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1、第14章 联轴器和离合器 14-0 联轴器和离合器概述 14-1 联轴器的种类和特性 14-2 联轴器的选择 14-3 离合器 1 作用：主要用于将两根轴联接在一起，使它们一起旋转，并传 递扭矩，也可用作安全装置。 联轴器-用于将两轴联接在一起，机器运转时两轴不能 分离，只有在机器停车时才可将两轴分离； 离合器-机器工作时，可使两轴随时接合或分离的一种 装置，可用来操纵机器传动的断续，以便进行变速或换向； 安全联轴器与离合器-机器工作时，若转矩超过规定值 ，即可自行断开或打滑，以保证机器中的主要零件不因过载而 损坏； 特殊功用的联轴器与离合器-用于某些特殊要求处， 如：在一定的回转方向或达到一
2、定转速时，联轴器或离合器 即可自动接合或分离等。 14-0 联轴器和离合器概述 2 联轴器和离合器种类繁多，在选用标准件或自行 设计时应考虑如下因素： 传递转矩大小； 转速高低； 扭转刚度变化； 体积大小； 缓冲吸振能力。 3 一、联轴器所联两轴的相对位移 两轴线的相对位移: 轴向、径向、角度、综合。 由于制造、安装或工作时零件的变形等原因 ，被联接的两轴不一定度能精确对中，因此 会出现两轴之间的轴向位移、径向位移和角 位移，或其组合。 y x y 轴向 x 径向 角度综合 制造误差 安装误差 受力变形 被联接的两轴不能精确对中 14-1 联轴器的种类和特性 4 二、 联轴器与离合器的分类 无
3、弹性元 件联轴器 刚性联轴器 联 轴 器 套筒联轴器 凸缘联轴器 夹壳联轴器 齿式联轴器 十字滑块联轴器 挠性联轴器 有弹性元 件联轴器 滑块联轴器 万向联轴器 滚子链联轴器 弹性套柱销联轴器 弹性柱销联轴器 梅花形弹性联轴器 轮胎联轴器 膜片联轴器 星形弹性联轴器 下面将对各种联轴器作详细介绍 按能否补偿相对位移分 5 潘存云教授研制 潘存云教授研制 （一）刚性联轴器 结构：用一个套筒通过键将两轴联接在一起。用紧定 螺钉来实现轴向固定。 套筒联轴器 型式： 半圆键 普通平键 特点：结构简单、使用方便 、传递扭矩较大，但不能缓 冲减振。 应用：用于载荷较平稳的两 轴联接。 1、套筒联轴器 6
4、潘存云教授研制 2、凸缘刚性联轴器 结构：半联轴器通过键与轴相联，用螺栓将两个半联 轴器的凸缘联接在一起。 潘存云教授研制 型式： 有对中榫的凸缘联轴器 普通凸缘联轴器 -靠铰制孔螺栓对中。 -靠榫头对中。 普通螺栓 对中榫 绞制孔螺栓 7 潘存云教授研制 制造与安装要求：半联轴器的凸缘端面应与轴线垂直 ，安装时应使两轴精确对中。 90 材料：一般用铸铁；当重载或V30m/s时，用铸钢或 锻钢。 特点：结构简单、使用方便、传递扭矩较大，但不能 缓冲减振。 应用：用于载荷较平稳的两轴联接。 8 潘存云教授研制 潘存云教授研制 应用：用于低速传动轴，常用于垂直传动轴的联接。 3、夹壳联轴器 结构：
5、将套筒做成剖分夹壳结构，通过拧紧螺栓产生的 预紧力使两夹壳与轴联接，并依靠键以及夹壳与轴表面 之间的摩擦力来传递扭矩。有一个剖分式对中环。 特点：无需沿轴向移动即可方便装拆，但不能联接直 径不同的两轴，外形复杂且不易平衡，高速旋转时会 产生离心力。 9 潘存云教授研制 潘存云教授研制 潘存云教授研制 1、齿式联轴器 功用：能补偿轴不对中和偏斜。 工作范围：正常齿：30 腰鼓齿：3 (二) 无弹性元件联轴器 结构：两个有内齿的外壳，两个有外齿的套筒，两者齿 数相同，外齿做成球形齿顶的腰鼓齿。套筒与轴用键联 接，两外壳用螺栓联接；两端密封，空腔内储存润滑油 。 10 潘存云教授研制 优点：传递扭矩
6、大、能补偿综合位移。 缺点：结构笨重、造价高。 应用：用于重型传动。 11 潘存云教授研制 潘存云教授研制 2、十字滑块联轴器 结构：两个端面开有径向凹槽的半联轴器，两端各具 有凸榫的中间滑块，且两端榫头互相垂直，嵌入凹槽 中，构成移动副。 工作原理：当两轴存在不对中和偏斜时， 滑块将在凹槽内滑动。 优缺点：结构简单、制造容易。滑块因偏心产生离心 力和磨损，并给轴和轴承带来附加动载荷。 适用范围：30, y0.04d，v300 r/min y 12 潘存云教授研制 3、滑块联轴器 优点：结构简单、尺寸紧凑。 应用：适用于小功率，高转速而无剧烈冲击的场合。 结构：与十字滑块联轴器结构相似，只是沟
7、槽很宽， 中间为不带凸牙的方形滑块，其材料为夹布胶木。 工作特点：由于中间滑块质量小，且有弹性，故允许 较高的极限转速。 13 潘存云教授研制 4、万向联轴器 作用：用于传递两相交轴之间的动力和运动，而且在 传动过程中，两轴之间的夹角还可以改变。共轴、 有夹角 应用：广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。 单万向联轴器 14 潘存云教授研制 vA1 = r1 结构特点：两传动轴末端各有一个叉形支架，用铰链 与中间的“十字形”构件相联，“十字形”构件的中心位 于两轴交点处， 运动分析： 两轴平均传动比为1，但瞬 时传动比是动态变化的。 在图示位置I, 以轴1为参考 系，对A点有 ： 以轴2为参考
8、系，对A点有 ： vA2 = r2 A 2 A 1 B r r = r cos 2 显然有 ： vA1 = vA2 =045 轴间角为 ： 15 潘存云教授研制 r” 其它位置： 代入得： 1 B B A 2 在图示位置II, 以轴2为参考 系，对B点有 ： vB2 = r”2 以轴1为参考系，对B点有 ： vB1 = r”1= 1 r cos 同样有 ： vB1 = vB2 r 代入得：2=1 cos 2 1 =”2 1 1 cos 1cos 2 1 =cos2 16 潘存云教授研制 5、双万向铰链机构 将两个单万向铰链机构串联使用，构成双万向铰链机构。 安装要求： 主动、从动、中间三轴共面
9、； 主动轴、从动轴的轴线与中间轴的轴线之间的夹 角应相等； 中间轴两端的叉面应在同一平面内。 C 2 1 21 C 为了消除从动轴变速转动的缺点，常 17 潘存云教授研制 潘存云教授研制 小型双万向联轴器 结构如图所示，通常采用合金钢制造。 A A 潘存云教授研制 A-A A A A A 18 潘存云教授研制 6、滚子联轴器 结构：利用一条公用的双排链条同时与两个齿数相同 的并列链轮啮合来实现两半联轴器的联接。 特点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维 修容易、成本低廉。 优点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、 成本低廉，有一定的补偿性能和缓冲性能。 缺点：因链条的套筒与
10、链轮之间存在间隙，不适于逆向传动和 启动频繁或立式轴传动；受离心力的影响不适于高速传动。 19 潘存云教授研制 潘存云教授研制 1、弹性套柱销联轴器 (三) 有弹性元件联轴器 结构特点：外观与凸缘联轴器相似，用带橡胶弹性套 的柱销联接两个半联轴器。 预留安装空间以便与更换橡胶套 A 预留间隙以补偿 轴向位移。 c 圆柱孔 圆锥孔 20 潘存云教授研制 2、弹性柱销联轴器 结构：用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔 中。 尼龙销 挡板 cc销与挡板之 间留有间隙 结构简单、更换柱销方便。 特点：上述两种联轴器的动力通过弹性 元件传递，缓和冲击、吸收振动。 应用：适用于正反向变化多，启动 频繁
11、的高速轴。 适用范围：-12t60， v8000 r/min 能补偿较大的轴向位移，并 允许微量的径向位移和角位 移。 两种柱销 21 潘存云教授研制 3、轮胎式弹性联轴器 结构：中间为橡胶制成的轮胎环，用止退垫板与半联 轴器联接。 特点：结构简单、易于变形。允 许较大的轴向位移。 应用：适用于启动频繁、正反向 运转、有冲击振动、有较大轴向 位移、潮湿多尘的场合。 适用范围： 512， x0.02D y0.01D， n5000 r/min 轮胎环 D 止退垫板 22 4、梅花形弹性联轴器 工作温度：-35+80 ,传递扭矩：T=1625000 NM 结构：半联轴器与轴的配合可以做成圆柱形或圆锥
12、形 ，中间的弹性元件形状似梅花，故得名。选用不 同硬度的矩胺酯橡胶，铸形尼龙等材料制造。 A-A A A 潘存云教授研制 23 潘存云教授研制 潘存云教授研制 5、膜片联轴器 结构：弹性元件为多个环形金属薄片叠合而成的膜片 组，膜片圆周上有若干个螺栓孔。用铰制孔螺栓交错 间隔与半联轴器联接。 特点：结构简单、弹性元件的联接之间没有间隙，不 需要润滑，维护方便、质量小、对环境的适应性强。 但扭转减振性能差。 应用：主要用于载荷平稳的高速传动。如直升机尾翼轴。 24 大多数联轴器已经标准化或规格化，一般机械设 计者的任务是选用联轴器，不需要设计。 一、链轴器类型的选择原则 转矩、转速、轴径、相对位
13、移、工作环境、成本等 1) 考虑传递转矩的大小、性质以及对缓冲减振要求 确定型号与规格 14-2 联轴器的选择 具体应考虑如下要求 对大功率重载传动，宜选用齿轮联轴器； 严重冲击载荷或消除轴系扭转振动的传动，宜 选用轮胎联轴器。 选用原则： 25 2) 考虑工作转速的高低和引起离心力的大小 对高速传动轴，宜选用平衡精度较高的膜片联轴 器，不能选用存在偏心的滑块联轴器； 安装调整两轴难以精确对中、或者工作中产生较 大位移时，应选用挠性联轴器： 3) 两轴相对位移的大小和方向 径向位移较大时：= 滑块联轴器 ； 角位移较大，或两轴相交时： = 万向联轴器 4) 考虑可靠性和工作环境 由金属制成的不
14、需要润滑的联轴器工作比较可靠； 需要润滑的联轴器，其性能易受润滑完善程度的影 响，且可能污染环境； 26 含有橡胶等非金属元件的联轴器对温度、腐蚀介 质、强光等比较敏感，而且容易老化。 在满足使用要求的前提下，压选择装拆方便、维 护简单、成本低廉的联轴器。 5) 联轴器的制造、安装、维护和经济性 刚性联轴器不仅结构简单，而且装拆方便，可用于 低速、刚性大的传动 ； 弹性联轴器具有较好的综合性能，广泛应用于一般 的中、小功率传动。 6) 安全性要求 有安全保护要求的轴，应选用安全联轴器。 27 表14-1 工作情况系数KA 原动机 (KA) 发电机、小型通风机、小型离心机 1.3 1.5 1.8 2.2 透平压缩机、木工机械、输送机 1.5 1.7 2.0 2.4 搅拌机、增压机、有飞轮的压缩机 1.7 1.9 2.2 2.6 织布机、水泥搅拌机、拖拉机 1.9 2.1 2.4 2.8 挖掘机、起重机、碎石机、造纸机械 2.3 2.5 2.8 3.2 电动机 多缸 双缸 单缸 汽轮机 内燃机 内燃机 内燃机 工 作 机 压延机、重型初轧机、无飞轮活塞泵 3.1 3.3 3.6 4.0 二、 计算联轴器的扭矩 计算转矩： Tca=KAT KA为工作情况系数；见下页T为公称扭矩； 28 三、 确定联轴器的型号 选型依据： Tca T ， 由相关标准确定型号； 四、 校核最大转速 n
