軸聯(lián)軸器離合器

第十章軸、聯(lián)軸器、離合器周怡琳10/19/20221第十章軸、聯(lián)軸器、離合器內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)軸第三節(jié)聯(lián)軸器第四節(jié)離合器10/19/20222第十章軸、聯(lián)軸器、離合器第一節(jié)概述一、軸使用意義：是組成精密機(jī)械的重要零件之一。一切作回傳運(yùn)動(dòng)的零件，都必須裝在軸上才能實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)。軸的分類：按照所受載荷和應(yīng)力的不同心軸轉(zhuǎn)軸傳動(dòng)軸工作時(shí)只受轉(zhuǎn)矩或主要承受轉(zhuǎn)矩。10/19/20223第十章軸、聯(lián)軸器、離合器一、軸心軸可以隨回轉(zhuǎn)零件一起轉(zhuǎn)動(dòng)（圖10－1a），也可不隨回轉(zhuǎn)零件一起轉(zhuǎn)動(dòng)（圖10－1b），工作時(shí)只受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)動(dòng)的心軸受變應(yīng)力，不轉(zhuǎn)的心軸受靜應(yīng)力。10/19/20224第十章軸、聯(lián)軸器、離合器一、軸轉(zhuǎn)軸：工作時(shí)既受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩。10/19/20225第十章軸、聯(lián)軸器、離合器一、軸按軸的中心線形狀不同直軸軸的各截面中心在同一直線上精密機(jī)械中多用，分為光軸：易于加工階梯軸：各軸段強(qiáng)度相近，便于軸上零件的安裝和固定。可實(shí)心，可空心曲軸各軸段截面中心不在同一直線上屬于專用零件，多用于動(dòng)力機(jī)械鋼絲軟軸軸線可隨意變化，把回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)靈活地傳到任何位置用于受連續(xù)振動(dòng)的場合，具有緩和沖擊的作用。10/19/20226第十章軸、聯(lián)軸器、離合器二、聯(lián)軸器、離合器聯(lián)軸器、離合器的功能用來聯(lián)接兩根軸，使之一同回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩的一種部件。聯(lián)軸器、離合器的區(qū)別聯(lián)軸器：只有在運(yùn)動(dòng)停止后用拆卸的方法才能把軸分離。離合器：在運(yùn)動(dòng)過程中隨時(shí)使兩軸分離或接合。聯(lián)軸器、離合器的設(shè)計(jì)首先按工作要求選定合適的類型然后按軸的直徑、計(jì)算轉(zhuǎn)矩、工作轉(zhuǎn)速、工作溫度等，從手冊(cè)中查出適用的型號(hào)和具體結(jié)構(gòu)尺寸必要時(shí)，應(yīng)對(duì)其中個(gè)別關(guān)鍵性零件進(jìn)行驗(yàn)算。10/19/20227第十章軸、聯(lián)軸器、離合器第二節(jié)軸軸的重要性軸系中的重要零件涉及到回轉(zhuǎn)精度、強(qiáng)度、剛度、熱變形、振動(dòng)穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)工藝性等問題。軸的設(shè)計(jì)將軸和軸系零部件的整體結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來考慮。包括：選定軸的材料、確定結(jié)構(gòu)、計(jì)算強(qiáng)度和剛度，對(duì)于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸，有時(shí)還要計(jì)算振動(dòng)穩(wěn)定性，并繪制軸的零件工作圖。10/19/20228第十章軸、聯(lián)軸器、離合器一、軸的材料及其選擇軸材料的設(shè)計(jì)考慮根據(jù)軸的工作能力(強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)穩(wěn)定性、耐磨性)要求實(shí)現(xiàn)這些要求所采用的熱處理方式制造工藝經(jīng)濟(jì)合理10/19/20229第十章軸、聯(lián)軸器、離合器一、軸的材料及其選擇軸的常用材料碳素鋼應(yīng)力集中敏感性小，價(jià)格低廉，應(yīng)用廣。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：35、45、50鋼，調(diào)質(zhì)、正火處理普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：Q235、Q275(不重要或受力較小的傳動(dòng)軸)合金鋼具有較高的力學(xué)性能和熱處理性能，用于受力較大并要求尺寸小、重量輕或耐磨性較高重要的軸。常用合金鋼：20Cr、40Cr，溫度超過300℃可用含Mo的合金鋼。舉例受力小，耐磨性高的軸：T8A、T10A等碳素工具鋼儀表防磁，用黃銅、青銅制造軸防腐蝕，用2Cr13、4Cr13等不銹鋼作軸軸常用材料的主要力學(xué)性能：表10－110/19/202210第十章軸、聯(lián)軸器、離合器二、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的組成軸頸：被支承部分軸頭：安裝輪轂的部分軸身：聯(lián)接軸頸、軸頭的部分軸的結(jié)構(gòu)軸的結(jié)構(gòu)取決于軸上零件的結(jié)構(gòu)和尺寸、布置和固定方式、裝配和拆卸工藝以及軸的受力狀況等因素。設(shè)計(jì)軸使之滿足軸和裝在軸上的零件有準(zhǔn)確的軸向工作位置，便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)有良好的加工工藝性。10/19/202211第十章軸、聯(lián)軸器、離合器二、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（一）軸的外形結(jié)構(gòu) 例：一級(jí)圓柱齒輪減速機(jī)軸的外形結(jié)構(gòu)盡可能簡單，加工方便、熱處理不易變形，減少應(yīng)力集中，提高軸的疲勞強(qiáng)度。10/19/202212第十章軸、聯(lián)軸器、離合器二、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(二)零件在軸上的固定方法零件在軸上的軸向固定軸肩：定位面＋內(nèi)圓角內(nèi)圓角半徑r應(yīng)小于零件上倒角C或外圓角半徑R軸環(huán)：尺寸可取軸環(huán)高度a=(0.07~0.1)d；軸環(huán)寬度b=1.4a；擋環(huán)、螺母、套筒10/19/202213第十章軸、聯(lián)軸器、離合器二、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)零件在軸上的周向固定平鍵、半圓鍵（參考十四章鍵聯(lián)接）零件在軸上的固定方法：銷聯(lián)接、緊定螺釘聯(lián)接和壓合聯(lián)接10/19/202214第十章軸、聯(lián)軸器、離合器三、軸的強(qiáng)度計(jì)算（一）按許用切應(yīng)力計(jì)算軸徑開始設(shè)計(jì)軸時(shí)，軸上零件位置、作用力、彎矩未知，由軸傳遞的功率、轉(zhuǎn)速求軸直徑。10/19/202215第十章軸、聯(lián)軸器、離合器三、軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的最小直徑設(shè)計(jì)公式表10－2列出幾種常用材料的許用切應(yīng)力和C值10/19/202216第十章軸、聯(lián)軸器、離合器三、軸的強(qiáng)度計(jì)算（二）按彎曲和扭轉(zhuǎn)復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算軸徑一般順序：圖10－7繪出軸的空間受力簡圖。求出垂直面和水平面中的支點(diǎn)反力。繪出垂直面內(nèi)的彎矩M┴圖繪出水平面內(nèi)的彎矩M＝圖繪出合成彎矩M圖繪出轉(zhuǎn)矩T圖10/19/202217第十章軸、聯(lián)軸器、離合器三、軸的強(qiáng)度計(jì)算繪出當(dāng)量彎矩Mv圖10/19/202218第十章軸、聯(lián)軸器、離合器三、軸的強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算軸的直徑（10－4）求軸的危險(xiǎn)截面直徑。截面有一個(gè)鍵槽時(shí)，軸徑加大4％；有兩個(gè)鍵槽互成180°時(shí)，軸徑尺寸加大10％。10/19/202219第十章軸、聯(lián)軸器、離合器三、軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的設(shè)計(jì)中，常用的三種步驟（p259）一般形狀不甚復(fù)雜的軸從已知條件直接進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行必要的校核計(jì)算，畫出軸的零件工作圖用來傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩或彎矩很小的傳動(dòng)軸按許用切應(yīng)力計(jì)算軸徑，進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)化確定軸的最終形狀和尺寸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，還承受彎矩的轉(zhuǎn)軸根據(jù)傳遞的轉(zhuǎn)矩，按許用切應(yīng)力計(jì)算軸徑，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)需要進(jìn)行彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算畫出軸的零件工作圖10/19/202220第十章軸、聯(lián)軸器、離合器三、軸的強(qiáng)度計(jì)算例題10－1，p.25910/19/202221第十章軸、聯(lián)軸器、離合器三、軸的強(qiáng)度計(jì)算解：估算軸的直徑軸的設(shè)計(jì)軸的外形軸的直徑軸的長度按彎曲和扭轉(zhuǎn)復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算軸徑10/19/202222第十章軸、聯(lián)軸器、離合器三、軸的強(qiáng)度計(jì)算繪出軸的空間受力簡圖。求出垂直面和水平面中的支點(diǎn)反力。繪出垂直面內(nèi)的彎矩M圖繪出水平面內(nèi)的彎矩M圖繪出合成彎矩M圖繪出轉(zhuǎn)矩T圖繪出當(dāng)量彎矩Mv圖10/19/202223第十章軸、聯(lián)軸器、離合器四、軸的剛度計(jì)算剛度計(jì)算的目的分析軸的變形是否超過允許范圍載荷作用下，軸的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形過大，影響軸上零件的正常工作和傳動(dòng)精度。根據(jù)軸使用條件，進(jìn)行剛度計(jì)算（一）扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算10/19/202224第十章軸、聯(lián)軸器、離合器四、軸的剛度計(jì)算（二）彎曲剛度計(jì)算定義y，軸截面C處產(chǎn)生的撓度θ，截面C處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角。計(jì)算撓曲線微分方程求解工程上采用查表法。10/19/202225第十章軸、聯(lián)軸器、離合器第三節(jié)聯(lián)軸器聯(lián)軸器分類按兩軸相對(duì)位置和位置變動(dòng)情況，分兩類剛性聯(lián)軸器：兩軸嚴(yán)格對(duì)中，工作中不發(fā)生位移的地方；撓性聯(lián)軸器：兩軸有相對(duì)位移的地方。無彈性元件金屬彈性元件非金屬彈性元件2、3稱為彈性聯(lián)軸器10/19/202226第十章軸、聯(lián)軸器、離合器第三節(jié)聯(lián)軸器聯(lián)軸器的選擇對(duì)于載荷平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、同軸度好、無相對(duì)位移的選用剛性聯(lián)軸器；有相對(duì)位移，選用無彈性元件的撓性聯(lián)軸器；對(duì)同軸度不易保證，載荷、速度變化較大的場合，選用具有緩沖、減振作用的彈性聯(lián)軸器。對(duì)聯(lián)軸器的其它要求裝拆方便尺寸較小質(zhì)量較輕維護(hù)簡便安裝位置盡量靠近軸承10/19/202227第十章軸、聯(lián)軸器、離合器第三節(jié)聯(lián)軸器聯(lián)軸器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化根據(jù)工作要求確定聯(lián)軸器型號(hào)，關(guān)鍵零件作必要驗(yàn)算聯(lián)軸器和離合器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tj。10/19/202228第十章軸、聯(lián)軸器、離合器一、剛性聯(lián)軸器（一）凸緣聯(lián)軸器組成：兩個(gè)分裝在軸端的半聯(lián)軸器＋聯(lián)接螺栓材料：中等以下載荷，v≤35m/s采用中等強(qiáng)度的鑄鐵；重載，v≥75m/s采用鍛鋼或鑄鋼。按對(duì)中方式不同，凸緣聯(lián)軸器有兩種型式具有凸肩的半聯(lián)軸器和具有凹槽的半聯(lián)軸器相嵌合而對(duì)中；制作簡便，價(jià)格較低。用鉸制孔和受剪螺栓對(duì)中。裝卸簡便。能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。10/19/202229第十章軸、聯(lián)軸器、離合器一、剛性聯(lián)軸器特點(diǎn)對(duì)中精度可靠，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，要求兩軸同軸度好，主要用于載荷平穩(wěn)的聯(lián)接中。采用六角頭螺栓，且螺栓與螺栓之間具有少量間隙時(shí)，依靠結(jié)合面摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。每個(gè)螺栓需要加預(yù)緊力，可用F校核螺栓尺寸。聯(lián)軸器鉸制孔與受剪螺栓配合為H7/k6或H7/js6時(shí)，依靠螺栓剪切和擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩。傳遞最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，每個(gè)螺栓所受剪力，可用F0校核螺栓尺寸。10/19/202230第十章軸、聯(lián)軸器、離合器一、剛性聯(lián)軸器（二）套筒聯(lián)軸器組成：套筒＋聯(lián)接零件鍵銷釘緊釘螺釘過盈配合套筒彈性力10/19/202231第十章軸、聯(lián)軸器、離合器一、剛性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器的主要優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單、價(jià)格較低。剛性聯(lián)軸器的缺點(diǎn)：無法補(bǔ)償兩軸偏斜和位移，對(duì)兩軸的對(duì)中性要求較高；聯(lián)軸器中都是剛性零件，缺乏緩沖和吸振的能力。10/19/202232第十章軸、聯(lián)軸器、離合器二、撓性聯(lián)軸器兩軸相對(duì)位置變化，最好采用撓性聯(lián)軸器補(bǔ)償兩軸偏斜和位移的方法利用聯(lián)軸器工作零件間構(gòu)成的動(dòng)聯(lián)接具有某一方向或幾個(gè)方向的活動(dòng)度來補(bǔ)償－做成無彈性元件撓性聯(lián)軸器；利用聯(lián)軸器中彈性件的變形來補(bǔ)償。－做成彈性聯(lián)軸器。10/19/202233第十章軸、聯(lián)軸器、離合器二、撓性聯(lián)軸器（一）無彈性元件撓性聯(lián)軸器盤銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)10/19/202234第十章軸、聯(lián)軸器、離合器二、撓性聯(lián)軸器盤銷聯(lián)軸器允許被連接軸有軸向位移，位移量要小于兩盤之間的最大間隙（一般為0.8～1.5mm）盤銷聯(lián)軸器的空回誤差間隙相同時(shí)，盤銷聯(lián)軸器的空回誤差較??；銷釘與槽配合通常采用H7/h6或H8/h7。10/19/202235第十章軸、聯(lián)軸器、離合器二、撓性聯(lián)軸器傳動(dòng)誤差被連接軸線的不重合所引起的傳動(dòng)誤差。為減小傳遞誤差，應(yīng)盡量減小被聯(lián)接軸的徑向位移e，增大銷釘?shù)奖宦?lián)接軸軸線之間的距離r。10/19/202236第十章軸、聯(lián)軸器、離合器二、撓性聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)用途：聯(lián)接徑向位移或角位移很小的兩根軸。問題：偏心產(chǎn)生離心力加劇磨損10/19/202237第十章軸、聯(lián)軸器、離合器二、撓性聯(lián)軸器解決方法中間圓盤制成空心的，內(nèi)徑約為外徑的0.7；使e≤0.04d，并限制n≤300r/min。榫、槽摩擦表面需要淬硬到55HRC以上，適當(dāng)潤滑。允許徑向位移量在0.04d以下，允許的角位移[α]≤30’。引起空回誤差，故榫和槽配合多采用H7/h6。10/19/202238第十章軸、聯(lián)軸器、離合器二、撓性聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器單萬向聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)萬向接頭套1萬向接頭環(huán)2球頭軸3銷桿4特點(diǎn)：不能傳遞等角位移主要用于精度要求不高的傳動(dòng)中。10/19/202239第十章軸、聯(lián)軸器、離合器二、撓性聯(lián)軸器雙萬向聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：由兩個(gè)單萬向聯(lián)軸器組成。10/19/202240第十章軸、聯(lián)軸器、離合器二、撓性聯(lián)軸器特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)軸和從動(dòng)軸的等角位移傳動(dòng)滿足兩個(gè)條件α1＝α2中間軸兩端的萬向接頭環(huán)3、5應(yīng)在同一平面內(nèi)。傳動(dòng)誤差用于精度要求不高的傳動(dòng)中，無需計(jì)算；用于精度要求較高的傳動(dòng)中，計(jì)算方法如下：10/19/202241第十章軸、聯(lián)軸器、離合器二、撓性聯(lián)軸器10/19/202242第十章軸、聯(lián)軸器、離合器二、撓性聯(lián)軸器討論：主動(dòng)軸、從動(dòng)軸平行時(shí)，沒有傳動(dòng)誤差；實(shí)際上，Δα總存在，所引起的傳動(dòng)誤差按正弦規(guī)律變化雙萬向聯(lián)軸器的空回誤差10/19/202243第十章軸、聯(lián)軸器、離合器二、撓性聯(lián)軸器（二）有彈性元件的撓性聯(lián)軸器（彈性聯(lián)軸器）特點(diǎn)不僅可補(bǔ)償兩軸偏斜和位移，而且具有緩和沖擊和吸收振動(dòng)的能力。彈性元件儲(chǔ)存能量越多，緩沖能力越好；彈性滯后性能越好，消振能力越強(qiáng)。用于頻繁起動(dòng)、受變載荷、高速運(yùn)動(dòng)、經(jīng)常反向和兩軸不便于嚴(yán)格對(duì)中的地方。彈性聯(lián)軸器可減小軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)或改變傳動(dòng)系統(tǒng)的自振頻率。材料：非金屬和金屬10/19/202244第十章軸、聯(lián)軸器、離合器二、撓性聯(lián)軸器分類金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器具有補(bǔ)償兩軸偏斜和位移，緩沖和消振的能力。波紋管聯(lián)軸器和螺旋彈簧聯(lián)軸器適用于傳遞小轉(zhuǎn)矩場合。非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器優(yōu)點(diǎn)：具有彈性滯后特性，具有一定消振能力；單位重量的非金屬材料儲(chǔ)能比金屬材料大許多倍，緩沖性能較好；聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：強(qiáng)度較低，尺寸較大，壽命較短。10/19/202245第十章軸、聯(lián)軸器、離合器10/19/202246第十章軸、聯(lián)軸器、離合器二、撓性聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)半聯(lián)軸器柱銷彈性套用途聯(lián)接起動(dòng)頻繁、變載荷下運(yùn)動(dòng)的軸工作環(huán)境溫度－20～＋50℃無油質(zhì)有害于橡膠介質(zhì)10/19/202247第十章軸、聯(lián)軸器、離合器二、撓性聯(lián)軸器特性軸徑32～160mm時(shí)，相應(yīng)的許用轉(zhuǎn)矩為250～16000Nm，許用轉(zhuǎn)速3800~1150r/min。預(yù)留間隙C，兩軸作少量軸向位移允許最大位移量：軸向2～7.5mm；徑向0.2~0.7mm；角度1°30’~30’。聯(lián)軸器外徑的最大圓周速度不得超過30m/s。10/19/202248第十章軸、聯(lián)軸器、離合器二、撓性聯(lián)軸器彈性套單位面積壓力和柱銷的彎曲強(qiáng)度的驗(yàn)算10/19/202249第十章軸、聯(lián)軸器、離合器二、撓性聯(lián)軸器彈性圓盤聯(lián)軸器用于小型精密機(jī)械中的彈性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)彈性圓盤：皮革、橡膠、夾布等非金屬材料允許微小徑向、軸向位移。10/19/202250第十章軸、聯(lián)軸器、離合器第四節(jié)離合器對(duì)離合器的基本要求接合迅速，分離徹底，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠，平穩(wěn)無沖擊；結(jié)構(gòu)簡單，制造、調(diào)整和維修方便；強(qiáng)度高，散熱好，使用壽命長；尺寸小和重量輕。10/19/202251第十章軸、聯(lián)軸器、離合器一、牙嵌離合器結(jié)構(gòu)半離合器半離合器導(dǎo)向環(huán)