機械設(shè)計基礎(chǔ)第第9章聯(lián)軸器、離合器

機械設(shè)計基礎(chǔ)第第9章聯(lián)軸器、離合器第一頁，共48頁。9.1概述作用：▲

聯(lián)軸器----▲

離合器----▲

安全聯(lián)軸器與安全離合器----▲

特殊功用的聯(lián)軸器與離合器----用于將兩軸聯(lián)接在一起，機器運轉(zhuǎn)時兩軸不能分離，只有在機器停車時才可將兩軸分離。在機器運轉(zhuǎn)過程中，可使兩軸隨時接合或分離

的一種裝置。它可用來操縱機器傳動的斷續(xù)，以便進行變速或換向。機器工作時，若轉(zhuǎn)矩超過規(guī)定值，即可自行斷開或打滑，以保證機器中的主要零件不因過載而損壞。主要用于將兩根軸聯(lián)接在一起，使它們一起旋轉(zhuǎn)，并傳遞扭矩，也可用作安全裝置。第二頁，共48頁。1-電動機2、5-聯(lián)軸器3-制動器4-減速器6-卷筒7-軸承8-機架聯(lián)軸器的應(yīng)用–電動絞車第三頁，共48頁。離合器的應(yīng)用–制造瓦棱紙設(shè)備的涂膠棍第四頁，共48頁。聯(lián)軸器和離合器種類繁多，在選用標準件或自行設(shè)計時應(yīng)考慮如下因素：傳遞轉(zhuǎn)矩大小;轉(zhuǎn)速高低;扭轉(zhuǎn)剛度變化;體積大小;緩沖吸振能力。第五頁，共48頁。9.2聯(lián)軸器一、聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸的相對位移兩軸線的相對位移:

軸向、徑向、角度、綜合。由于制造、安裝或工作時零件的變形等原因，被聯(lián)接的兩軸不一定能精確對中，因此會出現(xiàn)兩軸之間的軸向位移、徑向位移和角位移，或其組合。yα

α

xy軸向x徑向角度綜合制造誤差安裝誤差受力變形被聯(lián)接的兩軸不能精確對中9.2.1聯(lián)軸器的種類和特性

第六頁，共48頁。二、聯(lián)軸器與離合器的分類無彈性元件聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器夾殼聯(lián)軸器齒式聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器有彈性元件聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器滾子鏈聯(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)軸器輪胎聯(lián)軸器膜片聯(lián)軸器星形彈性聯(lián)軸器下面將對各種聯(lián)軸器作詳細介紹第七頁，共48頁。（一）剛性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：用一個套筒通過鍵將兩軸聯(lián)接在一起。用緊定螺釘來實現(xiàn)軸向固定。套筒聯(lián)軸器型式：半圓鍵普通平鍵特點：結(jié)構(gòu)簡單、徑向尺寸小，使用不便、傳遞扭矩較大，但不能緩沖減振。應(yīng)用：兩軸線嚴格對中，載荷較平穩(wěn)的兩軸聯(lián)接。1、套筒聯(lián)軸器第八頁，共48頁。2、凸緣剛性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：半聯(lián)軸器通過鍵與軸相聯(lián)，用螺栓將兩個半聯(lián)軸器的凸緣聯(lián)接在一起。普通凸緣聯(lián)軸器型式：有對中榫的凸緣聯(lián)軸器普通凸緣聯(lián)軸器---靠鉸制孔螺栓對中。---靠榫頭對中。普通螺栓對中榫絞制孔螺栓

第九頁，共48頁?！胥q制孔用螺栓聯(lián)接依靠螺栓的抗剪切能力傳遞扭矩。凸緣聯(lián)軸器（1）●普通螺栓聯(lián)接依靠兩半聯(lián)軸器結(jié)合面上摩擦力傳遞扭矩。凸緣聯(lián)軸器（2）第十頁，共48頁。制造與安裝要求：半聯(lián)軸器的凸緣端面應(yīng)與軸線垂直，安裝時應(yīng)使兩軸精確對中。90?

材料：一般用鑄鐵、當重載或V≥30m/s時，用鑄鋼或鍛鋼。特點：結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、傳遞扭矩較大，但不能緩沖減振。應(yīng)用：用于載荷較平穩(wěn)的兩軸聯(lián)接。第十一頁，共48頁。應(yīng)用：用于低速傳動軸，常用于垂直傳動軸的聯(lián)接。3、夾殼聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：將套筒做成剖分夾殼結(jié)構(gòu)，通過擰緊螺栓產(chǎn)生的預緊力使兩夾殼與軸聯(lián)接，并依靠鍵以及夾殼與軸表面之間的摩擦力來傳遞扭矩。有一個剖分式對中環(huán)。特點：無需沿軸向移動即可方便裝拆，但不能聯(lián)接直徑不同的兩軸，外形復雜且不易平衡，高速旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生離心力。第十二頁，共48頁。夾殼聯(lián)軸器第十三頁，共48頁。1、齒輪聯(lián)軸器功用：能補償軸不對中和偏斜。工作范圍：正常齒：α≤30’

腰鼓齒：α≤3?

α

(二)無彈性元件撓性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：兩個有內(nèi)齒的外殼，兩個有外齒的套筒，兩者齒數(shù)相同，外齒做成球形齒頂?shù)难凝X。套筒與軸用鍵聯(lián)接，兩外殼用螺栓聯(lián)接。兩端密封，空腔內(nèi)儲存潤滑油。第十四頁，共48頁。優(yōu)點：傳遞扭矩大、能補償綜合位移。缺點：結(jié)構(gòu)笨重、造價高。應(yīng)用：用于重型傳動。齒式聯(lián)軸器第十五頁，共48頁。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。工作原理：當兩軸存在不對中和偏斜時，滑塊將在凹槽內(nèi)滑動。優(yōu)缺點：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易。滑塊因偏心產(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：α≤30’,y≤0.04d，v≤300r/minα

y第十六頁，共48頁。3、滑塊聯(lián)軸器優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊。應(yīng)用：適用于小功率，高轉(zhuǎn)速而無劇烈沖擊的場合。結(jié)構(gòu)：與十字滑塊聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)相似，只是溝槽很寬，中間為不帶凸牙的方形滑塊，其材料為夾布膠木。工作特點：由于中間滑塊質(zhì)量小，且有彈性，故允許較高的極限轉(zhuǎn)速。第十七頁，共48頁。4、萬向聯(lián)軸器作用：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。共軸、有夾角應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于汽車、機床等機械傳動系統(tǒng)中。α單萬向聯(lián)軸器第十八頁，共48頁。萬向聯(lián)軸器將兩個單萬向鉸鏈機構(gòu)串聯(lián)使用，構(gòu)成雙萬向鉸鏈機構(gòu)。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為了消除從動軸變速轉(zhuǎn)動的缺點，常第十九頁，共48頁。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第二十頁，共48頁。5、滾子鏈聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：利用一條公用的雙排鏈條同時與兩個齒數(shù)相同的并列鏈輪嚙合來實現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的聯(lián)接。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、質(zhì)量小、裝拆方便、維修容易、成本低廉，有一定的補償性能和緩沖性能。缺點：因鏈條的套筒與鏈輪之間存在間隙，不適于逆向傳動和啟動頻繁或立式軸傳動；同時受離心力的影響不適于高速傳動；不能傳遞軸向力。滾子鏈聯(lián)接第二十一頁，共48頁。第二十二頁，共48頁。1、彈性套柱銷聯(lián)軸器(三)有彈性元件聯(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。預留安裝空間以便于更換橡膠套A預留間隙以補償軸向位移。c圓柱孔圓錐孔第二十三頁，共48頁。第二十四頁，共48頁。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。尼龍銷擋板cc銷與擋板之間留有間隙結(jié)構(gòu)簡單、更換柱銷方便。特點：上述兩種聯(lián)軸器的動力通過彈性元件傳遞，緩和沖擊、吸收振動。應(yīng)用：適用于正反向變化多，啟動頻繁的高速軸。適用范圍：-12?≤t≤60?，

v≤8000r/min能補償較大的軸向位移，并允許微量的徑向位移和角位移。兩種柱銷第二十五頁，共48頁。第二十六頁，共48頁。3、輪胎式彈性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：中間為橡膠制成的輪胎環(huán)，用止退墊板與半聯(lián)軸器聯(lián)接。特點：結(jié)構(gòu)簡單、易于變形。允許較大的綜合位移。應(yīng)用：適用于啟動頻繁、正反向運轉(zhuǎn)、有沖擊振動、有較大軸向位移、潮濕多塵的場合。適用范圍：5?≤α≤12?，

x≤0.02Dy≤0.01D，n≤5000r/min輪胎環(huán)D止退墊板第二十七頁，共48頁。第二十八頁，共48頁。4、梅花形彈性聯(lián)軸器工作溫度：-35~+80℃,傳遞扭矩：T=16~25000N.M結(jié)構(gòu)：半聯(lián)軸器與軸的配合可以做成圓柱形或圓錐形，中間的彈性元件形狀似梅花，故得名。選用不同硬度的聚氨酯橡膠，鑄型尼龍等材料制造。A-AAA第二十九頁，共48頁。5、膜片聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：彈性元件為多個環(huán)形金屬薄片疊合而成的膜片組，膜片圓周上有若干個螺栓孔。用鉸制孔螺栓交錯間隔與半聯(lián)軸器聯(lián)接。特點：結(jié)構(gòu)簡單、彈性元件的聯(lián)接之間沒有間隙，不需要潤滑，維護方便、質(zhì)量小、對環(huán)境的適應(yīng)性強。但扭轉(zhuǎn)減振性能差。應(yīng)用：主要用于載荷平穩(wěn)的高速傳動。如直升機尾翼軸。第三十頁，共48頁。第三十一頁，共48頁。6、星形彈性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：兩個半聯(lián)軸器上均制有凸牙，用橡膠等材料制成星形彈性元件，放置在兩半聯(lián)軸器的凸牙之間。工作時，星形彈性元件受壓并傳遞扭矩。應(yīng)用范圍：允許兩軸的相對徑向位移約為：0.2mm，偏角位移約為：1?30’第三十二頁，共48頁。9.2.2聯(lián)軸器的選擇

選擇聯(lián)軸器的類型時應(yīng)主要考慮以下幾個方面：載荷的大小及性質(zhì)；軸轉(zhuǎn)速的高低；兩軸相對位移的大小及性質(zhì)；工作環(huán)境如濕度、溫度、周圍介質(zhì)和限制的空間尺寸等；裝拆、調(diào)整維護等要求以及價格等。

1.考慮傳遞轉(zhuǎn)矩的大小、性質(zhì)以及對緩沖減振要求一、選用原則▲對大功率重載傳動，宜選用齒輪聯(lián)軸器▲嚴重沖擊載荷或消除軸系扭轉(zhuǎn)振動的傳動，宜選用輪胎聯(lián)軸器第三十三頁，共48頁?？紤]工作轉(zhuǎn)速的高低和引起離心力的大小

對高速傳動軸，宜選用平衡精度較高的膜片聯(lián)軸器，不能選用存在偏心的滑塊聯(lián)軸器；

▲安裝調(diào)整兩軸難以精確對中、或者工作中產(chǎn)生較大位移時，應(yīng)選用撓性聯(lián)軸器：兩軸相對位移的大小和方向▲徑向位移較大時，使用滑塊聯(lián)軸器▲角位移較大，或兩軸相交時，使用萬向聯(lián)軸器第三十四頁，共48頁?？紤]可靠性和工作環(huán)境▲由金屬制成的不需要潤滑的聯(lián)軸器工作比較可靠?！枰獫櫥穆?lián)軸器，其性能易受潤滑完善程度的影響，且可能污染環(huán)境。

▲含有橡膠等非金屬元件的聯(lián)軸器對溫度、腐蝕介質(zhì)、強光等比較敏感，而且容易老化。第三十五頁，共48頁。

在滿足使用要求的前提下，應(yīng)選擇裝拆方便、維護簡單、成本低廉的聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的制造、安裝、維護和經(jīng)濟性▲剛性聯(lián)軸器不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且裝拆方便，可用于低速、剛性大的傳動。

▲彈性聯(lián)軸器具有較好的綜合性能，廣泛應(yīng)用于一般的中、小傳動。安全性要求有安全保護要求的軸，應(yīng)選用安全聯(lián)軸器。

第三十六頁，共48頁。表9-1工作情況系數(shù)KA原動機(KA)發(fā)電機、小型通風機、小型離心機1.31.51.82.2

透平壓縮機、木工機械、輸送機1.51.72.02.4攪拌機、增壓機、有飛輪的壓縮機1.71.92.22.6織布機、水泥攪拌機、拖拉機1.92.12.42.8挖掘機、起重機、碎石機、造紙機械2.32.52.83.2電動機多缸雙缸單缸汽輪機內(nèi)燃機內(nèi)燃機內(nèi)燃機工作

機壓延機、重型初軋機、無飛輪活塞泵3.13.33.64.0二、計算聯(lián)軸器的扭矩計算轉(zhuǎn)矩KA為工作情況系數(shù)。T為公稱扭矩?？紤]起動時可能出現(xiàn)的動載與運轉(zhuǎn)中的過載現(xiàn)象，按軸上的最大轉(zhuǎn)矩。第三十七頁，共48頁。三、確定聯(lián)軸器的型號選型依據(jù)，，由相關(guān)標準確定型號。

四、校核最大轉(zhuǎn)速被連接軸的轉(zhuǎn)速n，不應(yīng)超過聯(lián)軸器許用的最高轉(zhuǎn)速nmax，即五、協(xié)調(diào)軸孔直徑被連接兩軸的直徑和形狀（圓柱或圓錐）均可以不同，但必須使直徑在所選聯(lián)軸器型號規(guī)定的范圍內(nèi)，形狀也應(yīng)滿足相應(yīng)要求。第三十八頁，共48頁。七、進行必要的校核聯(lián)軸器除了要滿足轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的要求外，必要時還應(yīng)對聯(lián)軸器中的零件進行承載能力校核，如對非金屬元件的許用溫度校核等。選擇聯(lián)軸器的類型計算聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩確定聯(lián)軸器的型號協(xié)調(diào)軸孔直徑校核最大轉(zhuǎn)速規(guī)定部件相應(yīng)的安裝精度進行必要的承載能力校核聯(lián)軸器的選擇流程：

聯(lián)軸器允許軸的相對位移偏差是有一定范圍的，因此，必須保證軸及相應(yīng)部件的安裝精度。六、規(guī)定部件相應(yīng)的安裝精度第三十九頁，共48頁。9.3.1離合器的類型及應(yīng)用

9.3離合器作用：在機器運轉(zhuǎn)過程中，使兩軸隨時接合或分離；用來操縱機器傳動的斷續(xù)，以便進行變速或換向；分類一、離合器的分類按其工作原理分機械離合器電磁離合器液壓離合器氣動離合器超越離合器離心離合器安全離合器嵌入式摩擦式按離合控制方法分操縱式自動式按操縱方式分第四十頁，共48頁。二、對離合器的基本要求接合平穩(wěn)無沖擊，分離迅速徹底，動作準確可靠；結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，慣性小，外形尺寸小，工作安全，效率高；接合元件耐磨性好，使用壽命長，散熱條件好；操縱方便省力，制造容易，調(diào)整維修方便。第四十一頁，共48頁。工作原理：利用操縱桿移動滑環(huán)，實現(xiàn)兩套筒的結(jié)合與分離。結(jié)構(gòu)：由端面帶牙的固定套筒、活動套筒、對中環(huán)組成。1.操縱離合器1)牙嵌式離合器固定套筒活動套筒滑環(huán)對中環(huán)牙嵌離合器第四十二頁，共48頁。牙型30?~45?2?~8?2?~8?60?三角形梯形鋸齒形----傳遞中小轉(zhuǎn)矩、牙數(shù)為16~60----傳遞較大轉(zhuǎn)矩、牙數(shù)為3~15梯形牙可以補償磨損后的牙側(cè)間隙。鋸齒形只能單向工作。反轉(zhuǎn)時具有較大的軸向分力，會迫使離合器自行分離。制造要求：各牙應(yīng)精確等分，以使載荷均勻分布。第四十三頁，共48頁。232)單片式圓盤摩擦離合器摩擦扭矩:

Tmax=FafRf結(jié)構(gòu)：由固定圓盤1、活動圓盤2、滑環(huán)組成。工作原理：移動滑環(huán)，可實現(xiàn)兩圓盤的結(jié)合與分離，靠