机械设计基础课件第15章 联轴器讲诉

《机械设计基础课件第15章 联轴器讲诉》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计基础课件第15章 联轴器讲诉（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、机械设计基础 武汉理工大学 物流工程学院 机械设计与制造系 罗齐汉 qhluo * Foundation of Machine Design 第15章 联轴器、 离合器和制动器 了解常用联轴器、离合器的结构、原 理及性能特点，从而指导选用。 15-1 概述 联轴器分刚性和弹性两大 类，刚性联轴器由刚性传力元 件组成，又可分为固定式和可 移式两类，固定式刚性联轴器 不能补偿两轴的相对位置误差 ；可移式刚性联轴器则能补偿 两轴的相对位置误差。刚性联 轴器不能缓冲减振；弹性联轴 器包含有弹性元件，不仅能补 偿两轴的相对位置误差，而且 能减缓冲击，有的甚至能吸收 振动。 根据传力性质，离合器主要分牙嵌

2、式和摩擦式两类，一般来讲，摩擦式工作性 能好些，应用广泛得多。根据工作性质，离合器可分为操纵离合器与自动离合器( 能够在特定的工作下自动接合或分离)两类，离合器分类见右图。 制动器是用来降低机械运转速度或迫使机械停止运转的装置。在车辆、起重机 等机械中，广泛采用各种型式的制动器。 2019/11/16 315-1 概述 联轴器、离合器种类很多且大多已标准化。一般的选 用步骤是：首先根据机器的使用工况确定合适的类型，然后 根据计算转矩、轴的转速和轴头直径从标准中选择所需的型 号和尺寸。必要时还应对其中某些零件进行验算。 计算转矩已将机器启动时的惯性力和工作中的过载等因 素考虑在内。联轴器和离合器

3、的计算转矩可按式 Tc=KAT 式中：T为名义转矩；为工作情况系数，。 表17-1 工作情况系数 工作机原动机为电动机 转矩变化很小：如发电机、小型通风机、小型离心泵 转矩变化较小：如透平压缩机、木工机械、输送机 转矩变化中等：如搅拌机、增压机、有飞轮的压缩机 转矩变化和冲击载荷中等：如织布机、水泥搅拌机、拖拉机 转矩变化和冲击载荷大：如挖掘机、起重机、碎石机、造纸机械 1.3 1.5 1.7 1.9 2.3 2019/11/16 415-1 概述 15-2 联轴器 这类联轴器的组成元件都是金属，工作时各元件之间不允许任何相对 运动，因而既不能补偿两轴相对位置误差，也不能缓冲减振。使用这类联

4、轴器联接的两轴必须严格对中且载荷平稳。 一、刚性联轴器 1、套筒联轴器 由联接两轴轴端的套筒和联接套筒与轴的联接零件(键、销)组成。销 联接用于传递转矩较小的场合。轴径d80mm时，套筒用35或45钢制造；d 80mm时也允许采用铸铁。 这种联接的径向尺寸较小，所以在机床中应用很广。这种联接的显著 缺点是拆卸不方便。 2019/11/16 515-2 联轴器 一、刚性联轴器 2、凸缘联轴器 固定式刚性联轴器中应用最广 的是凸缘联轴器。如图所示，它是 用螺栓联接两个半联轴器的凸缘以 实现两轴联接的，工作时，联轴器 和两轴构成一个刚性整体。 这种联轴器有两种结构型式：图a是用普通螺栓联接的凸缘联轴

5、器，由于螺栓 杆与孔壁间有间隙，为了保证两轴的准确对中，两半联轴器分别制有凸肩和凹槽( 即对中榫口)。图b是用铰制孔用螺栓联接的凸缘联轴器，铰制孔用螺栓既用来传 递转矩，也用来实现两轴对中。由于前者借助摩擦力传递载荷的，因此在传递载 荷相同的情况下，其结构尺寸较后者大。 制造凸缘联轴器时，应准确保持两半联轴器的凸缘端面与孔的轴线垂直(通常 是将两半联轴器联接起来以后再镗孔，这样可保证安装时两轴精确对中)。 半联轴器的材料通常为灰铸铁，当载荷过大或圆周速度30m/s时，可采用 铸钢或锻钢。 凸缘联轴器结构简单、使用方便、可传递的转矩较大，但既不能缓冲减振， 也不允许两轴有相对位移，因此常用于载荷

6、平稳、两轴能够精确对中的场合。 2019/11/16 615-2 联轴器 一、刚性联轴器 3、夹壳联轴器 由纵向剖分的两半筒形夹壳和联接它们的螺栓所组成。由于这种 联轴器在装卸时不用移动轴，所以使用起来很方便。夹壳材料一般为 铸铁，少数情况下也用铸钢。 中小尺寸的夹壳联轴器主要借助夹壳与轴之间的摩擦力来传递转矩 ，即使在联轴器中安装有键，计算承载能力时也不计入键的作用，计 算方法与夹紧联接相似。大尺寸的夹壳联轴器主要由键传递转矩。为 了改善平衡状况，螺栓应正、倒相间安装。 夹壳联轴 器主要应用于 外缘速度 v5m/s的低速 场合，在超过 5m/s的情况下 使用时，必须 对其进行平衡 检验。 2

7、019/11/16 715-2 联轴器 二、无弹性元件绕性联轴器 1.十字滑块联轴器 滑块联轴器由两个端面开有径向凹槽的半联轴器 和两端各具凸榫的中间滑块所组成。中间滑块两面的 径向榫相互垂直，分别嵌装在两个半联轴器的凹槽中 ，构成移动副。当两轴线存在径向位移或偏斜时，滑 块将在凹槽内滑动以适应位移。滑块联轴器允许的径 向位移e0.04d(d为轴的直径)，角位移30。 由于工作时滑块在凹槽中滑动，所以凹槽和滑块 的工作面间要加润滑剂以降低摩擦，凸榫和凹槽通常 都经淬火硬化以提高耐磨性。 此外，由于滑块的凸榫是嵌在两个凹槽中的，由 图可以看出，轴每转90度，滑块的中心沿直径为e的圆 周转180度

8、，当轴的转速较高时，由滑块质心的圆周运 动引起的离心力将会很大，从而给轴和轴承带来附加 动载荷，因此这种联轴器只适用于低速，轴的转速一 般不超过300r/min。 这类联轴器的组成元件都是金属，从结构上保证工作 时有些元件之间可产生相对运动，从而达到补偿两轴相对 位置误差的目的，但都不能缓冲减振。使用这类联轴器联 接的两轴必须载荷平稳，且应对联轴器内部加以润滑。 2019/11/16 815-2 联轴器 二、无弹性元件绕性联轴器 2. 齿式联轴器 齿式联轴器由两个有内齿的外壳3和两个有外齿 的套筒4所组成(图17-7)。套筒与轴用键相联， 两个外壳用螺栓2联成一体，外壳与套筒之间设 有密封圈1

9、。内齿轮齿数与外齿轮齿数相等。轮 齿通常采用压力角为20的渐开线齿廓。工作时 靠啮合的轮齿传递转矩。由于轮齿间留有较大的 间隙(更好的情况是将齿轮的齿制成鼓形齿、球 形齿顶)，所以能补偿两轴的轴向、径向、偏斜 和综合位置误差(图17-9)。为了减小轮齿的磨损 和相对移动时的摩擦阻力，在外壳内贮有润滑油 。 一般齿式联轴器允许角位移在30以下，若 将外壳轮做成鼓形齿(图17-8)，则允许角位移可 达3。 齿式联轴器的优点是能传递很大的转矩和补 偿适量的综合位移，因此常用于重型机械中。但 是当传递巨大转矩时，齿间的压力也随着增大， 使联轴器的灵活性降低，而且其结构笨重、造价 较高。 2019/11

10、/16 915-2 联轴器 二、无弹性元件绕性联轴器 3. 万向联轴器 右图所示为以十字轴为中间件的万向联轴器。 十字轴的四端用铰链分别与两轴上的叉形接头相联 。因此当一轴的位置固定后，另一轴可以在任意方 向偏斜一个角度，角位移可达4045。为了增加 其灵活性，应在铰链处配置滚针轴承。 但是，单个万向联轴器两轴的瞬时角速度并不 是时时相等的，即当主动轴1以等角速度回转时，从 动轴2作变速转动，从而引起动载荷。 由分析可知：角速度1 变化的幅度与两轴的夹 角有关，越大，则2 变动幅度越大。 为了克服单个万向联轴器的上述缺点，机器中常将万向联轴器成对使用，如图 所示。这种由两个万向联轴器组成的装置

11、称为双万向联轴器。对于联接相交或平行 二轴的双万向联轴器，欲使主、从动轴的角速度相等，必须满足两个条件： 1）主、从动轴与中间件的夹角必须相等，1=2 ； 2）中间件两端的叉面必须位于同一平面内。显然，中 间件本身的转速是不均匀的。但因它的惯性小，由它产生的动载荷、振动等一般不 致引起显著危害。 2019/11/16 1015-2 联轴器 二、无弹性元件绕性联轴器 4.牙嵌式联轴器 这是一种可补偿轴向位移的联轴器，由两个端面都有凸牙和凹槽的半联轴器 组成。每个凸牙都嵌在对应的半联轴器中的凹槽中，当两轴作轴向移动时， 凸牙可在凹槽内滑动，从而构成一动联接。为便于对中，在其中的一个半联 轴器中装有

12、对中环，并用螺钉固定，另一端的轴则伸入对中环内。半联轴器 的材料通常采用中等强度的铸铁，有时也用铸钢。 牙嵌联轴器的计算请参考牙嵌离合器。 2019/11/16 1115-2 联轴器 二、无弹性元件绕性联轴器 5.滚子链联轴器 它是利用一公共滚子链 (单排或双排)同时与两个齿 数相同的并列链轮相啮合以 实现两半联轴器联接的一种 联轴器。其特点是：结构简 单，装卸方便，径向尺寸紧 凑，质量轻、转动惯量小， 效率高，具有一定的补偿能 力(径向位移小于0.02个节 距，角位移小于1度)，工作 可靠，寿命长(可达20000小时)，成本低，恶劣工作环境(高温、潮湿、多尘、油污 等)下也能工作。其缺点是：

13、离心力过大会加速各元件间的磨损和发热，因而适宜的 转速不能太大；基本上无缓冲减振能力，不宜在频繁起动、强烈冲击下工作；不能 传递轴向力。 滚子链联轴器一般应有润滑，可根据轴的转速n来定：n10时每月涂润滑脂一 次；10n200时，每周涂润滑脂一次；200n300时则要求充分润滑并装备罩壳 。 2019/11/16 1215-2 联轴器 三、有弹性元件绕性联轴器 由于这类联轴器的弹性元件是非金属，因而具有如 下特点： 1) 具有弹性滞后特性和一定的消振能力； 2) 单位重量所储存的能量比金属材料大许多(橡胶 比钢约大10倍)，缓冲能力强； 3) 结构简单，价格便宜。 但这类联轴器的尺寸较大，寿命

14、也相对较短。这类 联轴器主要有：弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器 轮 胎联轴器、弹性柱销齿式联轴器、梅花形联轴器。 2019/11/16 1315-2 联轴器 三、有弹性元件绕性联轴器 1.弹性套柱销联轴器 弹性套柱联轴器结构上和凸缘联轴器很 近似，但是两个半联轴器的联接不用螺 栓，而是用带橡胶弹性套的柱销，如图 所示。为了更换橡胶套时简便而不必拆 移机器，设计中应注意留出距离；为 了补偿轴向位移，安装时应注意留出相 应大小的间隙。 这种联轴器主要用来联接起动频繁的或在变载荷下运转的轴。联轴器的工 作环境温度应在（-20+50)的范围内，且应确保无油质及其它有害于橡胶的 介质与联轴器接触。 视

15、尺寸的不同，这种联轴器所允许的最大位移为： 轴向27.5mm；径向0.20.7mm； 角位移30130。 联轴器的最大圆周速度30m/s。 2019/11/16 1415-2 联轴器 三、有弹性元件绕性联轴器 2. 弹性柱销联轴器 弹性柱销联轴器如图所示，它是用若干 非金属材料制成的柱销置于两个半联轴器凸 缘的孔中以实现两半联轴器联接的一种联轴 器。它具有结构简单、制造容易、更换柱销 方便、允许轴向位移大等特点。柱销材料通 常为尼龙。尼龙具有一定弹性，弹性模量比 金属低得多，可缓和冲击。尼龙耐磨性好， 摩擦系数小，有自润滑作用，但对温度比较 敏感，不宜用于温度较高的场合(使用温度 范围为-20

16、60)。为了装卸柱销方便，柱 销与孔之间为H9/h9间隙配合，同时在两端 配置挡板以防止柱销滑出。 2019/11/16 1515-2 联轴器 三、有弹性元件绕性联轴器 3. 轮胎联轴器 轮胎式联轴器有较好的缓冲、吸振能 力，适用于正反向变化多、启动频繁的高速 轴，最大转速可达8000r/min。 轮胎式联轴器的结构如图17-17所示，中间 为橡胶制成的轮胎环，用止退垫板与半联轴 器联接。它结构简单，富有弹性，有很好的 缓冲性能和一定的吸振能力，因此它允许的 相对位移较大，角位移可达512，轴向 位移可达0.02D，径向位移可达0.01D(D为 联轴器外径)，特别适用于启动频繁、正反 向运转、两轴间有较大的相对位移量、以及 潮湿多尘之处。它的缺点是径向尺寸较大， 对轴有附加轴向力作用。这种联轴器的外缘 速度一般不宜大于30m/s。 2019/11/16 1615-2 联轴器 三、有弹性元件绕性联轴器 4.弹性柱销齿式联轴器 弹性柱销