機(jī)械設(shè)計(jì)文件第11章第十一章

1、第11章 聯(lián)軸器和離合器11-1聯(lián)軸器11-2 離合器11-3 安全聯(lián)軸器及安全離合器本章重點(diǎn)和難點(diǎn)： 1.掌握各種聯(lián)軸器的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和適用范圍。3.了解離合器的工作原理。 2.掌握聯(lián)軸器的選用及校核。一、聯(lián)軸器和離合器的定義：第11章 聯(lián)軸器和離合器聯(lián)軸器：把兩根軸牢固的聯(lián)接在一起,在工作過程中不能分離的零部件。簡圖如編號2、4。 離合器：根據(jù)工作需要，隨時(shí)可將兩軸聯(lián)接或分離的零部件。 剛性.swf摩擦離合器.avi二、聯(lián)軸器和離合器的功用： 1）聯(lián)接作用：是把機(jī)器中的兩根軸聯(lián)接在起來,使之一同回轉(zhuǎn)，以便傳遞動力和運(yùn)動； 2）安全保護(hù)作用：有時(shí)聯(lián)軸器和離合器也可作為一種安全保護(hù)裝置，

2、以防止被聯(lián)接件過載時(shí)而發(fā)生破壞。 聯(lián)軸器和離合器已標(biāo)準(zhǔn)化，所以設(shè)計(jì)時(shí)，只需根據(jù)工作要求和條件來選擇不同類型聯(lián)軸器和離合器。 聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差，承載后的變形及溫度變化的影響等，會引起兩軸相對位置的變化，致使兩軸不能保證嚴(yán)格的對中,會存在一定的位移或角度偏差。(a)軸向位移xx（b）徑向位移yy（c）角位移aa(d） 綜合位移 x、y、axay一、聯(lián)軸器的類型11-1 聯(lián)軸器聯(lián)軸器可分為二大類型：1）剛性聯(lián)軸器：無補(bǔ)償能力的聯(lián)軸器。凸緣聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器 它主要由剛性元件所組成，不能補(bǔ)償兩軸的相對位移和角度偏差。如凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器等。2）撓性聯(lián)軸器：具有補(bǔ)償能力的聯(lián)軸器。

3、它又可分為：b)無彈性元件的撓性聯(lián)軸器：此種聯(lián)軸器中無彈性元件，但能補(bǔ)償兩軸的相對位移和角度偏差，如十字滑塊聯(lián)軸器等。a)有彈性元件的撓性聯(lián)軸器：此種聯(lián)軸器中包含有彈性元件，能補(bǔ)償兩軸的相對位移和角度偏差，并具有吸收振動及緩和沖擊的能力，如彈性套柱銷聯(lián)軸器等。 此外，還有一種聯(lián)軸器稱為安全聯(lián)軸器：傳遞動力時(shí)，一旦過載，銷釘被剪斷，起到安全保護(hù)作用。二、常用聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及適用范圍無補(bǔ)償能力的聯(lián)軸器。如：凸緣聯(lián)軸器如：套筒聯(lián)軸器目前幾乎不用1.剛性聯(lián)軸器: 工作原理: 1）若為鉸制孔用螺栓聯(lián)接，則利用剪切和擠壓進(jìn)行運(yùn)動和動力傳遞；凸緣聯(lián)軸器:鉸制孔用螺栓普通螺栓在結(jié)構(gòu)上，它是由二個(gè)半聯(lián)軸器及聯(lián)

4、接螺栓所組成。2）若為普通螺栓聯(lián)接，則利用接合面間摩擦力進(jìn)行運(yùn)動和動力傳遞；半聯(lián)軸器半聯(lián)軸器聯(lián)接螺栓 結(jié)構(gòu)特點(diǎn): 1）構(gòu)造簡單、成本低，其次由于各元件都是由剛性的、金屬材料制成,故可以傳遞較大的轉(zhuǎn)矩；適合范圍：1)低速、無沖擊；2)軸的剛性大、對中性較好的軸；3)傳遞轉(zhuǎn)矩較大。 2)安裝時(shí)，對兩軸的對中性能要求很高。當(dāng)兩軸存在一定偏差時(shí)，就會在機(jī)件內(nèi)部產(chǎn)生很大的附加載荷，使工作情況惡化。鉸制孔用螺栓普通螺栓2.無彈性元件的撓性聯(lián)軸器a.十字滑塊聯(lián)軸器特點(diǎn)：1)當(dāng)轉(zhuǎn)速過高時(shí)，中間盤的偏心將會產(chǎn)生較大的離心力，加速工作面的磨損，并給軸和軸承帶來較大的附加動載荷，故它只宜用于低速、無劇烈沖擊的場合（

5、n250r/min )。中間盤工作原理: 它是由二個(gè)半聯(lián)軸器及中間盤組成,利用三個(gè)零件側(cè)面的擠壓進(jìn)行運(yùn)動和動力傳遞。2)由于中間盤可以移動，故它具有一定的補(bǔ)償能力，即允許較大的徑向位移，較小的角位移。半聯(lián)軸器半聯(lián)軸器十字滑塊.swfb. 滑塊聯(lián)軸器特點(diǎn)：1)由于中間滑塊是用非金屬材料制成,如夾布膠木或尼龍，故強(qiáng)度低，傳遞轉(zhuǎn)矩較??；工作原理：在結(jié)構(gòu)上，它是由二個(gè)半聯(lián)軸器及中間滑塊所組成,其工作原理與十字滑塊聯(lián)軸器相同。中間滑塊2)由于中間滑塊是非金屬材料制成，重量輕又有彈性，故允許的轉(zhuǎn)速較高，且具有一定的補(bǔ)償能力。只宜用于小功率，高轉(zhuǎn)速，無劇烈沖擊的場合半聯(lián)軸器半聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器.exec.齒輪

6、聯(lián)軸器 在結(jié)構(gòu)上，是由兩個(gè)半聯(lián)軸器外齒輪，兩個(gè)半外殼內(nèi)齒輪及聯(lián)接螺栓所組成，其中兩半聯(lián)軸器外齒輪分別與主動軸和從動軸通過鍵聯(lián)接，外殼與半聯(lián)軸器通過內(nèi)、外齒的相互嚙合而相聯(lián)。工作原理:工作時(shí) ，主要是利用多個(gè)輪齒間的嚙合作用進(jìn)行運(yùn)動和動力傳遞,故傳遞功率大，承載能力大。半聯(lián)軸器外齒輪半聯(lián)軸器外齒輪半外殼內(nèi)齒輪半外殼內(nèi)齒輪聯(lián)接螺栓1)齒廓輪齒間留有較大的齒側(cè)間隙，且外齒輪的齒頂做成球面，球面中心位于齒輪的軸線上，故能補(bǔ)償兩軸的較大綜合偏差。 2)由于多個(gè)輪齒相互嚙合，故能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造較困難，在重型機(jī)器和起重設(shè)備中應(yīng)用較廣。 特點(diǎn)：d. 萬向聯(lián)軸器工作原理:在結(jié)構(gòu)上，它主要是由

7、兩個(gè)叉形接頭和一個(gè)中間十字架所組成。工作時(shí),利用上述三者的聯(lián)接作用進(jìn)行運(yùn)動和動力傳遞。特點(diǎn)：1) 由于被聯(lián)接兩軸的夾角可允許很大，故能補(bǔ)償很大的兩軸角度偏差。 2)當(dāng)主動軸作等速轉(zhuǎn)動時(shí)，從動軸將在某一范圍內(nèi)（1cos21/cos)作周期性的變速轉(zhuǎn)動，故在傳動中引起附加動載荷。主動軸從動軸 為了使1 2，萬向聯(lián)軸器必成對使用，且滿足下述二個(gè)條件:（1）安裝時(shí)必須保證O1軸、O2軸與中間軸之間的夾角相等,即1 = 2 ；（2）中間軸的兩端的叉形接頭應(yīng)在同一平面內(nèi)。適用范圍:常用于兩軸存在較大角度偏差的場合。雙萬向節(jié)1.exe3.有彈性元件的撓性聯(lián)軸器：a. 彈性套柱銷聯(lián)軸器工作原理:在結(jié)構(gòu)上，它是

8、由二個(gè)半聯(lián)軸器及聯(lián)接螺栓所組成，但聯(lián)接螺栓外表上套有彈性元件（即彈性圈）。其工作原理與鉸制孔用的凸緣聯(lián)軸器相同。 特點(diǎn)：1)結(jié)構(gòu)比較簡單，制造容易，彈性圈更換方便； 2)由于存在彈性元件，具有一定的補(bǔ)償兩軸相對偏差的能力； 3)由于存在彈性元件，具有減振、緩沖性能。適用范圍:多用于頻繁正、反轉(zhuǎn)，較大沖擊，振動，轉(zhuǎn)速較高，中小功率的場合。彈性柱銷聯(lián)軸器 適用范圍:常用于頻繁正、反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速較高，中等沖擊，中小功率的場合。但這種聯(lián)軸器不宜用于重載和具有強(qiáng)烈沖擊、振動的場合。特點(diǎn)：1)結(jié)構(gòu)簡單，安裝與制造方便，耐久性好；工作原理:在結(jié)構(gòu)上，與彈性套柱銷聯(lián)軸器極為相似，只是將聯(lián)接螺栓改為了彈性柱銷。其工

9、作原理與鉸制孔用的凸緣聯(lián)軸器相同。 2)由于存在彈性元件，也有吸振、緩沖和補(bǔ)償較大軸向偏差的能力。有彈性件撓性聯(lián)軸器有彈性元件撓性聯(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 4.安全聯(lián)軸器工作原理:不論何種形式,一旦過載，銷釘即被馬上剪斷，起到安全保護(hù)作用。套筒式凸緣式特點(diǎn):1)由于銷釘材料性能的不穩(wěn)定以及制造尺寸的誤差等原因，致使工作精度不高；2)一旦銷釘剪斷后，不能自動恢復(fù)工作能力，必須停車更換銷釘。但由于結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，凸緣式在機(jī)器中常被采用。銷釘選擇1大多數(shù)聯(lián)軸器已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化或規(guī)格化，一般設(shè)計(jì)者的任務(wù)就是選用聯(lián)軸器及其校核，其步驟如下：選擇聯(lián)軸器的類型計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)

10、矩進(jìn)行必要的承載能力校核協(xié)調(diào)軸孔直徑校核最大轉(zhuǎn)速確定聯(lián)軸器的型號三、聯(lián)軸器的選用及校核選擇2選擇聯(lián)軸器的類型根據(jù)工作載荷的大小和性質(zhì)、轉(zhuǎn)速高低、工作環(huán)境等因素，選擇聯(lián)軸器的類型。其原則是:6)對有安全保護(hù)要求的軸，宜選用安全聯(lián)軸器。1)低速、剛性大的短軸，可選用剛性聯(lián)軸器；2)低速、剛性小的長軸，可選用無彈元件撓性聯(lián)軸器；3)高速、振動和沖擊的機(jī)械，可選用彈性元件撓性聯(lián)軸器；4)傳遞轉(zhuǎn)矩較大的重型機(jī)械，可選用齒式聯(lián)軸器；5)軸線位置有較大變動的兩軸，宜應(yīng)選用萬向聯(lián)軸器；選擇2計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩K為工作情況系數(shù)，查表11-1確定。T為聯(lián)軸器所傳遞的公稱轉(zhuǎn)矩，表11-1 工作情況系數(shù)K確定聯(lián)軸器

11、的型號 按TcT，確定聯(lián)軸器型號； 其中T為聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩,可查表或手冊確定。校核聯(lián)軸器的最大轉(zhuǎn)速 設(shè)聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速為n，為了安全可靠，應(yīng)使聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速n不能超過聯(lián)軸器許用的最高轉(zhuǎn)速nmax，即：nnmax型號公稱轉(zhuǎn)矩Tn/(Nm)許用轉(zhuǎn)速n/(r/min)軸孔直徑*d1、d2、dz軸孔長度DAb質(zhì)量m/kg轉(zhuǎn)動慣量I/(kgm2)許用補(bǔ)償量Y型J、J1、Z型徑向y角向鐵鋼LL1LTL16.366008800920147118161.160.00040.21.510,11251712, (14)3220TL2165500760012,1495801.640.00116, (18), (

12、19)4230TL331.547006300 16,18,1962231.90.002 20, (22)523852TL46342005700 20,22,241062.30.004 (25), (28)6244TL512536004600 25,2813015.6388.360.0110.330,32, (35)826082TL625033003800 32,35,381600.026140, (42)11284112TL75002800360040,42,45, (48)1900.06查手冊得彈性套柱銷聯(lián)軸器選擇3協(xié)調(diào)軸孔直徑 被聯(lián)接兩軸的直徑和形狀（圓柱或圓錐）可以相同,也可以不相同，但

13、直徑必須在所選聯(lián)軸器型號規(guī)定的范圍內(nèi)。軸孔長圓柱形孔（Y型）有沉孔的短圓柱形孔（J型）有沉孔的圓錐形孔（Z型）無沉孔的圓錐形孔（Z1型）聯(lián)軸器軸孔形式與尺寸（摘自GB/T38522008） 型號公稱轉(zhuǎn)矩Tn/(Nm)許用轉(zhuǎn)速n/(r/min)軸孔直徑*d1、d2、dz軸孔長度DAb質(zhì)量m/kg轉(zhuǎn)動慣量I/(kgm2)許用補(bǔ)償量Y型J、J1、Z型徑向y角向鐵鋼LL1LTL16.366008800920147118161.160.00040.21.510,11251712, (14)3220TL2165500760012,1495801.640.00116, (18), (19)4230TL331

14、.547006300 16,18,1962231.90.002 20, (22)523852TL46342005700 20,22,241062.30.004 (25), (28)6244TL512536004600 25,2813015.6388.360.0110.330,32, (35)826082TL625033003800 32,35,381600.026140, (42)11284112TL75002800360040,42,45, (48)1900.06查手冊得彈性套柱銷聯(lián)軸器選擇36進(jìn)行必要的校核(一般不需進(jìn)行) 聯(lián)軸器除了要滿足轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的要求外，必要時(shí)還應(yīng)對聯(lián)軸器中的零件進(jìn)行

15、承載能力校核，如對非金屬元件的許用溫度校核等。 例1:起重機(jī)用電動機(jī)驅(qū)動并聯(lián)軸器聯(lián)接。已知電動機(jī)功率P=10kW，轉(zhuǎn)速n=960 r/min，電動機(jī)軸徑d=40 mm，起重機(jī)外伸端直徑為38mm。試選擇聯(lián)軸器的型號（參考有關(guān)手冊）。解：1)選擇聯(lián)軸器的類型 由于轉(zhuǎn)速較高，功率較小，為了防止沖擊與振動，選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器。)計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩查表11-1得，K=2.0型號公稱轉(zhuǎn)矩Tn/(Nm)許用轉(zhuǎn)速n/(r/min)軸孔直徑*d1、d2、dz軸孔長度DAb質(zhì)量m/kg轉(zhuǎn)動慣量I/(kgm2)許用補(bǔ)償量Y型J、J1、Z型徑向y角向鐵鋼LL1LTL16.36600880092014711816

16、1.160.00040.21.510,11251712, (14)3220TL2165500760012,1495801.640.00116, (18), (19)4230TL331.547006300 16,18,1962231.90.002 20, (22)523852TL46342005700 20,22,241062.30.004 (25), (28)6244TL512536004600 25,2813015.6388.360.0110.330,32, (35)826082TL625033003800 32,35,381600.026140, (42)11284112TL7500280

17、0360040,42,45, (48)1900.06查手冊得彈性套柱銷聯(lián)軸器)確定聯(lián)軸器的型號 查手冊得，TL6彈性套柱銷聯(lián)軸器(鑄鋼材料)的許用轉(zhuǎn)矩為250Nm，許用最大轉(zhuǎn)速為3800r/min。)校核聯(lián)軸器的最大轉(zhuǎn)速n=960r/minnmax= 3800r/min其余計(jì)算(略)。)協(xié)調(diào)軸孔直徑 電動機(jī)軸徑d=40 mm（Y型,圓柱形），起重機(jī)外伸端直徑為38mm （Y型,圓柱形）。 例2:在下列工況下，選擇哪類聯(lián)軸器較好?試舉出一兩種聯(lián)軸器的名稱。 (1)載荷平穩(wěn)，兩軸易于準(zhǔn)確對中，同時(shí)希望聯(lián)軸器壽命較長。 (2)載荷比較平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速低，兩軸具有一定程度的相對偏差。 (3)載荷不平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速

18、較高，且具有中等沖擊和振動。 (4)機(jī)器在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，載荷較平穩(wěn)，但可能產(chǎn)生很大的瞬時(shí)過載，導(dǎo)致機(jī)器損壞。答:（1）凸緣聯(lián)軸器 （2）滑塊聯(lián)軸器 或 十字滑塊聯(lián)軸器 （3）彈性柱銷聯(lián)軸器 或 彈性套柱銷聯(lián)軸器（4）安全聯(lián)軸器 離合器是一種在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，可使兩軸隨時(shí)結(jié)合或分離的裝置。11-2 離合器一、離合器類型 根據(jù)操作方式的不同,它可分為：（2）自動離合器：離合器能夠自動進(jìn)行接合或分離，不需要人來操縱。例如，安全離合器，當(dāng)轉(zhuǎn)矩超過允許值時(shí)，兩軸即自動分離。（1）外力操縱式離合器：如機(jī)械操縱式、電磁操縱式、液壓操縱式等。1、牙嵌離合器 :其工作原理是利用輪齒的嚙合作用進(jìn)行工作。 特點(diǎn):牙嵌

19、離合器結(jié)構(gòu)簡單，外廓尺寸小，可靠性較好，結(jié)合后兩半離合器沒有任何相對滑動,故發(fā)熱量小。二、常用離合器及其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)適用范圍:只適宜在兩軸的轉(zhuǎn)速差較小或相對靜止的情況下，否則，結(jié)合時(shí)齒與齒會發(fā)生強(qiáng)烈沖擊，影響齒的壽命。1)單片式摩擦離合器:其工作原理是利用接合面間的摩擦力進(jìn)行工作。 能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為： Tmax=QfRmQ為兩摩擦片之間的軸向壓力；f為摩擦系數(shù)；Rm為平均半徑。特點(diǎn)：1、能在兩軸具有任何大小轉(zhuǎn)速差的情況下進(jìn)行結(jié)合。2、圓盤摩擦離合器2、能減少結(jié)合時(shí)的沖擊和振動，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)地結(jié)合。3、過載時(shí)，摩擦面間將發(fā)生打滑，可以避免其他零件損壞。 能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為：式中：D1為外摩擦片的內(nèi)徑、D2為內(nèi)摩擦片的外徑Z為摩擦面數(shù)目、F為軸向壓力摩擦離合器的工作過程一般分為:結(jié)合、工作和分離三個(gè)階段。在結(jié)合和分離過程中，從動軸的轉(zhuǎn)速低于主動輪的轉(zhuǎn)速，因而兩摩擦工作面間必將產(chǎn)生相對滑動，并引起摩擦片磨損和發(fā)熱。為限制磨損和發(fā)熱，應(yīng)使結(jié)合面的壓強(qiáng)p不超過許用壓強(qiáng)p ，即2)多片式摩擦離合器3.電磁操縱的摩擦離合器接觸環(huán)線圈