b。
【实例4】 图3-9所示刚性凸缘联轴器允许传递的最大转矩为T=1500N·m(无冲击)。联轴器的材料为HT250,试确定平键的连接尺寸,并校核连接强度。如果连接强度不足,可采取什么措施?
图3-9 实例4示意图
解:
1.选择平键类型
题目给出为C型普通平键,根据轴的直径d=65mm,查GB/T1095—2003、GB/T1096—2003:键的宽度为b=18mm,高度为h=11mm;由轴的结构长度100mm,取键长为L=90mm(键长比轮毂长短一些),平键的标记为:GB/T1096—2003 键C18×90。
2.校核键的连接强度
由键的抗压强度条件进行校核:
按载荷平稳、连接材料为HT250,查得键连接的许用挤压应力[σp]=70~80MPa,因此,σp>[σp],键的抗压强度不够。
3.改进措施
可以采用两个平键,布置在相距180°的位置上,双键的承载能力考虑载荷分配不均,按1.5个单键计算,即σp=103.6MPa/1.5=69MPa,此时,σp<[σp],满足键的抗压强度要求。
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