0 引言

键联接如图1所示，是一种典型的机械联接方式，通常用来连接轴上零件，对它们起周向固定作用并实现转矩传递。键联接可分为平键连接、半圆键联接、楔键联接和切向键联接，其中平键联接因为结构简单、对中性好、制造方便，在实际工程中得到广泛应用[1-3]。在工作时，通过键的侧面与轴槽和轮毂槽的侧面相互接触来传递转矩。为保证传动精度，平键结构一般采用过渡配合，因其结构特点及使用工作条件，维修过程中采用普通机械工具难以起拔。如果强行拆卸，会破坏键及相配的轴，如图2所示。

除了公共领域的交流之外，还有一个私人领域交流的问题。私人领域的交流主要指的是个人与个人之间的谈话，是私下交流的性质。我们民俗学访谈中与受访者之间的交谈，既带有私人领域性质，又带有公共领域性质。个人叙事在其中都发挥着不可或缺的手段作用。

  

图1 键连接

  

图2 键的拆卸

利用机械原理取出平键的装置市场上虽然有,但没有相关的文献报道，例如TURNUS平键拔出器T139-1（如图3所示），适用于3～35 mm键宽，重量2 kg，利用两侧手轮的夹持力，垂直拔出，应用前需要在键的表面喷涂液体增加摩擦力，而且价格也比较高。

研制的新型平键起键器，在结构上力求达到简洁、轻便的特点，携带方便；其主体拟采用机械结构，通过机械杠杆结构实现增力，保证夹持牢靠，能够快速实现键与轴的分离，并使零件不受破坏。

1 研制过程

1.1 选题背景及意义

  

图3 T139-1平键拔出器

维修设备时，在轴和轮毂类零件（例如齿轮、蜗轮等零件）相配的地方会遇到平键联接，如果平键没有磨损，可以直接用手拿下来；但是，长时间在恶劣的环境下工作和材料本身的问题，难免会出现磨损或者“焊死”现象。高级技师会用橡胶锤或者钢锤加铝棒，选择正确的角度，并用适度的力敲击平键的两侧，以保证平键与轴不会被破坏。工人通常会利用钢锤直接敲击平键或者用虎钳夹着平键往外拽，或者用錾子取出平键；有的采用焊接一根钢筋在平键上，再用虎钳夹住向外拽；有的在平键上钻出一个螺纹孔，通过旋转螺钉将平键从键槽中“顶出”。

夹爪的结构如图9所示，端面采用距离为0.8 mm的锯齿状的夹持槽，这样能增大夹持端面的正压力；中间的长型槽与夹持部分的结构，可以保证夹爪夹持平键时形成一个自夹紧的角度。

研制的平键起键器的实物如图5所示，而Pro/Engineer 5.0野火版完成的三维造型图如图6所示。

1.2 设计思路

以国家超声检测标准JB/T 10659—2015《无损检测 锻钢材料超声检测 连杆的检测》为依据对汽车连杆进行无损评价。由于单振元的聚焦能力弱，而多振元对同一个点进行聚焦后会通过叠加作用大幅度提高该点的声压幅值，这样能够提高聚焦点处的回拨幅值，提高缺陷回波识别效果，因此参与子振元的数量越多,其聚焦效果越好 [19]。

低位杆1、左拉杆4、上连杆13和右拉杆18组成平行四边形支撑机构；左定位块7和右定位块17是轴的定位块，为了适用不同尺寸的轴，夹紧螺钉19长度可以调整；通过一对夹爪8夹持平键的2个侧面，为了保证夹持中夹爪与平键在取出过程中始终接触，采用了偏心轮机构，为了增加摩擦力接触端面做成齿状；通过蝶形螺母14的旋转螺杆15向上垂直运动，夹爪收紧，把平键从键槽中拔出；防止拔出力不垂直，上连杆13中螺杆的通过孔为腰型孔，左右可调整。

该机构结构简单、紧凑、轻便，能满足不同类型平键的取出，而且不破坏相关零件。

针对以上原因研制新型平键起键器，其主体拟采用机械结构，并通过机械杠杆结构实现增力，保证夹持牢靠。提供一种适用范围比较广，适用不同规格的平键，通过调整一侧定位块的位置来实现，为了保证取出过程中夹爪与平键始终接触，采用了偏心凸轮机构。通过Pro/Mechanica的有限元分析，对夹爪和偏心轮做静态的受力分析，验证结构是否合理，还对偏心轮的结构进行了优化设计。

  

图4 平键起键器

 

1.低位杆 2.开口销 3.销轴 4.左拉杆 5.法兰螺母 6.定位螺钉 7.左定位块 8.夹爪 9.夹爪销钉 10.连接片 11.螺钉,凸轮 12.螺母 13.上连杆 14.蝶形螺母 15.螺杆 16.夹爪连杆17.右定位块 18.右拉杆 19.夹紧螺钉 20.T型把手

  

图5 起键器的实物

  

图6 起键器的三维造型

1.3 研制过程

1.3.1 机构的工作过程

1）固定支架在轴面。打开低位杆，把支架套到轴上，再合上低位杆，并通过左右定位块定位、调整起拔方向。2）夹紧平键侧面。松开蝶形螺母并转动偏心轮，调整夹爪的位置使其与平键侧面接触。3）拔出平键。拧紧蝶形螺母以实现螺杆向上移动，从而实现平键垂直起拔。为了降低成本，机构中所有的加工零件采用45钢，并进行热处理和表面发蓝处理。

第二天下午快放学时，杨校长铁青着脸把我喊到了办公室。望着杨校长的脸色，我心里又是感动又是心疼。杨校长患有严重的哮喘，十几年了，一进冬天就犯，一犯病就上不来气，有几次都憋得昏死过去。就是这样一个病人，工作起来照样勤勤恳恳一丝不苟，出满勤干满点，一节课都不肯拉下。

新型起键器主要由支架和起拔装置两大部分组成，如图4所示。支架支撑在轴颈表面上，其中左侧定位块用来确定位置，右侧的定位块用来调整方向；起拔装置用于平键夹紧，其中偏心轮机构的设计具有自锁功能；螺旋机构用来实现平键起拔。

1.3.2 机构设计

1）支架。支架采用封闭的框架结构，也可以是支脚式结构，如图7所示。封闭式的支脚用左右V型块与轴的外表面进行定位，相对比较稳定；而支脚式的结构简单些，采用左右拉杆下端的V型面与轴接触进行定位，但稳定性稍差。因此采用封闭式的支架。

  

图7 支架

1.3.3 有限元分析

从饮水安全供水工程看投资计算应注意的问题………………………………… 李兴运，郑子升，徐俊霞(10.54)

偏心轮在任何位置都具有自锁性能的条件是：2e/D≤f。式中：D为偏心轮的直径（D=2R）；f为偏心轮与零部件表面的摩擦因数，通常情况下取f=0.1～0.15。设计时，常采用f=0.15，此时偏心轮的偏心距应该是e<0.075D。综上所述，结合实际情况，本课题中采用的偏心轮的偏心距为0.5 mm。

  

图8 偏心轮

  

图9 夹爪

外围的两个半圆槽是为起拔初期，增加预紧力所用，将其成对配置，并且与中心轴呈46°，这样设计的目的是为了方便使用普通工具，轻轻转动偏心轮，就可以提供足够的夹紧力。以φ48轴为例设计偏心轮结构如图8所示。

在实际情况中起拔平键时，使用传统方法和工具，不仅费时费力，还会破坏平键与轴，要想做到平键与轴轻松分离而且不被破坏还是非常困难的。

很快，他的连队得到了补充，重新恢复了一个整编的连队建制。虽然有多人得到了提拔，只有他还是个上尉连长。他手下的兄弟们很为他不平，但他很满足，只要让他继续带着兄弟们杀鬼子，他什么都可以不要。为此，他不怕艰苦，以身作则，严格训练，把一个连队带出了猛虎般的气势。

2）起拔装置。起拔装置主要包括偏心轮、夹爪、夹爪连杆、连接片、螺杆和蝶形螺母。它的功能主要是用于平键的夹紧和拔起；随着蝶形螺母的拧紧，使得螺杆垂直向上移动，带动夹爪上移来实现平键的起拔，它的工作原理类似于倒置的螺旋千斤顶如图4所示。采用了偏心轮机构对平键进行夹紧，因此具有自锁功能，这样的设计保证了夹紧机构夹持的可靠性。

首先完成零件的三维造型，然后进入到有限元分析模块，对夹爪和偏心轮进行静态的力学分析，以验证夹爪和偏心轮结构设计的合理性。

1）夹爪的静态分析。静态分析主要是用来模拟模型结构的刚度和强度，根据约束和载荷条件计算模型的应力和应变，所以它的作用包括计算模拟模型上的变形、应力和应变，这样就可以响应指定的载荷和约束。在夹爪端部设置一个垂直向上的力约束[5-11]，设置固定曲面和壳体对应曲面，最后进行有限元分析，应力分析云图和最大变形云图如图10所示。从夹爪的静态有限元分析的应力云图可以看出，最大应力发生在其中部的槽和夹持端面。根据选择的材料和安生系数校核夹爪的强度，使夹爪工作时处于一个比较安全的状态。还可以在最大应力处进行倒圆角处理，这样就避免应力过于集中在一个位置。

  

图10 夹爪有限元分析

2）偏心轮的优化。按照同样的步骤，对偏心轮做受力分析计算，其有限元分析云图如图11所示。从偏心轮静态有限元分析的应力云图可以看出，偏心轮的最大应力发生在偏心轮的内部。根据材料力学的计算公式，经过论证，发现偏心轮在受到静态载荷作用时，应力值不但超出设计要求，还接近材料的最大屈服强度值，需要对其进行结构优化设计。

方案2，按新反转发电模式，两种工况变换为同极数变频变速方案，其抽水工况1 600 kW 28 P 50 Hz 6 kV cosφ0.9（越前），发电工况 450 kW 28 P 25 Hz 3 kV cos φ0.8（滞后）。 该方案由于发电为3kV25Hz，不能直接并入电网,为此需通过一套专用变频机组将3kV 25Hz的电变换为6.3kV 50 Hz，然后向电网送电。

  

图11 偏心轮有限元分析云图

从最大应力和角度曲线可以知道，随着角度的逐渐增大，最大应力也会随之逐渐减小。根据这一结论，可以改变偏心轮的外缘曲槽轮廓的形状，间接地改善偏心轮内部轮廓应力过于集中的问题，而不是直接改变偏心轮内部轮廓。这样做的原因是，在施加预夹紧力时，需要转动这2个槽，因为偏心距的原因，就会将平键夹持住，所以，这一处是施加力的位置，通过改变其轮廓曲度，可以间接地影响到偏心槽的受力状态。通过使用Pro/E的优化分析模块，共进行了9次迭代，最终形成了如图12所示的优化后的模型。

  

图12 偏心轮优化

2 研究结果

研制的平键起键器主要用于快速取出轴上不同规格的平键，并且不破坏相关零件的结构。通过实验验证可以快速取出轴上磨损的平键，

通过这次的平键起键器的研制，能够将机械设计理论知识与机械加工实践过程相结合，尤其是杠杆原理和偏心轮机构方面；而且还应用三维软件的有限元对零件进行受力分析和结构优化。

全国水利建设与管理工作会议在杭州召开。3月28日，全国水利建设与管理工作会议在杭州召开。水利部副部长矫勇充分肯定了2009年水利建设与管理工作取得的成绩，同时指出仍面临着许多新的挑战，要求当前及今后一个时期要突出抓好五项重点工作：一，全面完成病险水库除险加固目标任务；二，全力打好大规模水利建设攻坚战；三，加快推进水利建设与管理体制改革；四，切实抓好水利工程建设领域突出问题专项治理工作；五，全面加强社会管理和公共服务。会议表彰了水管体制改革工作先进集体和先进个人。

[参 考 文 献]

[1] 濮良贵,陈国定,吴立言.机械设计[M].北京：高等教育出版社,2013.

[2] 曹助家.平键联接中键槽尺寸的选取[J].机械制造,1984(6)：19-20.

[3] 钟贤栋.平键联接的可靠性设计[J].装备制造技术,2002(1)：5-7.

[4] 唐剑兵.机械基础与结构设计[M].重庆：重庆大学出版社,2006.

[5] 詹友刚.Pro/ENGINEER工程图教程[M].北京：机械工业出版社,2007.

[6] 张健,李林泽,起雪梅.基于Pro/E的弧面分度凸轮参数化设计及有限元分析[J].组合机床与自动化加工技术,2013(7)：41-43.

[7] 焦杰.浅析Pro/E软件在机械的设计制造中的综合性应用[J].山东工业技术,2015(2)：153.

[8] 张洪武.有限元分析与CAE技术基础[M].北京：清华大学出版社,2004.

[9] 乔建军,王保平,胡仁喜.Pro/Engineer Wildfire5.0动力学与有限元分析从入门到精通[M].北京：机械工业出版社,2010.

[10]赵金才,刘书桂.Pro/E零件模型几何信息的自动提取[J].机床与液压,2005(12)：118-120,142.

[11] 李剑.大型立磨机身立柱的有限元分析[D].重庆：重庆大学,2008.