機械制圖聯(lián)軸器與離合器的設(shè)計課件

聯(lián)軸器的選擇

離合器的類型和應(yīng)用

機械制圖聯(lián)軸器與離合器的設(shè)計

聯(lián)軸器的類型和應(yīng)用

離合器的選擇聯(lián)軸器的選擇離合器的類型和應(yīng)用機械制圖聯(lián)軸器與離合器的設(shè)1工程背景聯(lián)軸器和離合器是機械傳動中常用的部件，主要用來連接軸與軸（或連接軸與其他回轉(zhuǎn)零件），以傳遞運動與轉(zhuǎn)矩；有時也可用做安全裝置。根據(jù)工作特性，它們可分為以下4類。工程背景聯(lián)軸器和離合器是機械傳動中常用的部件，主要用來連接2設(shè)計者思維作為工程師，在設(shè)計聯(lián)軸器或離合器時，需要考慮以下幾個問題：

何時選用聯(lián)軸器？何時采用離合器？要如何選擇聯(lián)軸器或離合器的類型？如何確定聯(lián)軸器或離合器的型號？聯(lián)軸器或離合器的尺寸要如何確定（軸徑d，軸孔長L）？如何校核聯(lián)軸器或離合器的許用轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)速？多盤摩擦離合器的摩擦盤數(shù)如何確定？設(shè)計出的聯(lián)軸器或離合器能否滿足環(huán)境條件的要求？設(shè)計者思維設(shè)計者思維作為工程師，在設(shè)計聯(lián)軸器或離合器時，需要考慮以下3簡單實例圖15-1所示的是卷揚機傳動布置圖，電動機與減速器之間用聯(lián)軸器連接，減速器與卷筒之間用離合器連接。當(dāng)卷筒暫停轉(zhuǎn)動時，不用關(guān)電動機，操縱離合器就可使之脫開。

圖15-1卷揚機傳動布置圖

簡單實例圖15-1所示的是卷揚機傳動布置圖415.1聯(lián)軸器的類型和應(yīng)用

聯(lián)軸器主要是用在軸與軸之間的聯(lián)接中，使兩軸可以同時轉(zhuǎn)動，以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。用聯(lián)軸器聯(lián)接的兩根軸，只有在機器停車后，經(jīng)過拆卸才能把它們分離。15.1聯(lián)軸器的類型和應(yīng)用聯(lián)軸器主要是用5聯(lián)軸器所連接的兩根軸，由于制造及安裝誤差，以及機器在工作受載時基礎(chǔ)、機架和其他零部件的彈性變形與溫度變形，其軸線不可避免地會產(chǎn)生相對位移，如圖15-2所示。圖15-2兩根軸間的各種相對位移

聯(lián)軸器所連接的兩根軸，由于制造及安裝誤差，以及6根據(jù)有無彈性元件和對各種相對位移有無補償能力，聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器和安全聯(lián)軸器。一、剛性聯(lián)軸器

只能傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，不具備其他功能包括凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器等根據(jù)有無彈性元件和對各種相對位移有無補償能力，71．凸緣聯(lián)鈾器凸緣聯(lián)鈾器是應(yīng)用最廣的剛性聯(lián)軸器，如圖15-3所示。

圖15-3凸緣聯(lián)軸器

1．凸緣聯(lián)鈾器凸緣聯(lián)鈾器是應(yīng)用最廣的剛性聯(lián)軸8它是把兩個帶有凸緣的半聯(lián)軸器用普通平鍵分別與兩根軸連接，然后用螺栓把兩個半聯(lián)軸器連成一體，以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。它是把兩個帶有凸緣的半聯(lián)軸器用普通平鍵分別與兩9兩種主要的結(jié)構(gòu)形式

①

圖15-3(a)所示的是普通的凸緣聯(lián)鈾器，通?？裤q制孔用螺栓來實現(xiàn)兩軸對中，當(dāng)采用鉸制孔用螺栓時，螺栓桿與釘孔為過渡配合，靠螺栓桿承受擠壓與剪切來傳遞轉(zhuǎn)矩；

兩種主要的結(jié)構(gòu)形式①

圖15-3(a)所示的是普通的凸緣聯(lián)10②

圖15-3(b)所示的是有對中榫的凸緣聯(lián)鈾器，靠一個半聯(lián)軸器上的凸肩與另一個半聯(lián)軸器上的凹槽相配合而對中，兩個半聯(lián)軸器此時用普通螺栓連接，螺栓桿與孔壁之間存在間隙，裝配時必須擰緊螺栓，轉(zhuǎn)矩靠半聯(lián)軸器接合面的摩擦力矩來傳遞。

②

圖15-3(b)所示的是有對中榫的凸緣聯(lián)鈾器，靠一個半聯(lián)11為了運行安全，凸緣聯(lián)軸器可做成帶防護(hù)邊的結(jié)構(gòu)，如圖15-3(c)所示。

為了運行安全，凸緣聯(lián)軸器可做成帶防護(hù)邊的結(jié)構(gòu)，12

凸緣聯(lián)軸器的材料可用灰鑄鐵和碳鋼。當(dāng)重載或圓周速度大于30m/s時應(yīng)用鑄鋼或鍛鋼，由于凸緣聯(lián)軸器屬于剛性聯(lián)軸器，對所連兩根軸之間的相對位移缺乏補償能力，故對兩根軸對中性的要求很高。當(dāng)兩根軸有相對位移存在時，就會在機件內(nèi)引起附加載荷，使工作情況惡化，這是它的主要缺點。但由于它構(gòu)造簡單、成本低、可傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，故當(dāng)轉(zhuǎn)速低、無沖擊、軸的剛性大、對中性較好時常被采用。

凸緣聯(lián)軸器的材料可用灰鑄鐵和碳鋼。當(dāng)重載或圓13附表15-1凸緣聯(lián)軸器（摘自GB/T5843—2003）附表15-1凸緣聯(lián)軸器（摘自GB/T5843—200314機械制圖聯(lián)軸器與離合器的設(shè)計課件152．套筒聯(lián)軸器這是一種結(jié)構(gòu)最簡單的剛性聯(lián)軸器，如圖15-4所示。這種聯(lián)軸器是一個圓柱形套筒，可用兩個圓錐銷來傳遞轉(zhuǎn)矩，也可以用兩個平鍵代替圓錐銷。該聯(lián)軸器的優(yōu)點是徑向尺寸小，結(jié)構(gòu)簡單。

圖15-4套筒聯(lián)軸器

結(jié)構(gòu)尺寸推薦：D

=

(1.5～2)d,L

=

(2.8～4)d。此種聯(lián)軸器尚無標(biāo)準(zhǔn)，需要自行設(shè)計，如機床上就經(jīng)常采用這種聯(lián)軸器。

2．套筒聯(lián)軸器這是一種結(jié)構(gòu)最簡單的剛性聯(lián)軸16二、撓性聯(lián)軸器

1．無彈性元件的撓性聯(lián)軸器這類聯(lián)軸器因具有撓性，故可補償兩根軸的相對位移。但由于無彈性元件，故不能緩沖減振。常用的撓性聯(lián)軸器有以下幾種。二、撓性聯(lián)軸器1．無彈性元件的撓性聯(lián)軸器這171）十字滑塊聯(lián)軸器如圖15-5所示，十字滑塊聯(lián)軸器由端面開有凹槽的兩個半聯(lián)軸器1、3和一個兩端具有凸牙的中間圓盤2組成。

圖15-5十字滑塊聯(lián)軸器

1）十字滑塊聯(lián)軸器如圖15-5所示，十字滑18它只宜用于低速的場合，一般不超過300r/min。

十字滑塊聯(lián)軸器零件的工作表面一般都要進(jìn)行熱處理，以提高其硬度。為了減小摩擦及磨損，使用時應(yīng)從中間盤的油孔中注油進(jìn)行潤滑。它只宜用于低速的場合，一般不超過300r/min。192）十字軸式萬向聯(lián)軸器圖15-6所示的是十字軸式萬向聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)圖

它主要由兩個分別固定在主、從動軸上的叉形接頭1、3，一個十字形零件2（稱為十字頭）和軸銷4、5（包括銷套及鉚釘）組成；軸銷4與5互相垂直配置，并分別把兩個叉形接頭與中間連接件2連接起來。

圖15-6十字軸式萬向聯(lián)軸器

2）十字軸式萬向聯(lián)軸器圖15-6所示的是十字軸式萬向聯(lián)軸器20這種聯(lián)軸器可以允許兩根軸之間有較大的夾角（夾角α最大可達(dá)35°～45°），而在機器運轉(zhuǎn)時，即使夾角發(fā)生改變?nèi)钥烧鲃印?/p>

這種聯(lián)軸器可以允許兩根軸之間有較大的夾角（夾21但當(dāng)a過大時，傳動效率會顯著降低。如圖15-7(a)所示，主動軸上叉形接頭1的叉面在圖紙的平面內(nèi)，而從動軸上叉形接頭2的叉面則在垂直圖紙的平面內(nèi)，設(shè)主動軸以角速度等速轉(zhuǎn)動，可推出從動軸在此位置時的角速度。

但當(dāng)a過大時，傳動效率會顯著降低。如圖1522當(dāng)主動軸再轉(zhuǎn)過90°時，從動軸也轉(zhuǎn)過90°，如圖15-7(b)所示，此時叉形接頭1的叉面在垂直圖紙的平面內(nèi)，叉形接頭2的叉面則在圖紙的平面內(nèi)，可推出從動軸在此位置時的角速度。

當(dāng)主動軸再轉(zhuǎn)過90°時，從動軸也轉(zhuǎn)過90°，23當(dāng)主動軸再轉(zhuǎn)過90°時，主、從動軸的叉面位置又回到圖15-7(a)所示狀態(tài)。故當(dāng)主動軸以等角速度轉(zhuǎn)動時，從動軸角速度在范圍內(nèi)周期性地變化，因而在傳動中引起附加動載荷。為了改善這種情況，常將萬向聯(lián)軸器成對使用，即使用雙萬向聯(lián)軸器，如圖15-8所示。

當(dāng)主動軸再轉(zhuǎn)過90°時，主、從動軸的叉面位置24注意的是，安裝時必須保證主動軸、從動軸與中間軸之間的夾角相等（1

=

2），并且中間軸兩端的叉面位于同一平面內(nèi)，這種雙萬向聯(lián)軸器才可以得到，從而降低運轉(zhuǎn)時的附加動載荷。

注意的是，安裝時必須保證主動軸、從動軸與中間252．有彈性元件的撓性聯(lián)軸器這類聯(lián)軸器因裝有彈性元件，不僅可以補償兩根軸之間的相對位移，而且具有緩沖和減振的能力。彈性元件可儲蓄的能量越多，聯(lián)軸器的緩沖能力越強；彈性元件的彈性滯后性能與彈性變形時零件之間的摩擦功越大，聯(lián)軸器的減振能力越好。制造彈性元件的材料有金屬和非金屬兩種。非金屬有橡膠、塑料等，其特點為質(zhì)量小，價格便宜，有良好的彈性滯后性能，因而減振能力強。2．有彈性元件的撓性聯(lián)軸器這類聯(lián)軸器因裝有彈261）彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)上和凸緣聯(lián)軸器很近似，但是兩個半聯(lián)軸器的連接不用螺栓而用套有彈性套的柱銷，如圖15-9所示。

圖15-9彈性套柱銷聯(lián)軸器

1）彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)上27

這種聯(lián)軸器制造容易，裝拆方便，成本較低，但彈性套易磨損，壽命較短。它適用于經(jīng)常反轉(zhuǎn)，啟動頻繁，轉(zhuǎn)速較高的場合。如電動機與減速器（或其他傳動裝置）之間就常用這種聯(lián)軸器。半聯(lián)軸器的材料常用HT200，有時也采用35號鋼或ZG270—500；柱銷材料多用35號鋼。這種聯(lián)軸器可按附表15-3選用，必要時應(yīng)驗算聯(lián)軸器的承載能力。

這種聯(lián)軸器制造容易，裝拆方便，成本較低，但彈性282）彈性柱銷聯(lián)軸器

所示，彈性柱銷聯(lián)軸器利用將若干非金屬材料制成的柱銷置于兩個半聯(lián)軸器凸緣的孔中，以實現(xiàn)兩根軸的連接。柱銷通常用尼龍制成，而尼龍具有一定的彈性。彈性柱銷聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡單，更換柱銷方便。為了防止柱銷脫出，在柱銷兩端配置擋圈。裝配時應(yīng)注意留出間隙c。圖15-10彈性柱銷聯(lián)軸器

2）彈性柱銷聯(lián)軸器所示，彈性柱銷聯(lián)軸器利用將29這種聯(lián)軸器與彈性套柱銷聯(lián)軸器很相似，都是動力從主動軸通過彈性件傳遞到從動軸，但傳遞轉(zhuǎn)矩的能力更大，結(jié)構(gòu)更簡單。它安裝、制造方便，耐久性好，彈性柱銷有一定的緩沖和吸振能力，允許被連接的兩根軸有一定的軸向位移及少量的徑向位移和角位移，適用于軸向竄動較大、正反轉(zhuǎn)變化較多和啟動頻繁的場合。由于尼龍柱銷對溫度較敏感，故使用溫度限制在-20～70℃的范圍內(nèi)。

這種聯(lián)軸器與彈性套柱銷聯(lián)軸器很相似，都是動力303）金屬膜片聯(lián)軸器金屬膜片聯(lián)軸器的典型結(jié)構(gòu)如圖15-11所示，其彈性元件是由一定數(shù)量的很薄的多邊環(huán)形（或圓環(huán)形）金屬膜片疊合而成的膜片組，膜片上有沿圓周均勻分布的若干個螺栓孔，使用鉸制孔用螺栓交錯間隔地把兩邊的半聯(lián)軸器連接起來。

圖15-11膜片聯(lián)軸器

3）金屬膜片聯(lián)軸器金屬膜片聯(lián)軸器的典型結(jié)構(gòu)31這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)比較簡單，質(zhì)量輕，拆裝方便，工作可靠，平衡校正容易，而且沒有相對滑動，故不需要潤滑也無噪聲，維護(hù)方便；但膜片的扭轉(zhuǎn)彈性小，緩沖、吸振能力差，因此其適用于載荷比較平穩(wěn)的高速傳動和工作環(huán)境惡劣的場合。有金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器除上述金屬膜片聯(lián)軸器外，還有多種形式，如定剛度的圓柱彈簧聯(lián)軸器、變剛度的蛇形彈簧聯(lián)軸器及徑向彈簧片聯(lián)軸器等。

這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)比較簡單，質(zhì)量輕，拆裝方便，工作可靠，32三、安全聯(lián)軸器

安全聯(lián)軸器的作用是，當(dāng)其傳遞的轉(zhuǎn)矩超過機器允許的極限轉(zhuǎn)矩時，其連接件被剪斷而使傳動中斷，以保護(hù)機器中的重要零件不被損壞。軟啟動型硬啟動型如鋼球與鋼砂離心式軟啟動安全聯(lián)軸器如剪切銷、彈性塊和液壓安全聯(lián)軸器三、安全聯(lián)軸器安全聯(lián)軸器的作用是，當(dāng)其傳遞的33剪切銷安全聯(lián)軸器有單剪的（圖15-12(a)）和雙剪的（圖15-12(b)）兩種

圖15-12剪切銷安全聯(lián)軸器剪切銷安全聯(lián)軸器有單剪的（圖15-12(a)34現(xiàn)以單剪的為例加以說明。單剪的剪切銷安全聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)類似凸緣聯(lián)軸器，用鋼制銷釘連接。銷釘裝在經(jīng)過淬火的兩段鋼制套管中，過載時即被剪斷。這類聯(lián)軸器由于銷釘材料機械性能的不穩(wěn)定和制造尺寸誤差等原因，使工作精度不高，而且銷釘剪斷后，不能自動恢復(fù)工作能力，必須停車更換銷釘。但由于它結(jié)構(gòu)簡單，所以在很少過載的機器中常采用?，F(xiàn)以單剪的為例加以說明。單剪的剪切銷安全聯(lián)軸3515.2聯(lián)軸器的選擇

常用的聯(lián)軸器大多已標(biāo)準(zhǔn)化或規(guī)格化。設(shè)計時，一般只需要正確選擇聯(lián)軸器的類型，確定聯(lián)軸器的型號及尺寸。聯(lián)軸器的選擇原則

具體選擇時可考慮以下幾點（1）聯(lián)軸器所需傳遞轉(zhuǎn)矩的大小和性質(zhì)，對緩沖、減振等功能的要求。

（2）聯(lián)軸器兩根軸軸線的相對位移的大小。

（3）聯(lián)軸器工作轉(zhuǎn)速的高低和引起的離心力的大小。

（4）聯(lián)軸器的制造、安裝、維護(hù)和成本。

15.2聯(lián)軸器的選擇常用的聯(lián)軸器大多已標(biāo)準(zhǔn)36聯(lián)軸器尺寸的確定由于機器啟動時的動載荷和運轉(zhuǎn)過程中可能出現(xiàn)過載等現(xiàn)象，故應(yīng)取軸上的最大轉(zhuǎn)矩作為計算轉(zhuǎn)矩Tca，Tca可按下式計算：

Tca

=

KAT

T為聯(lián)軸器所需傳遞的名義轉(zhuǎn)矩（N·m）；Tca為聯(lián)軸器所需傳遞的計算轉(zhuǎn)矩（N·m）；KA為工作情況系數(shù)，其值見附表15-4（此系數(shù)也適用于離合器的選擇）。

聯(lián)軸器尺寸的確定由于機器啟動時的動載荷和運37通過計算轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及所選的聯(lián)軸器類型，根據(jù)相關(guān)設(shè)計手冊選取聯(lián)軸器的型號和結(jié)構(gòu)尺寸：

Tca

≤

[T]

n

≤

nmax

[T]為所選聯(lián)軸器型號的許用轉(zhuǎn)矩（N·m）；n為被連接軸的轉(zhuǎn)速（r/min）；nmax為所選聯(lián)軸器型號允許的最高轉(zhuǎn)速（r/min）。

在多數(shù)情況下，每個型號的聯(lián)軸器所適用的軸徑均有一個范圍。標(biāo)準(zhǔn)中已給出軸徑的最大值與最小值，或者給出適用直徑的尺寸系列，被連接的兩根軸的直徑都應(yīng)在此范圍之內(nèi)。通過計算轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及所選的聯(lián)軸器類型，根據(jù)相關(guān)38【工程實例15-1】電動機與減速箱之間的聯(lián)軸器設(shè)計計算電動機經(jīng)減速器拖動水泥攪拌機工作。已知電動機的功率P

=

11kW，轉(zhuǎn)速n

=

970r/min，電動機軸的直徑和減速器輸入軸的直徑均為42mm，試選擇電動機與減速器之間的聯(lián)軸器。

【工程實例15-1】電動機與減速箱之間的聯(lián)軸器設(shè)計計算39解：（1）選擇類型。為了緩和沖擊和減小振動，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。（2）求計算轉(zhuǎn)矩。

查附表15-4得，工作機為水泥攪拌機時的工作情況系數(shù)KA

=

1.9，故計算轉(zhuǎn)矩為（3）確定型號。

Tca

=KAT=1.9×108=205N·m

解：查附表15-4得，工作機為水泥攪拌機時的工作情況系數(shù)KA40附表15-4工作情況系數(shù)KA

附表15-4工作情況系數(shù)KA41在附表15-3中選取彈性套柱銷聯(lián)軸器LT6。它的公稱轉(zhuǎn)矩（即許用轉(zhuǎn)矩）為250N·m，當(dāng)半聯(lián)軸器材料為鋼時，許用轉(zhuǎn)速為3800r/min，允許的軸孔直徑在32～42mm之間。以上數(shù)據(jù)均能滿足本題的要求，故適用。

在附表15-3中選取彈性套柱銷聯(lián)軸器LT6。42附表15-3彈性套柱銷聯(lián)軸器（摘自GB/T4323—2002）附表15-3彈性套柱銷聯(lián)軸器（摘自GB/T4323—243機械制圖聯(lián)軸器與離合器的設(shè)計課件44機械制圖聯(lián)軸器與離合器的設(shè)計課件4515.3離合器的類型和應(yīng)用

離合器主要也是用做軸與軸之間的連接。與聯(lián)軸器不同的是，用離合器連接的兩根軸，在機器工作中能方便地使它們分離或接合。對離合器的基本要求有：接合平穩(wěn)，分離迅速而徹底；調(diào)節(jié)和修理方便；外廓尺寸小；質(zhì)量??；耐磨性好，有足夠的散熱能力；操縱方便、省力。離合器的類型很多，如表15-2所示，常用的可分為牙嵌式與摩擦式兩大類。

15.3離合器的類型和應(yīng)用離合器主要也是用做46表15-2離合器的分類表15-2離合器的分類47一、牙嵌離合器

牙嵌離合器的零件數(shù)量少，主要由兩個端面有牙的半離合器組成，如圖15-13所示。

1—主動軸；2，3—半離合器；4—從動軸；5—操縱機構(gòu)；6—對中環(huán)圖15-13牙嵌離合器

一、牙嵌離合器牙嵌離合器的零件數(shù)量少，主要48其中，半離合器2固定在主動軸1上，半離合器3用導(dǎo)鍵（或花鍵）與從動軸4連接。通過操縱機構(gòu)5可使半離合器3沿導(dǎo)鍵作軸向移動，以實現(xiàn)離合器的分離與接合。

兩軸靠兩個半離合器端面上的牙嵌接合來連接，以傳動運動和轉(zhuǎn)矩。為了使兩軸對中，在半離合器2上固定有對中環(huán)6，從動軸可以在對中環(huán)內(nèi)自由地轉(zhuǎn)動。

其中，半離合器2固定在主動軸1上，半離合器349牙嵌離合器常用的牙型有三角形、矩形、梯形和鋸齒形，如圖15-14所示。

圖15-14牙嵌離合器的牙型

牙嵌離合器常用的牙型有三角形、矩形、梯形和鋸50三角形接合和分離容易，但齒的強度較弱，多用于傳遞小轉(zhuǎn)矩，接合后不能自鎖。梯形和鋸齒形強度較高，接合和分離也較容易，多用于傳遞大轉(zhuǎn)矩的場合，但鋸齒形只能單向工作，反轉(zhuǎn)時工作面將受到較大的軸向分力，迫使離合器自行分離。矩形制造容易，但必須在與槽對準(zhǔn)后方能接合，因而接合困難；而且接合以后，與接觸的工作面間無軸向分力作用，所以分離也較困難，故應(yīng)用較少。三角形接合和分離容易，但齒的強度較弱，多用于傳51牙嵌離合器結(jié)構(gòu)簡單，外廓尺寸小，接合后兩個半離合器之間沒有相對滑動，但只能在兩根軸的轉(zhuǎn)速差很小或相對靜止的情況下才能接合，否則牙的相互嵌合會發(fā)生很大沖擊，影響牙的壽命，甚至?xí)寡勒蹟?。牙嵌離合器可以借助電磁線圈的吸力來操縱，稱為電磁牙嵌離合器。電磁牙嵌離合器通常采用嵌入方便的三角形細(xì)牙。由于該離合器依據(jù)信息而動作，所以便于遙控和程序控制。牙嵌離合器結(jié)構(gòu)簡單，外廓尺寸小，接合后兩個半離52二、圓盤摩擦離合器

圓盤摩擦離合器是利用主、從動摩擦盤間產(chǎn)生的摩擦力矩來傳遞轉(zhuǎn)矩的，其結(jié)構(gòu)上有單盤式和多盤式兩種。根據(jù)摩擦副的潤滑狀態(tài)不同，又可分為干式與濕式兩種。1—主動軸；2—從動軸；3，4—摩擦盤；5—操縱環(huán)圖15-15單盤摩擦離合器

二、圓盤摩擦離合器圓盤摩擦離合器是利用主、53在主動軸1和從動軸2上，分別安裝摩擦盤3和4，操縱環(huán)5可以使摩擦盤4沿從動軸移動。接合時以力F將盤4壓在盤3上，主動軸上的轉(zhuǎn)矩即由兩盤接觸面間產(chǎn)生的摩擦力矩傳到從動軸上。能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為

Tmax

=

FfRm

設(shè)摩擦力的合力作用在平均半徑的圓周上。取環(huán)形接合面的外徑為D1，內(nèi)徑為D2，則

在主動軸1和從動軸2上，分別安裝摩擦盤3和454這種單盤摩擦離合器為常開式，接合平穩(wěn)、柔順，散熱性好，但傳遞的轉(zhuǎn)矩較小，可用于傳遞轉(zhuǎn)矩范圍為15～3000N·m的場合。當(dāng)需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩時，可采用多盤摩擦離合器。

這種單盤摩擦離合器為常開式，接合平穩(wěn)、柔順，55圖15-16所示的是多盤摩擦離合器，它有兩組摩擦盤，其中外摩擦盤4利用外圓上的花鍵與外鼓輪2相連（外鼓輪2與輸入軸1相固連），內(nèi)摩擦盤5利用內(nèi)圓上的花鍵與內(nèi)套筒9相連（內(nèi)套筒9與輸出軸10相連）。

1—輸入軸；2—外鼓輪；3—壓板；4—外摩擦盤；5—內(nèi)摩擦盤；6—螺母；7—曲臂壓桿；8—滑環(huán)；9—內(nèi)套筒；10—輸出軸圖15-16所示的是多盤摩擦離合器，它有兩組56當(dāng)滑環(huán)8做軸向移動時，將撥動曲臂壓桿7，使壓板3壓緊或松開內(nèi)、外摩擦盤組，從而使離合器接合或分離。螺母6是用來調(diào)節(jié)內(nèi)、外摩擦盤組間隙大小的。外摩擦盤和內(nèi)摩擦盤的結(jié)構(gòu)形狀如圖15-17所示。若將內(nèi)摩擦盤改為圖15-17(c)中的碟形，使其具有一定的彈性，則離合器分離時摩擦盤能自行彈開，接合時也較平穩(wěn)。

圖15-17內(nèi)、外摩擦盤的結(jié)構(gòu)形狀

當(dāng)滑環(huán)8做軸向移動時，將撥動曲臂壓桿7，使壓57多片式摩擦離合器能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為Tmax

=

FfRmz

≥

KAT

z為接合摩擦面數(shù)（在圖15-16中，z=6），其他符號的含義同前

摩擦盤工作表面的內(nèi)、外直徑之比，是摩擦離合器的一個重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

增加摩擦盤數(shù)目，可以提高離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，但摩擦盤過多會影響分離動作的靈活性，故一般不超過10～15對。

多片式摩擦離合器能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為Tmax

=

FfRmz58摩擦離合器的工作過程一般可分為接合、工作和分離三個階段。在接合和分離過程中，從動軸的轉(zhuǎn)速總低于主動軸的轉(zhuǎn)速，因此兩個摩擦盤工作面間必將產(chǎn)生相對滑動，從而會消耗一部分能量，并引起摩擦盤的磨損和發(fā)熱。為了限制磨損和發(fā)熱，應(yīng)使接合面上的壓強不超過許用壓強[p]，即

摩擦離合器的工作過程一般可分為接合、工作和分離59許用壓強[p]為基本許用壓強[p0]與系數(shù)k1、k2、k3的乘積，即

[p]=[p0]k1k2k3

k1、k2、k3分別為因離合器的平均圓周速度、主動摩擦片數(shù)及每小時的接合次數(shù)不同而引入的修正系數(shù)。

許用壓強[p]為基本許用壓強[p0]與系數(shù)k160圓盤摩擦離合器利用摩擦盤作為接合元件，結(jié)構(gòu)形式多，傳遞轉(zhuǎn)矩大，安裝調(diào)整方便，摩擦材料種類多，能保證在不同工況下，具有良好的工作性能。兩根軸可在任意大小轉(zhuǎn)速差的工況下接合和分離（特別是能在高速下進(jìn)行平穩(wěn)離合），并可通過改變摩擦盤間的壓力來調(diào)節(jié)從動軸的加速時間，減小接合的沖擊振動。過載時摩擦面間將打滑，具有安全保護(hù)作用。但在接合過程中會摩擦發(fā)熱，同時還要調(diào)整摩擦面的間隙。圓盤摩擦離合器廣泛應(yīng)用于交通運輸、機床、建筑、輕工和紡織等機械中。

圓盤摩擦離合器利用摩擦盤作為接合元件，結(jié)構(gòu)形6115.4離合器的類型和應(yīng)用大多數(shù)離合器已標(biāo)準(zhǔn)化或規(guī)格化，設(shè)計時，只需參考有關(guān)設(shè)計手冊對其進(jìn)行類比設(shè)計或選擇即可。選擇離合器時，有以下幾點要求。（1）根據(jù)機器的工作特點和使用條件，結(jié)合各種離合器的性能特點，確定離合器的類型。（2）類型確定后，可根據(jù)被連接的兩根軸的直徑、計算轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，從相關(guān)設(shè)計手冊中查出適當(dāng)?shù)男吞枴＃?）必要時，需要對其薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行承載能力校核。

15.4離合器的類型和應(yīng)用大多數(shù)離合器已標(biāo)準(zhǔn)62【工程實例15-2】摩擦離合器的設(shè)計計算設(shè)計一個普通車床主軸箱中用機械操縱的濕式多盤摩擦離合器。已知電動機額定功率P1

=6kW，額定轉(zhuǎn)速n1

=970r/min，電動機通過V帶減速傳動到摩擦離合器主動軸，其軸徑d=40mm，減速比i=1.43，每小時接合120次。

【工程實例15-2】摩擦離合器的設(shè)計計算設(shè)63（1）計算主動軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩。取V帶傳動效率h=0.96，離合器主動軸傳遞的功率為

P=P1·h

=

6×0.96=5.76kW

離合器主動軸轉(zhuǎn)速為n=n1/i=960/1.43=672r/min

離合器主動軸傳遞的名義轉(zhuǎn)矩為（1）計算主動軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩。P=P1·h=6×0.964（2）選定離合器的有關(guān)尺寸。對于濕式摩擦離合器，有D2=(1.5～2)d=(1.5～2)×40=60～80mm

取D2=60mm。

D1=(1.5～2)D2=(1.5～2)×60=90～120mm

取D1=110mm。

（3）計算允許的軸向壓力。選擇摩擦盤材料為淬火鋼—淬火鋼（濕式）。查附表15-5，選取f=0.06，[p0]=0.7MPa。k1與摩擦盤平均圓周速度有關(guān)，有

（2）選定離合器的有關(guān)尺寸。D2=(1.5～2)d=65附表15-5摩擦系數(shù)f和基本許用壓強[p0]

附表15-5摩擦系數(shù)f和基本許用壓強[p0]66查附表15-6，選取k1=0.94；k2與主動摩擦盤的數(shù)目有關(guān)，此時摩擦盤數(shù)未知，可暫取為7，查附表15-6，選取k2=0.88；因每小時結(jié)合120次，故選取k3=0.95。因此，由式(15-8)求得許用壓強為

附表15-6修正系數(shù)k1、k2、k3

[p]=[p0]k1k2k3=0.7

×

0.94

×

0.88

×

0.95=0.55MPa

查附表15-6，選取k1=0.94；k2與67則由式(15-7)求得軸向壓力為（4）計算摩擦盤數(shù)目。由式(15-6)、式(15-5)得摩擦離合器能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為

其中，查附表15-4，選取KA=1.5，所以

選取z=14，外摩擦盤數(shù)（主動）z1=z/2=7，內(nèi)摩擦盤數(shù)（從動）z2=z1+1=8。

則由式(15-7)求得軸向壓力為（4）計算摩擦盤數(shù)目。其中68（5）確定軸向壓力最小值，并驗算壓強。由公式

由于求得的主動摩擦盤數(shù)z1=7，與初設(shè)值相同，故[p]=0.55MPa不變。因此p=0.52MPa

<[p]故安全。

（5）確定軸向壓力最小值，并驗算壓強。由于求得的主動69聯(lián)軸器的選擇

離合器的類型和應(yīng)用

機械制圖聯(lián)軸器與離合器的設(shè)計

聯(lián)軸器的類型和應(yīng)用

離合器的選擇聯(lián)軸器的選擇離合器的類型和應(yīng)用機械制圖聯(lián)軸器與離合器的設(shè)70工程背景聯(lián)軸器和離合器是機械傳動中常用的部件，主要用來連接軸與軸（或連接軸與其他回轉(zhuǎn)零件），以傳遞運動與轉(zhuǎn)矩；有時也可用做安全裝置。根據(jù)工作特性，它們可分為以下4類。工程背景聯(lián)軸器和離合器是機械傳動中常用的部件，主要用來連接71設(shè)計者思維作為工程師，在設(shè)計聯(lián)軸器或離合器時，需要考慮以下幾個問題：

何時選用聯(lián)軸器？何時采用離合器？要如何選擇聯(lián)軸器或離合器的類型？如何確定聯(lián)軸器或離合器的型號？聯(lián)軸器或離合器的尺寸要如何確定（軸徑d，軸孔長L）？如何校核聯(lián)軸器或離合器的許用轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)速？多盤摩擦離合器的摩擦盤數(shù)如何確定？設(shè)計出的聯(lián)軸器或離合器能否滿足環(huán)境條件的要求？設(shè)計者思維設(shè)計者思維作為工程師，在設(shè)計聯(lián)軸器或離合器時，需要考慮以下72簡單實例圖15-1所示的是卷揚機傳動布置圖，電動機與減速器之間用聯(lián)軸器連接，減速器與卷筒之間用離合器連接。當(dāng)卷筒暫停轉(zhuǎn)動時，不用關(guān)電動機，操縱離合器就可使之脫開。

圖15-1卷揚機傳動布置圖

簡單實例圖15-1所示的是卷揚機傳動布置圖7315.1聯(lián)軸器的類型和應(yīng)用

聯(lián)軸器主要是用在軸與軸之間的聯(lián)接中，使兩軸可以同時轉(zhuǎn)動，以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。用聯(lián)軸器聯(lián)接的兩根軸，只有在機器停車后，經(jīng)過拆卸才能把它們分離。15.1聯(lián)軸器的類型和應(yīng)用聯(lián)軸器主要是用74聯(lián)軸器所連接的兩根軸，由于制造及安裝誤差，以及機器在工作受載時基礎(chǔ)、機架和其他零部件的彈性變形與溫度變形，其軸線不可避免地會產(chǎn)生相對位移，如圖15-2所示。圖15-2兩根軸間的各種相對位移

聯(lián)軸器所連接的兩根軸，由于制造及安裝誤差，以及75根據(jù)有無彈性元件和對各種相對位移有無補償能力，聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器和安全聯(lián)軸器。一、剛性聯(lián)軸器

只能傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，不具備其他功能包括凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器等根據(jù)有無彈性元件和對各種相對位移有無補償能力，761．凸緣聯(lián)鈾器凸緣聯(lián)鈾器是應(yīng)用最廣的剛性聯(lián)軸器，如圖15-3所示。

圖15-3凸緣聯(lián)軸器

1．凸緣聯(lián)鈾器凸緣聯(lián)鈾器是應(yīng)用最廣的剛性聯(lián)軸77它是把兩個帶有凸緣的半聯(lián)軸器用普通平鍵分別與兩根軸連接，然后用螺栓把兩個半聯(lián)軸器連成一體，以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。它是把兩個帶有凸緣的半聯(lián)軸器用普通平鍵分別與兩78兩種主要的結(jié)構(gòu)形式

①

圖15-3(a)所示的是普通的凸緣聯(lián)鈾器，通常靠鉸制孔用螺栓來實現(xiàn)兩軸對中，當(dāng)采用鉸制孔用螺栓時，螺栓桿與釘孔為過渡配合，靠螺栓桿承受擠壓與剪切來傳遞轉(zhuǎn)矩；

兩種主要的結(jié)構(gòu)形式①

圖15-3(a)所示的是普通的凸緣聯(lián)79②

圖15-3(b)所示的是有對中榫的凸緣聯(lián)鈾器，靠一個半聯(lián)軸器上的凸肩與另一個半聯(lián)軸器上的凹槽相配合而對中，兩個半聯(lián)軸器此時用普通螺栓連接，螺栓桿與孔壁之間存在間隙，裝配時必須擰緊螺栓，轉(zhuǎn)矩靠半聯(lián)軸器接合面的摩擦力矩來傳遞。

②

圖15-3(b)所示的是有對中榫的凸緣聯(lián)鈾器，靠一個半聯(lián)80為了運行安全，凸緣聯(lián)軸器可做成帶防護(hù)邊的結(jié)構(gòu)，如圖15-3(c)所示。

為了運行安全，凸緣聯(lián)軸器可做成帶防護(hù)邊的結(jié)構(gòu)，81

凸緣聯(lián)軸器的材料可用灰鑄鐵和碳鋼。當(dāng)重載或圓周速度大于30m/s時應(yīng)用鑄鋼或鍛鋼，由于凸緣聯(lián)軸器屬于剛性聯(lián)軸器，對所連兩根軸之間的相對位移缺乏補償能力，故對兩根軸對中性的要求很高。當(dāng)兩根軸有相對位移存在時，就會在機件內(nèi)引起附加載荷，使工作情況惡化，這是它的主要缺點。但由于它構(gòu)造簡單、成本低、可傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，故當(dāng)轉(zhuǎn)速低、無沖擊、軸的剛性大、對中性較好時常被采用。

凸緣聯(lián)軸器的材料可用灰鑄鐵和碳鋼。當(dāng)重載或圓82附表15-1凸緣聯(lián)軸器（摘自GB/T5843—2003）附表15-1凸緣聯(lián)軸器（摘自GB/T5843—200383機械制圖聯(lián)軸器與離合器的設(shè)計課件842．套筒聯(lián)軸器這是一種結(jié)構(gòu)最簡單的剛性聯(lián)軸器，如圖15-4所示。這種聯(lián)軸器是一個圓柱形套筒，可用兩個圓錐銷來傳遞轉(zhuǎn)矩，也可以用兩個平鍵代替圓錐銷。該聯(lián)軸器的優(yōu)點是徑向尺寸小，結(jié)構(gòu)簡單。

圖15-4套筒聯(lián)軸器

結(jié)構(gòu)尺寸推薦：D

=

(1.5～2)d,L

=

(2.8～4)d。此種聯(lián)軸器尚無標(biāo)準(zhǔn)，需要自行設(shè)計，如機床上就經(jīng)常采用這種聯(lián)軸器。

2．套筒聯(lián)軸器這是一種結(jié)構(gòu)最簡單的剛性聯(lián)軸85二、撓性聯(lián)軸器

1．無彈性元件的撓性聯(lián)軸器這類聯(lián)軸器因具有撓性，故可補償兩根軸的相對位移。但由于無彈性元件，故不能緩沖減振。常用的撓性聯(lián)軸器有以下幾種。二、撓性聯(lián)軸器1．無彈性元件的撓性聯(lián)軸器這861）十字滑塊聯(lián)軸器如圖15-5所示，十字滑塊聯(lián)軸器由端面開有凹槽的兩個半聯(lián)軸器1、3和一個兩端具有凸牙的中間圓盤2組成。

圖15-5十字滑塊聯(lián)軸器

1）十字滑塊聯(lián)軸器如圖15-5所示，十字滑87它只宜用于低速的場合，一般不超過300r/min。

十字滑塊聯(lián)軸器零件的工作表面一般都要進(jìn)行熱處理，以提高其硬度。為了減小摩擦及磨損，使用時應(yīng)從中間盤的油孔中注油進(jìn)行潤滑。它只宜用于低速的場合，一般不超過300r/min。882）十字軸式萬向聯(lián)軸器圖15-6所示的是十字軸式萬向聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)圖

它主要由兩個分別固定在主、從動軸上的叉形接頭1、3，一個十字形零件2（稱為十字頭）和軸銷4、5（包括銷套及鉚釘）組成；軸銷4與5互相垂直配置，并分別把兩個叉形接頭與中間連接件2連接起來。

圖15-6十字軸式萬向聯(lián)軸器

2）十字軸式萬向聯(lián)軸器圖15-6所示的是十字軸式萬向聯(lián)軸器89這種聯(lián)軸器可以允許兩根軸之間有較大的夾角（夾角α最大可達(dá)35°～45°），而在機器運轉(zhuǎn)時，即使夾角發(fā)生改變?nèi)钥烧鲃印?/p>

這種聯(lián)軸器可以允許兩根軸之間有較大的夾角（夾90但當(dāng)a過大時，傳動效率會顯著降低。如圖15-7(a)所示，主動軸上叉形接頭1的叉面在圖紙的平面內(nèi)，而從動軸上叉形接頭2的叉面則在垂直圖紙的平面內(nèi)，設(shè)主動軸以角速度等速轉(zhuǎn)動，可推出從動軸在此位置時的角速度。

但當(dāng)a過大時，傳動效率會顯著降低。如圖1591當(dāng)主動軸再轉(zhuǎn)過90°時，從動軸也轉(zhuǎn)過90°，如圖15-7(b)所示，此時叉形接頭1的叉面在垂直圖紙的平面內(nèi)，叉形接頭2的叉面則在圖紙的平面內(nèi)，可推出從動軸在此位置時的角速度。

當(dāng)主動軸再轉(zhuǎn)過90°時，從動軸也轉(zhuǎn)過90°，92當(dāng)主動軸再轉(zhuǎn)過90°時，主、從動軸的叉面位置又回到圖15-7(a)所示狀態(tài)。故當(dāng)主動軸以等角速度轉(zhuǎn)動時，從動軸角速度在范圍內(nèi)周期性地變化，因而在傳動中引起附加動載荷。為了改善這種情況，常將萬向聯(lián)軸器成對使用，即使用雙萬向聯(lián)軸器，如圖15-8所示。

當(dāng)主動軸再轉(zhuǎn)過90°時，主、從動軸的叉面位置93注意的是，安裝時必須保證主動軸、從動軸與中間軸之間的夾角相等（1

=

2），并且中間軸兩端的叉面位于同一平面內(nèi)，這種雙萬向聯(lián)軸器才可以得到，從而降低運轉(zhuǎn)時的附加動載荷。

注意的是，安裝時必須保證主動軸、從動軸與中間942．有彈性元件的撓性聯(lián)軸器這類聯(lián)軸器因裝有彈性元件，不僅可以補償兩根軸之間的相對位移，而且具有緩沖和減振的能力。彈性元件可儲蓄的能量越多，聯(lián)軸器的緩沖能力越強；彈性元件的彈性滯后性能與彈性變形時零件之間的摩擦功越大，聯(lián)軸器的減振能力越好。制造彈性元件的材料有金屬和非金屬兩種。非金屬有橡膠、塑料等，其特點為質(zhì)量小，價格便宜，有良好的彈性滯后性能，因而減振能力強。2．有彈性元件的撓性聯(lián)軸器這類聯(lián)軸器因裝有彈951）彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)上和凸緣聯(lián)軸器很近似，但是兩個半聯(lián)軸器的連接不用螺栓而用套有彈性套的柱銷，如圖15-9所示。

圖15-9彈性套柱銷聯(lián)軸器

1）彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)上96

這種聯(lián)軸器制造容易，裝拆方便，成本較低，但彈性套易磨損，壽命較短。它適用于經(jīng)常反轉(zhuǎn)，啟動頻繁，轉(zhuǎn)速較高的場合。如電動機與減速器（或其他傳動裝置）之間就常用這種聯(lián)軸器。半聯(lián)軸器的材料常用HT200，有時也采用35號鋼或ZG270—500；柱銷材料多用35號鋼。這種聯(lián)軸器可按附表15-3選用，必要時應(yīng)驗算聯(lián)軸器的承載能力。

這種聯(lián)軸器制造容易，裝拆方便，成本較低，但彈性972）彈性柱銷聯(lián)軸器

所示，彈性柱銷聯(lián)軸器利用將若干非金屬材料制成的柱銷置于兩個半聯(lián)軸器凸緣的孔中，以實現(xiàn)兩根軸的連接。柱銷通常用尼龍制成，而尼龍具有一定的彈性。彈性柱銷聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡單，更換柱銷方便。為了防止柱銷脫出，在柱銷兩端配置擋圈。裝配時應(yīng)注意留出間隙c。圖15-10彈性柱銷聯(lián)軸器

2）彈性柱銷聯(lián)軸器所示，彈性柱銷聯(lián)軸器利用將98這種聯(lián)軸器與彈性套柱銷聯(lián)軸器很相似，都是動力從主動軸通過彈性件傳遞到從動軸，但傳遞轉(zhuǎn)矩的能力更大，結(jié)構(gòu)更簡單。它安裝、制造方便，耐久性好，彈性柱銷有一定的緩沖和吸振能力，允許被連接的兩根軸有一定的軸向位移及少量的徑向位移和角位移，適用于軸向竄動較大、正反轉(zhuǎn)變化較多和啟動頻繁的場合。由于尼龍柱銷對溫度較敏感，故使用溫度限制在-20～70℃的范圍內(nèi)。

這種聯(lián)軸器與彈性套柱銷聯(lián)軸器很相似，都是動力993）金屬膜片聯(lián)軸器金屬膜片聯(lián)軸器的典型結(jié)構(gòu)如圖15-11所示，其彈性元件是由一定數(shù)量的很薄的多邊環(huán)形（或圓環(huán)形）金屬膜片疊合而成的膜片組，膜片上有沿圓周均勻分布的若干個螺栓孔，使用鉸制孔用螺栓交錯間隔地把兩邊的半聯(lián)軸器連接起來。

圖15-11膜片聯(lián)軸器

3）金屬膜片聯(lián)軸器金屬膜片聯(lián)軸器的典型結(jié)構(gòu)100這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)比較簡單，質(zhì)量輕，拆裝方便，工作可靠，平衡校正容易，而且沒有相對滑動，故不需要潤滑也無噪聲，維護(hù)方便；但膜片的扭轉(zhuǎn)彈性小，緩沖、吸振能力差，因此其適用于載荷比較平穩(wěn)的高速傳動和工作環(huán)境惡劣的場合。有金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器除上述金屬膜片聯(lián)軸器外，還有多種形式，如定剛度的圓柱彈簧聯(lián)軸器、變剛度的蛇形彈簧聯(lián)軸器及徑向彈簧片聯(lián)軸器等。

這種聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)比較簡單，質(zhì)量輕，拆裝方便，工作可靠，101三、安全聯(lián)軸器

安全聯(lián)軸器的作用是，當(dāng)其傳遞的轉(zhuǎn)矩超過機器允許的極限轉(zhuǎn)矩時，其連接件被剪斷而使傳動中斷，以保護(hù)機器中的重要零件不被損壞。軟啟動型硬啟動型如鋼球與鋼砂離心式軟啟動安全聯(lián)軸器如剪切銷、彈性塊和液壓安全聯(lián)軸器三、安全聯(lián)軸器安全聯(lián)軸器的作用是，當(dāng)其傳遞的102剪切銷安全聯(lián)軸器有單剪的（圖15-12(a)）和雙剪的（圖15-12(b)）兩種

圖15-12剪切銷安全聯(lián)軸器剪切銷安全聯(lián)軸器有單剪的（圖15-12(a)103現(xiàn)以單剪的為例加以說明。單剪的剪切銷安全聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)類似凸緣聯(lián)軸器，用鋼制銷釘連接。銷釘裝在經(jīng)過淬火的兩段鋼制套管中，過載時即被剪斷。這類聯(lián)軸器由于銷釘材料機械性能的不穩(wěn)定和制造尺寸誤差等原因，使工作精度不高，而且銷釘剪斷后，不能自動恢復(fù)工作能力，必須停車更換銷釘。但由于它結(jié)構(gòu)簡單，所以在很少過載的機器中常采用?，F(xiàn)以單剪的為例加以說明。單剪的剪切銷安全聯(lián)軸10415.2聯(lián)軸器的選擇

常用的聯(lián)軸器大多已標(biāo)準(zhǔn)化或規(guī)格化。設(shè)計時，一般只需要正確選擇聯(lián)軸器的類型，確定聯(lián)軸器的型號及尺寸。聯(lián)軸器的選擇原則

具體選擇時可考慮以下幾點（1）聯(lián)軸器所需傳遞轉(zhuǎn)矩的大小和性質(zhì)，對緩沖、減振等功能的要求。

（2）聯(lián)軸器兩根軸軸線的相對位移的大小。

（3）聯(lián)軸器工作轉(zhuǎn)速的高低和引起的離心力的大小。

（4）聯(lián)軸器的制造、安裝、維護(hù)和成本。

15.2聯(lián)軸器的選擇常用的聯(lián)軸器大多已標(biāo)準(zhǔn)105聯(lián)軸器尺寸的確定由于機器啟動時的動載荷和運轉(zhuǎn)過程中可能出現(xiàn)過載等現(xiàn)象，故應(yīng)取軸上的最大轉(zhuǎn)矩作為計算轉(zhuǎn)矩Tca，Tca可按下式計算：

Tca

=

KAT

T為聯(lián)軸器所需傳遞的名義轉(zhuǎn)矩（N·m）；Tca為聯(lián)軸器所需傳遞的計算轉(zhuǎn)矩（N·m）；KA為工作情況系數(shù)，其值見附表15-4（此系數(shù)也適用于離合器的選擇）。

聯(lián)軸器尺寸的確定由于機器啟動時的動載荷和運106通過計算轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及所選的聯(lián)軸器類型，根據(jù)相關(guān)設(shè)計手冊選取聯(lián)軸器的型號和結(jié)構(gòu)尺寸：

Tca

≤

[T]

n

≤

nmax

[T]為所選聯(lián)軸器型號的許用轉(zhuǎn)矩（N·m）；n為被連接軸的轉(zhuǎn)速（r/min）；nmax為所選聯(lián)軸器型號允許的最高轉(zhuǎn)速（r/min）。

在多數(shù)情況下，每個型號的聯(lián)軸器所適用的軸徑均有一個范圍。標(biāo)準(zhǔn)中已給出軸徑的最大值與最小值，或者給出適用直徑的尺寸系列，被連接的兩根軸的直徑都應(yīng)在此范圍之內(nèi)。通過計算轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及所選的聯(lián)軸器類型，根據(jù)相關(guān)107【工程實例15-1】電動機與減速箱之間的聯(lián)軸器設(shè)計計算電動機經(jīng)減速器拖動水泥攪拌機工作。已知電動機的功率P

=

11kW，轉(zhuǎn)速n

=

970r/min，電動機軸的直徑和減速器輸入軸的直徑均為42mm，試選擇電動機與減速器之間的聯(lián)軸器。

【工程實例15-1】電動機與減速箱之間的聯(lián)軸器設(shè)計計算108解：（1）選擇類型。為了緩和沖擊和減小振動，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。（2）求計算轉(zhuǎn)矩。

查附表15-4得，工作機為水泥攪拌機時的工作情況系數(shù)KA

=

1.9，故計算轉(zhuǎn)矩為（3）確定型號。

Tca

=KAT=1.9×108=205N·m

解：查附表15-4得，工作機為水泥攪拌機時的工作情況系數(shù)KA109附表15-4工作情況系數(shù)KA

附表15-4工作情況系數(shù)KA110在附表15-3中選取彈性套柱銷聯(lián)軸器LT6。它的公稱轉(zhuǎn)矩（即許用轉(zhuǎn)矩）為250N·m，當(dāng)半聯(lián)軸器材料為鋼時，許用轉(zhuǎn)速為3800r/min，允許的軸孔直徑在32～42mm之間。以上數(shù)據(jù)均能滿足本題的要求，故適用。

在附表15-3中選取彈性套柱銷聯(lián)軸器LT6。111附表15-3彈性套柱銷聯(lián)軸器（摘自GB/T4323—2002）附表15-3彈性套柱銷聯(lián)軸器（摘自GB/T4323—2112機械制圖聯(lián)軸器與離合器的設(shè)計課件113機械制圖聯(lián)軸器與離合器的設(shè)計課件11415.3離合器的類型和應(yīng)用

離合器主要也是用做軸與軸之間的連接。與聯(lián)軸器不同的是，用離合器連接的兩根軸，在機器工作中能方便地使它們分離或接合。對離合器的基本要求有：接合平穩(wěn)，分離迅速而徹底；調(diào)節(jié)和修理方便；外廓尺寸?。毁|(zhì)量??；耐磨性好，有足夠的散熱能力；操縱方便、省力。離合器的類型很多，如表15-2所示，常用的可分為牙嵌式與摩擦式兩大類。

15.3離合器的類型和應(yīng)用離合器主要也是用做115表15-2離合器的分類表15-2離合器的分類116一、牙嵌離合器

牙嵌離合器的零件數(shù)量少，主要由兩個端面有牙的半離合器組成，如圖15-13所示。

1—主動軸；2，3—半離合器；4—從動軸；5—操縱機構(gòu)；6—對中環(huán)圖15-13牙嵌離合器

一、牙嵌離合器牙嵌離合器的零件數(shù)量少，主要117其中，半離合器2固定在主動軸1上，半離合器3用導(dǎo)鍵（或花鍵）與從動軸4連接。通過操縱機構(gòu)5可使半離合器3沿導(dǎo)鍵作軸向移動，以實現(xiàn)離合器的分離與接合。

兩軸靠兩個半離合器端面上的牙嵌接合來連接，以傳動運動和轉(zhuǎn)矩。為了使兩軸對中，在半離合器2上固定有對中環(huán)6，從動軸可以在對中環(huán)內(nèi)自由地轉(zhuǎn)動。

其中，半離合器2固定在主動軸1上，半離合器3118牙嵌離合器常用的牙型有三角形、矩形、梯形和鋸齒形，如圖15-14所示。

圖15-14牙嵌離合器的牙型

牙嵌離合器常用的牙型有三角形、矩形、梯形和鋸119三角形接合和分離容易，但齒的強度較弱，多用于傳遞小轉(zhuǎn)矩，接合后不能自鎖。梯形和鋸齒形強度較高，接合和分離也較容易，多用于傳遞大轉(zhuǎn)矩的場合，但鋸齒形只能單向工作，反轉(zhuǎn)時工作面將受到較大的軸向分力，迫使離合器自行分離。矩形制造容易，但必須在與槽對準(zhǔn)后方能接合，因而接合困難；而且接合以后，與接觸的工作面間無軸向分力作用，所以分離也較困難，故應(yīng)用較少。三角形接合和分離容易，但齒的強度較弱，多用于傳120牙嵌離合器結(jié)構(gòu)簡單，外廓尺寸小，接合后兩個半離合器之間沒有相對滑動，但只能在兩根軸的轉(zhuǎn)速差很小或相對靜止的情況下才能接合，否則牙的相互嵌合會發(fā)生很大沖擊，影響牙的壽命，甚至?xí)寡勒蹟?。牙嵌離合器可以借助電磁線圈的吸力來操縱，稱為電磁牙嵌離合器。電磁牙嵌離合器通常采用嵌入方便的三角形細(xì)牙。由于該離合器依據(jù)信息而動作，所以便于遙控和程序控制。牙嵌離合器結(jié)構(gòu)簡單，外廓尺寸小，接合后兩個半離121二、圓盤摩擦離合器

圓盤摩擦離合器是利用主、從動摩擦盤間產(chǎn)生的摩擦力矩來傳遞轉(zhuǎn)矩的，其結(jié)構(gòu)上有單盤式和多盤式兩種。根據(jù)摩擦副的潤滑狀態(tài)不同，又可分為干式與濕式兩種。1—主動軸；2—從動軸；3，4—摩擦盤；5—操縱環(huán)圖15-15單盤摩擦離合器

二、圓盤摩擦離合器圓盤摩擦離合器是利用主、122在主動軸1和從動軸2上，分別安裝摩擦盤3和4，操縱環(huán)5可以使摩擦盤4沿從動軸移動。接合時以力F將盤4壓在盤3上，主動軸上的轉(zhuǎn)矩即由兩盤接觸面間產(chǎn)生的摩擦力矩傳到從動軸上。能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為

Tmax

=

FfRm

設(shè)摩擦力的合力作用在平均半徑的圓周上。取環(huán)形接合面的外徑為D1，內(nèi)徑為D2，則

在主動軸1和從動軸2上，分別安裝摩擦盤3和4123這種單盤摩擦離合器為常開式，接合平穩(wěn)、柔順，散熱性好，但傳遞的轉(zhuǎn)矩較小，可用于傳遞轉(zhuǎn)矩范圍為15～3000N·m的場合。當(dāng)需要傳遞較大轉(zhuǎn)矩時，可采用多盤摩擦離合器。

這種單盤摩擦離合器為常開式，接合平穩(wěn)、柔順，124圖15-16所示的是多盤摩擦離合器，它有兩組摩擦盤，其中外摩擦盤4利用外圓上的花鍵與外鼓輪2相連（外鼓輪2與輸入軸1相固連），內(nèi)摩擦盤5利用內(nèi)圓上的花鍵與內(nèi)套筒9相連（內(nèi)套筒9與輸出軸10相連）。

1—輸入軸；2—外鼓輪；3—壓板；4—外摩擦盤；5—內(nèi)摩擦盤；6—螺母；7—曲臂壓桿；8—滑環(huán)；9—內(nèi)套筒；10—輸出軸圖15-16所示的是多盤摩擦離合器，它有兩組125當(dāng)滑環(huán)8做軸向移動時，將撥動曲臂壓桿7，使壓板3壓緊或松開內(nèi)、外摩擦盤組，從而使離合器接合或分離。螺母6是用來調(diào)節(jié)內(nèi)、外摩擦盤組間隙大小的。外摩擦盤和內(nèi)摩擦盤的結(jié)構(gòu)形狀如圖15-17所示。若將內(nèi)摩擦盤改為圖15-17(c)中的碟形，使其具有一定的彈性，則離合器分離時摩擦盤能自行彈開，接合時也較平穩(wěn)。

圖15-17內(nèi)、外摩擦盤的結(jié)構(gòu)形狀

當(dāng)滑環(huán)8做軸向移動時，將撥動曲臂壓桿7，使壓126多片式摩擦離合器能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為Tmax

=

FfRmz

≥

KAT

z為接合摩擦面數(shù)（在圖15-16中，z=6），其他符號的含義同前

摩擦盤工作表面的內(nèi)、外直徑之比，是摩擦離合器的一個重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)。

增加摩擦盤數(shù)目，可以提高離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，但摩擦盤過多會影響分離動作的靈活性，故一般不超過10～15對。

多片式摩擦離合器能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為Tmax

=

FfRmz127