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1、输送机轴端联接装置典型零部件的设计与选用,学习情境四,联轴器的设计与选用,目录,任务一 联轴器的设计与选用,1,任务二 螺栓的设计与选用,2,任务一 联轴器的设计与选用,任务描述,已知减速器输出功率 4.63,输出轴的转速=88.3r/min，减速器输出轴直径 =50mm，轴头长度 110mm；工作机卷筒外伸轴直径 =42mm，轴头长度 84mm。载荷平稳，工作中无相对位移。试选择减速器输出轴与工作机卷筒间联轴器的类型，确定型号并写出标记。,任务知识,联轴器的类型、特点及其应用；,联轴器轴孔型式、轴孔键槽型式及标记方法；,联轴器的选用方法。,任务技能,了解各种常用联轴器的特点及应用场合。,掌握
2、联轴器选用的基本步骤和方法。,能够根据确定的联轴器类型及计算参数，学会查阅机械设计手册或联轴器标准手册确定联轴器的型号，并能进行有关尺寸设计并正确标记联轴器。,联轴器的类型,1,联轴器是动力传导和机构连接装置，用于大部分的原动机和工作机之间的连接。联轴器的内部结构主要分为两个部分，分别与主动轴和被动轴连接，来完成联轴器的联接并保持共同旋转传递扭矩。,联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。因此，要求联轴器在传递运动和转
3、矩的同时，还应有一定范围内轴线偏移补偿和缓冲吸振能力。,一、联轴器所联两轴的相对位移,被联接两轴间的各种相对位移无补偿能力，故对两轴对中性的要求高。当两轴有相对位移时，会在结构内引起附加载荷。这类联轴器的结构比较简单，制造容易，承载能力大，成本低。用于转速稳定、载 荷平稳、两轴对中良好的场合。常用的刚性联轴器有凸缘联轴器、套筒联轴器，其中凸缘联轴器应用最多。,二、联轴器的类型（GB/T12458）,刚性联轴器,刚性联轴器、挠性联轴器及安全联轴器,1、凸缘联轴器（GB/T5843）,凸缘联轴器由两个带有凸缘的半联轴器分别用键与两轴连接，然后用螺栓组将两个半联轴器连接成一体，以实现两轴连接。,凸缘
4、联轴器主要有三种结构形式：普通凸缘联轴器（GY型）、对中榫凸缘联轴器（GYS型）及对中环凸缘联轴器（GYH型）,GY型,GYS型,GYH型,2、套筒联轴器（GT型）,套筒联轴器是用一个整体套筒以圆锥销、平键或半圆键、花键或过盈配合将两轴联接。它具有结构简单、制造方便、径向尺寸小、成本低等优点；但装拆时需沿轴向移动较大距离，且只能连接两轴直径相同的圆柱形轴伸。无补偿所连两轴相对偏移的功能，要求两轴精确对中。一般用于中小功率传动，也可用于起动频繁和速度常变化的传动。套筒材料通常为中碳钢。,挠性联轴器,无弹性元件挠性联轴器：联轴器具有挠性，可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。,有弹
5、性元件挠性联轴器：因联轴器中装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。弹性元件所能储蓄的能量越多，则联轴器的减振能力越强。这类联轴器的品种多，应用广泛。,对被联接两轴间的各种相对位移有补偿能力，进一步分为：,1、无弹性元件挠性联轴器,典型产品是齿式联轴器、十字滑块联轴器及万向联轴器,无弹性联轴器承载能力大，但不具有缓冲减震件能，在高速、转速不稳定或经常正、反转时，有冲击噪声。适用于低速、重载、转速平稳的场合。,无弹性元件挠性联轴器,十字滑块联轴器,滑块联轴器,2,3,4,齿式联轴器,万向联轴器,2、3,双向,1. 滑块联轴器,2. 齿式联轴器,3. 万向联轴器,4.
6、弹性套柱销联轴器,5. 弹性柱销联轴器,2、有弹性元件挠性联轴器,有弹性元件的挠性联轴器是靠弹性元件的弹性变形及阻尼作用来补偿轴线偏移、缓冲吸振的联轴器。有弹性元件的挠性联轴器又包括含金属弹性元件和含非金属弹性元件两种。,含金属弹性元件：,蛇形弹簧联轴器（JS型)(JB/T8869),含非金属弹性元件：,弹性套柱销联轴器（GB/T4323）,弹性柱销联轴器（GB/T5014）,其他：,JAW联轴器,Ringflex联轴器,ZLp联轴器,滚子链联轴器,夹壳联轴器,轮胎联轴器,梅花形弹性联轴器,膜片联轴器,联轴器轴孔型式、轴孔键槽型式及标记方法,2,一、联轴器的轴孔主要型式及代号（GB/T3852
7、）,Y型、J型、J1型适用于圆柱形轴孔，推荐使用J型和J1型，Y型限用于长圆柱形轴伸电机端；Z型、Z1型适用于圆锥形轴孔。,二、联轴器的轴孔键槽主要型式及代号,各种键槽的尺寸可参考GB/T3852联轴器轴孔和联结型式与尺寸。平键键槽的尺寸也可参考GB/T1096，其中槽宽的极限偏差取。,三、联轴器的标记方法,Y型孔、A型键槽的代号在标记中可省略不注；联轴器两端轴孔和键槽的型式与尺寸相同时只标记一端另一端省略不注。,联轴器的标记方法示例：,例1：HL2弹性柱销联轴器 主动端：J1型轴孔、B型键槽、d=20、L=38 从动端：J型轴孔、B1型键槽、d=22、L=38 标记为： 例2：HL5弹性柱销
8、联轴器 主动端：J型轴孔、B1型键槽、d=70、L=107 从动端：J型轴孔、B1型键槽、d=70、L=107 标记为：HL5联轴器JB170107 GB/T5014,联轴器的选择,3,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，选用的基本步骤为：,选择联轴器的类型,一、力学知识链接力矩和力偶,1、力对点之矩 概念 ：力使物体产生转动效应的物理量称为力矩。产生转动的中心点称为力矩中心（简称矩心），力的作用线到力矩中心的距离d称为力臂，力使物体绕矩心转动的效应取决于力F的大小与力臂d的乘积及力矩的转动方向。力对点之矩用MO（F）来表示，即 ：,力矩是代数量，式中的正负号用来
9、表明力矩的转动方向。规定力使物体绕矩心作逆时针方向转动时，力矩取正号；反之，取负号。力矩的单位 是或,1.力对点之矩,合力矩定理：平面汇交力系的合力对平面内任意一点之矩，等于其所有分力对同一点的力矩的代数和。即：,1.力对点之矩,力对点之矩的求法 方法1：用力矩的定义式，即力和力臂的乘积求力矩。 这种方法的关键在于确定力臂d。需要注意的是，力臂d是矩心到力作用线的距离，即力臂必须垂直于力的作用线。 方法2：运用合力矩定理求力矩。在工程实际中，有时力臂的几何关系较复杂，不易确定时，可将作用力正交分解为两个分力，然后应用合力矩定理求原力对矩心的力矩。,例：如图所示，构件OBC的O端为铰链支座约束，
10、力F作用于C点，其方向角为 ，又知OB= ，BC= ，求力F 对O点的力矩。,解：用力矩的定义进行求解。过点O作出力F作用线的垂线与其交于点a，则力臂d即为线段oa。再过B点作力作用线的平行线，与力臂的延长线交于b点，则:,2.力偶,力偶的定义和力偶三要素,它既不平衡，也不能合成为一个合力，只能使物体产生转动效应。力偶两个力所在的平面，称为力偶作用面。两力作用线之间的垂直距离，叫作力偶臂（以d来表示）。力偶使物体转动的方向称为力偶的转向。力偶对物体的转动效应，取决于力偶中的力与力偶臂的乘积，称为力偶矩。记作： 或M：,定义：作用在物体上的一对大小相等、方向相反、作用线相互平行的两个力称为力偶，
11、记作,2.力偶,力偶同力矩一样，是一代数量。其正负号只表示力偶的转动方向，规定：力偶逆时针转向时，力偶矩为正，反之为负。 力偶矩的单位是： 或 力偶矩的大小、转向和作用平面称为力偶的三要素。,2.力偶,力偶的性质 1.力偶无合力，力偶不能用一个力来等效，也不能用一个力来平衡，力偶只能用力偶来平衡。 力和力偶是组成力系的两个基本物理量。 2.力偶对其作用平面内 任一点的力矩，恒等 于其力偶矩，而与矩 心的位置无关。 如图所示：,2.力偶,力偶的性质 3.力偶的等效性： 作用在同一平面内的两个力偶，如果它们的力偶矩大小相等、力偶的转向相同，则这两个力偶是等效的。,推论1 力偶可以在其作用面内任意移
12、转而不改变它对物体的转动效应。即力偶对物体的转动效应与它在作用面内的位置无关。 推论2 在保持力偶矩大小和力偶转向不变的情况下，可以同时改变力偶中力的大小和力臂的长短，而不会改变力偶对物体的转动效应。,3.平面力偶系,平面力偶系的合成 力偶对物体只产生转动效应，转动效应的大小取决于力偶矩的大小及转向。所以，物体内某一平面内受力偶系作用时，也只能使物体产生转动效应。力偶系对物体转动效应的大小等于各力偶转动效应的总和，即平面力偶系可以合成为一个合力偶，其力偶矩等于各分力偶矩的代数和。合力偶矩用M表示：,3.平面力偶系,平面力偶系的平衡 平面力偶系平衡的必要与充分条件是： 力偶系中各力偶矩的代数和等
13、于零。,例1： 梁AB 受一主动力偶作用，如图，其力偶矩 ，梁长 ，梁的自重不计，求两支座的约束反力。,解:以梁为研究对象，受力图，如图所示。作用于梁上的有矩为M的力偶和两支座的约束反力FA、FB。根据力偶只能用力偶来平衡的性质可知FA必须与FB组成一个力偶，即力FA必须与FB大小相等、方向相反、作用线平行。 平衡方程为：,例2： 电机轴通过联轴器与工件相连接，联轴器上四个螺栓A、B、C、D的孔心均匀地分布在同一圆周上，如图示。此圆周的直径 ，电机轴传给联轴器的力偶矩 ，求每个螺栓所受的力。,解：以联轴器为研究对象。联轴器上的力有力偶矩M，四个螺栓的约束反力，假设四个螺栓的受力均匀，则F1=F
14、2=F3=F4=F，如图所示。由平面力偶系平衡条件可知，F1与F3 、F2与F4组成两个力偶，与电动机传给联轴器的力偶矩M平衡。据平面力偶系的平衡方程 ：,选择联轴器的类型,应全面了解工作载荷的大小和性质、转速高低、工作环境等，结合 常用联轴器的性能、应用范围及使用场合选择联轴器的类型。,计算联轴器的计算转矩,K为工作情况系数。,T为联轴器所传递的名义转矩。,二、联轴器的选择,规定部件相应的安装精度,进行必要的校核,确定联轴器的型号,按Tc T，由联轴器标准确定联轴器型号，T为联轴器的许用转矩。,校核最大转速,被联接轴的转速n，不应超过联轴器许用的最高转速nmax，即：,nnmax,协调轴孔直
15、径,被联接两轴的直径和形状（圆柱或圆锥）均可以不同，但必须使直径在 所选联轴器型号规定的范围内，形状也应满足相应要求。,联轴器允许轴的相对位移偏差是有一定范围的，因此，必须保证轴及相 应部件的安装精度。,联轴器除了要满足转矩和转速的要求外，必要时还应对联轴器中的零件进行承载能力校核，如对非金属元件的许用温度校核等。,离 合 器(了解),一、 离合器的功用与种类 离合器主要用于轴与轴之间在机器运转过程中的分离与结合。 由于离合器是在不停车的状况下进行两轴的结合与分离，因而离合器应保证离合迅速、 平稳、 可靠、 操纵方便、 耐磨且散热好。 二、离合器的分类 按离合的实现过程可分为操纵式离合器与自动离合器。 操纵式多以机械、气动、液压或电磁等为动力，在需要时经操纵实现轴之间的分离；而自动离合器通常是将某些元素如力、速度等调定，在运动过程中当达到或不满足这些调定值时就自动实现结合或分离。 按离合的工作原理可分为：嵌式离合器和摩擦式离合器。,1、牙嵌式离合器,2、 摩擦式离合器,（1）单盘（片）式摩擦离合器,（2） 多片式摩擦离合器,（3） 超越离合器,只能传递单向转矩，该离合器尺寸较小，接合和分离平稳，可用于高速传动。,本次任务到此结束,
