第15章 軸間連接

聯(lián)軸器、離合器的類型和應(yīng)用

剛性聯(lián)軸器第15章軸間連接聯(lián)軸器和離合器

無彈性元件撓性聯(lián)軸器

牙嵌離合器

摩擦式離合器

超越離合器

有彈性元件撓性聯(lián)軸器

安全離合器第一節(jié)概述用于將兩根軸連接在一起，使它們一起旋轉(zhuǎn)，并傳遞扭矩功用聯(lián)軸器和離合器的區(qū)別用聯(lián)軸器連接的兩軸，只有在機器停車后，經(jīng)過拆卸才能把它們分離；用離合器連接的兩軸，在機器工作中就能方便地使它們分離或接合。分類撓性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器固定式聯(lián)軸器移動式聯(lián)軸器聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器

聯(lián)軸器分類：撓性聯(lián)軸器

齒輪聯(lián)軸器

十字滑塊聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器

簧片聯(lián)軸器蛇形彈簧聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器梅花形彈性聯(lián)軸器輪胎式聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器

套筒聯(lián)軸器

夾殼式聯(lián)軸器

剪銷式安全聯(lián)軸器

(剛性固定式)要求兩軸嚴格對中，工作時兩軸不能移動。無彈性元件撓性聯(lián)軸器

允許兩軸有一定位移,靠運動副組成得動聯(lián)接補償軸的偏移。金屬彈性元件聯(lián)軸器靠金屬彈性元件的變形補償兩軸的偏移非金屬彈性元件聯(lián)軸器利用非金屬彈性元件的變形補償軸的偏移。強度高，承載能力大,E大且穩(wěn)定,受T影響小,但成本高。E變化范圍大,阻尼效應(yīng)好,重量輕,成本低,但強度低,承載能力小,壽命較短。1、套筒聯(lián)軸器用一套筒通過銷或鍵與兩軸聯(lián)接特點一.剛性聯(lián)軸器兩軸對中性好,工作平穩(wěn),經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的小功率傳動場合應(yīng)用圓錐銷聯(lián)接平鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu)徑向尺寸小，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但拆裝時需沿軸向移動較大的距離，且只能聯(lián)接兩軸直徑相同的圓柱形軸端第二節(jié)聯(lián)軸器2、夾殼聯(lián)軸器兩個縱向剖分的半圓筒形的夾殼組成的，并用螺栓鎖緊結(jié)構(gòu)應(yīng)用剖分結(jié)構(gòu),裝拆方便,聯(lián)接兩軸直徑相同的圓柱形軸端低速、工作平穩(wěn)的場合特點3、凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)由兩個帶轂的圓盤并用螺栓聯(lián)接以實現(xiàn)兩軸的聯(lián)接特點結(jié)構(gòu)簡單并能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，應(yīng)用最廣泛用凸肩和凹槽對中用鉸制孔螺栓對中

由于制造、安裝誤差或工作時零件的變形等原因，被連接的兩軸不一定都能精確對中，因而兩軸之間會出現(xiàn)一定的偏差。若用剛性聯(lián)軸器連接將引起附加動載荷，∴要求聯(lián)軸器或離合器從結(jié)構(gòu)上適應(yīng)各種形式的偏移，以保證正常工作。兩軸線允許的相對位移有:軸向、徑向、角度、綜合yα

α

xy軸向x結(jié)構(gòu)：有兩個端面都帶有凸牙和凹槽的半聯(lián)軸器。為便于兩軸對中，左邊半聯(lián)軸器中裝有定中環(huán)，并有螺釘固定，右邊的軸伸入該環(huán)內(nèi)。允許軸向位移1.牙嵌聯(lián)軸器二.無彈性元件撓性聯(lián)軸器（剛性可移式聯(lián)軸器）2.十字滑塊聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：兩個端面開有徑向凹槽的半聯(lián)軸器，兩端各具有凸榫的中間滑塊，且兩端榫頭互相垂直，嵌入凹槽中，構(gòu)成移動副。優(yōu)缺點：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易?；瑝K因偏心產(chǎn)生離心力和磨損，并給軸和軸承帶來附加動載荷。適用范圍：徑向偏移△y較大,T大,無沖擊,低速傳動的兩軸聯(lián)接，

α≤30’,y≤0.04d，n≤300r/minα

y工作原理：當(dāng)兩軸存在不對中和偏斜時，滑塊將在凹槽內(nèi)滑動二.無彈性元件撓性聯(lián)軸器（剛性可移式聯(lián)軸器）設(shè)計：潘存云作用：用于傳遞兩相交軸之間的動力和運動，而且在傳動過程中，兩軸之間的夾角還可以改變。應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于汽車、機床等機械傳動系統(tǒng)中。單萬向聯(lián)軸器α3.萬向聯(lián)軸器組成：兩個叉形接頭、中間十字軸、軸銷(在十字軸里)兩傳動軸末端各有一個叉形支架，用鉸鏈與中間的“十字形”構(gòu)件相聯(lián)，“十字形”構(gòu)件的中心位于兩軸交點處，軸間角為α=0~45?α（1）單萬向聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)特點：特點：①允許兩軸間有較大的角偏移,αmax=35°～45°(但α↑η↓)；②運轉(zhuǎn)中α變化也能工作，但瞬時傳動比變化，且ω1≠ω2；

③徑向尺寸小。缺點:當(dāng)主動軸角速度ω1為常數(shù)時，從動軸的角速度ω2在一定范圍內(nèi)(ω1cosα≤ω2≤ω1/cosα)變化，→引起附加動載荷?！喑⑷f向聯(lián)軸器成對使用——雙萬向聯(lián)軸器（2）雙萬向聯(lián)軸器將兩個單萬向聯(lián)軸器串聯(lián)使用，構(gòu)成雙萬向聯(lián)軸器。為使ω2=ω1，安裝要求①主動、從動、中間三軸共面；②主動軸、從動軸的軸線與中間軸的軸線之間的夾角應(yīng)相等；③中間軸兩端的叉面應(yīng)在同一平面內(nèi)。ααC2αα121C這時,中間軸轉(zhuǎn)速仍不均勻,但因慣性不大,產(chǎn)生的動載荷也不大。(3)小型雙萬向聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)如圖所示，通常采用合金鋼制造。AAA--AAAααAAαα

部分動畫引自：《機械設(shè)計基礎(chǔ)》，王春香等，地震出版社，2003《機械設(shè)計基礎(chǔ)CAI電子教案》，潘存云等，高等教育出版社，20034.齒式聯(lián)軸器組成：它由兩個帶有內(nèi)齒及凸緣的外殼和兩個帶有外齒的半聯(lián)軸器組成。兩個外殼用螺栓連接，兩個內(nèi)套筒分別用鍵與兩軸連接，依靠內(nèi)、外齒相互嚙合傳遞轉(zhuǎn)矩。特點：①齒形為漸開線,α＝20°,一般Z=30~80；②外齒齒頂制成橢球面,且與內(nèi)齒嚙合后有適當(dāng)?shù)捻斚逗蛡?cè)隙，所以有良好的綜合位移補償能力。③外殼內(nèi)貯油，以便潤滑嚙合齒輪；④因嚙合傳動，傳遞轉(zhuǎn)矩大；

⑤安裝精度要求不高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本高，主要用于起重機、軋鋼機等重型機械中。齒式聯(lián)軸器5.滾子鏈聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：一條公用的雙排鏈與兩個齒數(shù)相同的并列鏈輪相嚙合，來實現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的連接。為改善潤滑并防止污染，一般將聯(lián)軸器密封在罩殼內(nèi)。特點：結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，質(zhì)量小，裝拆方便，具有一定的位移補償能力（徑向位移，小的角位移）。不宜用于逆向傳動、頻繁起動、高速傳動及強烈沖擊的工作場合。以上各種聯(lián)軸器的共同特點：1）剛性零件，∴缺乏緩沖吸振能力；2）有相對滑動的零件∴磨損↑間隙↑，當(dāng)載荷、速度變化時，引起沖擊；3）零件間的摩擦阻力隨載荷的增加而增加，當(dāng)阻力達到一定程度時，零件移動困難→附加動載荷?！嘁筮@類聯(lián)軸器摩擦表面硬度高，且需潤滑以減少摩擦阻力。三.金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器主要特點：補償兩軸偏移，偏斜，緩沖、吸振，減小軸的扭轉(zhuǎn)振動。應(yīng)用：頻繁啟動、變載、常正反轉(zhuǎn)動，兩軸不能嚴格對中的場合。常用的有：蛇形彈簧聯(lián)軸器，簧片聯(lián)軸器。特性：聯(lián)軸器受T后，被聯(lián)接兩軸將因彈性元件的變形而產(chǎn)生相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)角φ。定剛度—φ與T成正比關(guān)系的彈性元件為定剛度，變剛度—φ與T不成正比的為變剛度。金屬材料的彈性元件由于其結(jié)構(gòu)不同，可有變剛度的與定剛度的兩種。1.彈性套柱銷聯(lián)軸器四.非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)特點：外觀與凸緣聯(lián)軸器相似，用帶橡膠彈性套的柱銷聯(lián)接兩個半聯(lián)軸器。結(jié)構(gòu)簡單，成本低，允許綜合偏移,Ac圓柱孔圓錐孔非金屬材料的彈性元件都是變剛度的,常用非金屬材料的剛度多隨載荷的增大而增大，故緩沖性好，特別適用于工作載荷有較大變化的機器。注：為補償較大的軸向位移,安裝時要留出間隙；設(shè)計時要留出距離A，以便更換橡膠圈時不必拆開兩軸且緩沖、吸振。應(yīng)用：啟動頻繁,變載下工作的軸聯(lián)接；工作溫度t=-20~50℃；圓周速度Vmax＜30m/s；確保無油和其它有害于橡膠的介質(zhì)。材料：半聯(lián)軸器——HT200,ZG270-500,或35鋼柱銷——35鋼，正火處理彈性套——天然橡膠或合成橡膠2.彈性柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：用尼龍制成的柱銷置于兩個半聯(lián)軸器凸緣的孔中,兩側(cè)加擋板（以防柱銷滑出）。尼龍銷擋板cc銷與擋板之間留有間隙特點：結(jié)構(gòu)簡單,制造容易,維護方便,傳遞T大,能補償較大的軸向位移，并允許微量的徑向位移和角位移。緩和沖擊、吸收振動,但對溫度敏感,不宜用于高溫。應(yīng)用：適用于正反向變化多，啟動頻繁的高速軸。代替彈性套柱銷聯(lián)軸器，傳遞大的T。允許偏移量：△y＝0.15~0.25mm,

△α=30′工作溫度：

t=-20~60℃n≤8000r/min3.

梅花形彈性聯(lián)軸器特點：結(jié)構(gòu)簡單，價格低，有良好的補償位移和減振能力。

允許偏移量：△y＝0.5~1.8mm,△x＝1.2~5mm,△α=1°~2°

允許外緣速度：鑄鐵V=30~50m/s；鑄鋼V=60m/s;

鍛鋼V=100~120m/s。組成：將梅花形彈性元件置于兩半聯(lián)軸器的凸爪之間,工作時彈性件受擠壓并傳遞轉(zhuǎn)矩。彈性元件材料：丁腈橡膠，聚氨脂，尼龍等。4.輪胎式聯(lián)軸器組成：輪胎狀彈性元件、加緊板、兩半聯(lián)軸器、螺釘特點：富有彈性，消振能力強，扭轉(zhuǎn)剛度小，但徑向尺寸較大，過載時產(chǎn)生附加軸向載荷。允許偏移量：△y＝0.01D,△x＝0.02D,△α=5°~12°(D為輪胎外徑)應(yīng)用：起動頻繁，正反轉(zhuǎn)向，nmax=5000r/min，沖擊大的兩軸聯(lián)接。聯(lián)軸器大都已經(jīng)標準化了，可直接選用選聯(lián)軸器或離合器的類型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速軸徑確定型號與規(guī)格根據(jù)工作條件第三節(jié)聯(lián)軸器的選擇1.類型選擇：根據(jù)機器工作條件、特點、位移量、工作溫度等，結(jié)合各類聯(lián)軸器的性能選擇。選用原則：低速，剛性大的短軸——剛性固定式聯(lián)軸器轉(zhuǎn)速低，剛性小的長軸——剛性可移式聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩較大的重型機械——齒輪聯(lián)軸中高轉(zhuǎn)速，有振動的軸——彈性聯(lián)軸器軸線相交的兩軸——萬向聯(lián)軸器有安全保護要求時——安全聯(lián)軸器

左圖為輸入轉(zhuǎn)矩，右圖為輸出轉(zhuǎn)矩曲線a—通過剛性聯(lián)軸器，無彈性元件撓性聯(lián)軸器后的情況曲線b—通過具有緩沖作用的彈性聯(lián)軸器后的情況曲線c—通過具有緩沖及減振作用的彈性聯(lián)軸器后的情況選用原則：剛性聯(lián)軸器—用于載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，同軸度好，無相對位移的場合。不同聯(lián)軸器傳遞載荷的性質(zhì)無彈性元件撓性聯(lián)軸器—用于有相對位移場合。定剛度彈性聯(lián)軸器—用于載荷和速度不大，同軸度不易保證的場合。變剛度彈性聯(lián)軸器—用于載荷和速度變化較大處。聯(lián)軸器的選擇使聯(lián)軸器

d軸徑dmin~dmax

長度L及孔的結(jié)構(gòu)形式由具體情況而定；

Tc≤[T](Nm)

Tc—計算轉(zhuǎn)矩，[T]—許用轉(zhuǎn)矩或公稱轉(zhuǎn)矩；