王 棟

(新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453006)

0 引言

減速器的作用一是改變動力傳輸?shù)姆较?，二是作為變速器的延伸為各個擋位提供一個共同的傳動比。由于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動一般由軸帶動，這樣軸和軸上零件的固定就十分重要。軸和軸上的旋轉(zhuǎn)零件大多是通過鍵聯(lián)接來傳遞運(yùn)動和動力的。

鍵聯(lián)接一般用在減速器內(nèi)軸與軸上旋轉(zhuǎn)零件的動力傳遞和運(yùn)動，根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)和承受載荷情況，鍵聯(lián)接可以分為松鍵聯(lián)接和緊鍵聯(lián)接。

1 松鍵聯(lián)接

1.1 平鍵聯(lián)接

常見的松鍵聯(lián)接分為平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接。平鍵聯(lián)接可分為圓頭型、方頭型和半圓頭型三種。平鍵聯(lián)接軸上所加工的鍵槽需制成與鍵的形狀相同，才能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確安裝。不同鍵采用不同的加工方法，如端銑刀加工圓頭平鍵，圓盤銑刀用來加工方頭平鍵。安裝使用時，鍵的上頂面與輪轂鍵槽的底面之間留有間隙，但是鍵的兩個側(cè)面與軸和輪轂鍵槽的側(cè)面不得有間隙，需要緊密配合。當(dāng)減速器工作時，內(nèi)部的軸開始轉(zhuǎn)動，此時鍵的兩側(cè)面為工作面，它通過鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩。不同平鍵也有不同特點(diǎn)和應(yīng)用類型。普通平鍵對于軸和軸上零件來說對中性好，不能承受軸向力，它適用于傳動精度要求較高的場合。圓頭平鍵可以使鍵在鍵槽中的固定較好，但是鍵的頭部側(cè)面與輪轂鍵槽并不接觸，因?yàn)殒I的圓頭部分不能受力，所以得不到充分利用，另外軸上鍵槽端部的應(yīng)力集中較大，此類鍵一般用于軸的中部。方頭普通平鍵鍵槽端部應(yīng)力集中較小，但是鍵在鍵槽中的軸向固定不好，一般用于軸端和軸的中部[1]。最后，半圓頭的普通平鍵常用于軸端。

1.2 薄型平鍵聯(lián)接

生活中有很多小型減速器，例如：數(shù)碼相機(jī)、手持風(fēng)扇、平衡車、無人機(jī)、智能互動機(jī)器人、電動公仔、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)等。這種類型的減速器由于整體尺寸較小，所需轉(zhuǎn)矩不大，所以采用的是薄型平鍵聯(lián)接。薄型平鍵結(jié)構(gòu)與普通平鍵相似，端部結(jié)構(gòu)分為圓頭型、方頭型、半圓頭型三種，但是它們的尺寸較小，鍵高僅為普通平鍵的60%～70%。所以薄型平鍵聯(lián)接適用轉(zhuǎn)矩不大、薄壁結(jié)構(gòu)、空心軸以及徑向尺寸受限制的場合。

1.3 導(dǎo)向平鍵

當(dāng)軸的整體距離較長或者軸上的零件需要做軸向移動的時候，常選用導(dǎo)向平鍵或者是滑鍵聯(lián)接來實(shí)現(xiàn)軸和軸上零件聯(lián)接，從而實(shí)現(xiàn)軸向固定的要求。導(dǎo)向平鍵其實(shí)就是可以看做是加長的普通平鍵，端部結(jié)構(gòu)也是包括圓頭型、方頭型兩種。由于鍵是放置在軸中的，為了防止鍵自身在工作時松動，常采用兩個螺釘將導(dǎo)向平鍵固定在軸上；同時為了拆卸方便，鍵上有起鍵螺孔。導(dǎo)向平鍵常用于輪轂需要沿軸做軸向移動且移動距離不太大的場合，所以一般不適合用于大型減速器中。如果遇到減速器整體尺寸較大，例如，農(nóng)業(yè)機(jī)械、礦山機(jī)械、汽車中，這類軸上零件的軸向移動量很大，就可以采用滑鍵聯(lián)接。直接將滑鍵固定到輪轂上，并與輪轂一起在軸的鍵槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)滑動。

1.4 半圓鍵

如果減速器受到的載荷不大，且軸上輪轂寬度較窄的情況下，也可以采用半圓鍵聯(lián)接。半圓鍵的上表面是平面，下表面為半圓形弧面，兩側(cè)相互平行，工作時，以鍵的兩側(cè)面為工作面，依靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩。半圓鍵的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)緊湊、工藝性好、安裝方便；同時鍵也可以在鍵槽中繞自身的幾何中心擺動來適應(yīng)輪轂槽底部的傾斜；缺點(diǎn)是鍵槽加工比較深，這就對軸自身的削弱大，影響了軸的剛度。另外，半圓鍵特別適用于錐形軸端與輪轂的聯(lián)接。

1.5 花鍵聯(lián)接

如果減速器的載荷較大，定心精度要求高，且軸上零件需要經(jīng)?；频那闆r下，會采用花鍵聯(lián)接，例如，拖拉機(jī)、汽車、飛機(jī)、機(jī)床上面用到的減速器?；ㄦI聯(lián)接是在軸上加工外花鍵齒和在輪轂孔壁上加工的內(nèi)花鍵齒構(gòu)成的一種鍵聯(lián)接?；ㄦI聯(lián)接的花鍵上有多個齒，齒的兩個側(cè)面為它的工作表面，當(dāng)減速器工作時，軸上的花鍵靠齒的擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩。根據(jù)花鍵鍵齒形狀的不同，花鍵聯(lián)接分為矩形花鍵和漸開線花鍵兩種?；ㄦI聯(lián)接由于工作面的齒數(shù)比較多，所以其特點(diǎn)是承受載荷的能力高，沿著軸向移動的導(dǎo)向性能好，軸上零件與軸的對中性好。軸上的鍵槽加工較淺，所以花鍵軸的強(qiáng)度比較好。但是花鍵聯(lián)接也有其自身的缺點(diǎn)，由于花鍵形狀復(fù)雜，所以花鍵加工時較為困難，制造成本高，花鍵適用于專門設(shè)備來大批量生產(chǎn)，單件、小批量的加工成本較高。

2 緊鍵聯(lián)接

緊鍵聯(lián)接分為楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接。楔鍵聯(lián)接分為普通楔鍵聯(lián)接和鉤頭楔鍵聯(lián)接。普通楔鍵的工作面為上下兩個面，左右面和鍵槽之間有間隙，在鍵的上表面有1∶100的斜度，輪轂鍵槽的底面有1∶100的斜度。把楔形鍵裝入軸和輪轂時，鍵的表面會產(chǎn)生很大的預(yù)緊力，鍵的上下表面受到擠壓，工作時主要靠擠壓產(chǎn)生的摩擦力來傳遞扭矩，并能承受單方向的軸向力。缺點(diǎn)是會迫使軸和輪轂之間產(chǎn)生偏心、偏斜，不適合要求精度高的聯(lián)接，僅適用于對定心要求不高、載荷平穩(wěn)和低速的場合，例如農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械等。有些情況下安裝楔鍵后還需要將楔鍵再次取出，而楔鍵的斜面采用的是過盈配合，取出不太方便。為了避免此類情況，可以在楔鍵的端部做一個凸起，稱為鉤頭楔鍵，凸起的鉤頭露在外部，這樣就方面了楔鍵的裝拆[2]。

當(dāng)減速器整體尺寸較大，或者減速器中的軸和軸上零件需要承受較大轉(zhuǎn)矩時，可以采用切向鍵聯(lián)接。切向鍵由兩個斜度為1∶100的楔鍵組成。其上下兩面(窄面)相互平行為工作面，其中的一面在通過軸心線的平面內(nèi)。工作面上的壓力沿軸的切線方向作用，能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩。一對切向鍵只能傳遞一個方向的轉(zhuǎn)矩，傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時，須用互成120°～130°角的兩對鍵，切向鍵都是成對使用的。切向鍵聯(lián)接能傳遞大的轉(zhuǎn)矩，但是由于兩個切向鍵的存在，對軸的強(qiáng)度削弱也比較大，這種聯(lián)接方式還會使軸上零件產(chǎn)生偏心。所以，切向鍵聯(lián)接適用于精度要求不高，轉(zhuǎn)速較低和轉(zhuǎn)矩較大的重型減速器或機(jī)器中。

3 銷的選擇與應(yīng)用

鍵的聯(lián)接一般用于減速器內(nèi)部的軸上，減速器的外殼一般由上下兩個箱體組成，為了保證箱體的準(zhǔn)確定位和安裝，就需要采用銷來對減速器上下箱體進(jìn)行定位。銷是標(biāo)準(zhǔn)件，銷聯(lián)接的主要功用是來確定零件間的相對位置，稱為定位銷。銷也可起聯(lián)接作用，以傳遞橫向力或轉(zhuǎn)矩，這類銷是聯(lián)接銷；或作為安全裝置中的過載切斷零件，此類銷是安全銷。為了保證裝配位置的準(zhǔn)確性，在單件、小批量生產(chǎn)時，一般是裝配后，配做定位銷孔。在大批量生產(chǎn)時，定位銷孔的位置精度要求很高，定位銷的使用不得少于兩個。銷可以分為圓柱銷、圓錐銷和異形銷等。圓柱銷依靠少量過盈固定在孔中，對銷孔的尺寸、形狀、表面粗糙度等要求較高，銷孔在裝配前須鉸削。圓柱銷主要是用來定位，也可以用來聯(lián)接。通常被聯(lián)接件的兩孔應(yīng)同時鉆鉸，孔壁的粗糙度不大于Ra0.6 μm。裝配時，在銷上涂上潤滑油，用銅棒將銷打入孔中。圓錐銷一般有1∶50的錐度，可以反復(fù)多次拆裝。另外，還有一種開口銷，用來鎖定其他零件，如軸、槽型螺母等，是一種比較可靠的鎖緊方法，應(yīng)用廣泛。銷軸一般用45鋼、40Cr、42Cr或T8A、T10A等材料,并經(jīng)淬火達(dá)到要求的硬度，開口銷一般采用低碳鋼制成。

減速器類型多樣，用到的鍵和銷種類也比較多，它們的特點(diǎn)還需要進(jìn)一步探索、改進(jìn)。只有充分利用它們的優(yōu)點(diǎn)，才能在使用中更好地滿足使用要求。

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