第8章-軸與聯(lián)軸器

第8章軸與聯(lián)軸器本章要求：掌握基本概念與基本常識(shí)即可18.1軸軸：長(zhǎng)度與橫截面直徑比大于3的零件（細(xì)長(zhǎng)形）軸的分類傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)軸：心軸：工作時(shí)既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩。機(jī)器中最常見(jiàn)的軸，通常簡(jiǎn)稱為軸。用來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件，只承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)矩。用于傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩，或所承受的彎矩很小的軸。按照它的承載情況分類2軸的分類等截面軸：根據(jù)軸線的形狀的不同：直軸曲軸撓性鋼絲軸階梯軸3碳素鋼——常用45#，正火調(diào)質(zhì)合金鋼——1、多用于有特殊要求的軸；

2、鋼的種類和熱處理對(duì)彈性模量的影響較??；

3、對(duì)應(yīng)力集中敏感，更應(yīng)從結(jié)構(gòu)上避免或減小應(yīng)力集中。

注意：①采用合金鋼或熱處理并不能提高軸的剛度。

②軸的熱處理和表面強(qiáng)化可提高軸的疲勞強(qiáng)度。

具體見(jiàn)表8-1

8.1.1軸的材料及其選擇4軸必須有確定的尺寸、結(jié)構(gòu)和材料，這是設(shè)計(jì)軸的三要素，軸的設(shè)計(jì)主要從這三個(gè)方面來(lái)考慮8.1.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：1).確定軸徑d后,按階梯形狀逐步增大軸的直徑(或減小直徑)2).便于確定零件在軸上的軸向位置3).軸的加工工藝性要好4).便于軸上零件的裝配5).便于軸本身軸向位置的固定1.軸上零件的軸向固定（1）軸肩和軸環(huán)6（2）套筒（3）圓螺母與彈性擋圈73.軸向和周向同時(shí)固定a.過(guò)盈配合2.軸上零件的周向固定鍵聯(lián)接c.銷釘聯(lián)接b.緊定螺釘82.裝配工藝性1.加工工藝性8.1.3良好的結(jié)構(gòu)工藝性98.1.4軸的強(qiáng)度計(jì)算1.按許用扭剪應(yīng)力計(jì)算軸徑(估算)2.按彎曲、扭轉(zhuǎn)做和強(qiáng)度條件計(jì)算（驗(yàn)算）3.軸的剛度計(jì)算υ[υ]θ[θ]φ[φ]查表按材力公式計(jì)算10聯(lián)軸器聯(lián)軸器用于將兩軸聯(lián)接起來(lái)并傳遞扭矩的部件，亦有時(shí)兼作過(guò)載安全保護(hù)作用。聯(lián)軸器是一種固定聯(lián)接裝置，在機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)是不能隨意脫開的，要脫開必須停機(jī)拆卸。8.2聯(lián)軸器特點(diǎn)：兩軸分離時(shí)，必須停機(jī)。功用：1、用于聯(lián)接軸與軸，以傳遞運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)矩；

11從結(jié)構(gòu)上具有適應(yīng)一定范圍的相對(duì)位移的性能2、補(bǔ)償所聯(lián)兩軸的相對(duì)位移；制造及安裝誤差、變形、溫度變化不能保證嚴(yán)格的對(duì)中軸向位移徑向位移角位移綜合位移3、可用作安全裝置；

4、吸振、緩沖。12聯(lián)軸器類型按結(jié)構(gòu)特性分：1、剛性聯(lián)軸器：適用于兩軸能嚴(yán)格對(duì)中，并在工作中不發(fā)生相對(duì)位移的地方，如凸緣聯(lián)軸器。2、撓性聯(lián)軸器：適用于兩軸有偏斜或工作中有相對(duì)位移的地方撓性聯(lián)軸器又可分為：1）無(wú)彈性元件：只起補(bǔ)償偏移及位移作用，因無(wú)彈性元件無(wú)緩沖及減振作用可補(bǔ)償偏移及位移具有緩沖減振功能2）有彈性元件：彈性元件通過(guò)變形（彈性聯(lián)軸器）定剛度變剛度133、聯(lián)軸器型號(hào)的選擇及其計(jì)算

很多類型的聯(lián)軸器都已標(biāo)準(zhǔn)化，凡已標(biāo)準(zhǔn)化的聯(lián)軸器型號(hào)、公稱扭矩（或許用扭矩）、軸孔形式及其直徑范圍、最大補(bǔ)償量（軸向、徑向、角向）、質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及允許的環(huán)境溫度范圍等數(shù)據(jù)，均可由聯(lián)軸器樣本或機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查取。

⑴聯(lián)軸器的類型與型號(hào)選擇

聯(lián)軸器選擇主要根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩、工作轉(zhuǎn)速、軸徑、軸頭結(jié)構(gòu)、被聯(lián)接兩軸軸線最大偏移量、工作狀況及環(huán)境溫度等條件，合理地確定聯(lián)軸器的類型、型號(hào)等。

⑵聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩的計(jì)算由于聯(lián)軸器工作中會(huì)受到動(dòng)力機(jī)、工作機(jī)特性及其載荷狀況等引起的附加轉(zhuǎn)矩，以及起動(dòng)頻率引起的附加轉(zhuǎn)矩作用；同時(shí)具有非金屬?gòu)椥栽膿闲温?lián)軸器會(huì)因溫度變化的影響而降低材料的強(qiáng)度等。因此，在選擇聯(lián)軸器時(shí)不能直接采用理論轉(zhuǎn)矩，而是應(yīng)使用考慮上述因素影響后的計(jì)算轉(zhuǎn)矩進(jìn)行選擇。計(jì)算扭矩可按下式計(jì)算：計(jì)算轉(zhuǎn)矩工作情況系數(shù)，查表15-2聯(lián)軸器傳遞的標(biāo)稱轉(zhuǎn)矩所選聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩14幾種常用的聯(lián)軸器⒈剛性聯(lián)軸器的性能特點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)合

剛性聯(lián)軸器不具有補(bǔ)償被聯(lián)接兩軸軸線的相對(duì)偏移的能力，也不具備緩沖減震性能；但剛性聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜。適用于載荷平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、軸的剛性較大、且能保證被聯(lián)接兩軸軸線相對(duì)偏移極小的情況下。⒉剛性聯(lián)軸器的常用種類、結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)一、剛性聯(lián)軸器①凸緣式聯(lián)軸器15§2幾種常用的聯(lián)軸器⒉剛性聯(lián)軸器的常用種類、結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)②套筒聯(lián)軸器③夾殼式聯(lián)軸器16二、撓性聯(lián)軸器1、撓性聯(lián)軸器的性能特點(diǎn)與應(yīng)用場(chǎng)合

撓性聯(lián)軸器具有對(duì)被聯(lián)接兩軸軸線相對(duì)偏移的補(bǔ)償能力，最大補(bǔ)償量隨型號(hào)的不同而異。凡被聯(lián)接兩軸的同軸度不易保證的場(chǎng)合，都應(yīng)選用撓性聯(lián)軸器。

無(wú)彈性元件撓性聯(lián)軸器的承載能力大，但不具備緩沖減震性能，在高速或轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定或正反轉(zhuǎn)時(shí)，有沖擊和噪聲。適用于低速、中載、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)的場(chǎng)合。

非金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器在轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定時(shí)具有很好的緩沖減震性能；但由于非金屬（橡膠、尼龍等）彈性元件強(qiáng)度低、壽命短、承載能力小和耐受高、低溫性能差，故而今是用于高速、輕載和常溫的場(chǎng)合。

金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器除具有較好的緩沖減震性能外，且承載能力較大。適用于速度和載荷變化較大及高溫或低溫場(chǎng)合。17二、撓性聯(lián)軸器2、撓性聯(lián)軸器的常用種類、結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

⑴十字滑塊聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器是無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器，具有較好的補(bǔ)償兩軸相對(duì)偏移的能力、承載能力大；但不具備緩沖減震性能。適用于軸的剛度較大、中載、低速且無(wú)劇烈沖擊的場(chǎng)合。動(dòng)畫218二、撓性聯(lián)軸器2、撓性聯(lián)軸器的常用種類、結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)

⑴齒輪聯(lián)軸器齒輪聯(lián)軸器是無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器，具有較好的補(bǔ)償兩軸相對(duì)偏移的能力、承載能力大；但不具備緩沖減震性能、齒輪嚙合處需潤(rùn)滑、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高。適用于中載、低速場(chǎng)合。19⑵滾子鏈聯(lián)軸器滾子鏈聯(lián)軸器也是一種無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、效率高，并具有一定的補(bǔ)償兩軸相對(duì)偏移能力；但在高速、轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定或正反轉(zhuǎn)時(shí)有沖擊噪聲，不具備緩沖減震能力，不能承受軸向力等。適用于高溫、多塵、油污、及潮濕等惡劣環(huán)境下工作。20⑶萬(wàn)向聯(lián)軸器萬(wàn)向聯(lián)軸器用于兩軸有很大角向位移的場(chǎng)合，最大角向補(bǔ)償兩可達(dá)35°～45°。常用在汽車、拖拉機(jī)和機(jī)床等行業(yè)。⑷彈性套柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)與凸緣聯(lián)軸器相似，不同的是用非金屬?gòu)椥蕴椎闹N取代聯(lián)接螺栓。它依靠彈性套的彈性變形來(lái)緩沖減震和補(bǔ)償被聯(lián)量軸的相對(duì)偏移。適用于起動(dòng)頻繁、載荷變化但載荷不很大的場(chǎng)合。21⑶萬(wàn)向聯(lián)軸器

萬(wàn)向聯(lián)軸器用于兩軸有很大角向位移的場(chǎng)合，最大角向補(bǔ)償兩可達(dá)35°～45°。常用在汽車、拖拉機(jī)和機(jī)床等行業(yè)。⑷彈性套柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)與凸緣聯(lián)軸器相似，不同的是用非金屬?gòu)椥蕴椎闹N取代聯(lián)接螺栓。它依靠彈性套的彈性變形來(lái)緩沖減震和補(bǔ)償被聯(lián)量軸的相對(duì)偏移。適用于起動(dòng)頻繁、載荷變化但載荷不很大的場(chǎng)合。單向、雙向22⑸彈性柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器使用聚酰胺柱銷置于兩半聯(lián)軸器的凸緣孔中以實(shí)現(xiàn)兩者聯(lián)接而成的。聚酰胺有一定的彈性，可緩沖減震，并通過(guò)其變形以補(bǔ)償被聯(lián)兩軸的相對(duì)偏移。其主要是用于載荷與速度變化的場(chǎng)合。23⑹蛇形彈簧聯(lián)軸器蛇形彈簧聯(lián)軸器由半聯(lián)軸器1和7、及在齒間安裝的6～8組矩形截面彈簧2組成。這種聯(lián)軸器對(duì)被聯(lián)兩軸的相對(duì)偏移補(bǔ)償量大，但結(jié)構(gòu)、制造工藝復(fù)雜，成本高。適用于重載和工況較惡劣的場(chǎng)合。

24⑺輪胎式聯(lián)軸器輪胎式聯(lián)軸器是一種非金屬?gòu)椥栽闲月?lián)軸器。由主、從動(dòng)半聯(lián)軸器、輪胎環(huán)、內(nèi)壓板（或外壓板）及緊固螺栓組成。這種聯(lián)軸器對(duì)被聯(lián)兩軸的相對(duì)偏移補(bǔ)償量大，適用于潮濕、多塵、起動(dòng)頻繁、正反轉(zhuǎn)、沖擊載荷較大等工況較惡劣的場(chǎng)合。缺點(diǎn)是徑向尺寸較大。

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三、安全聯(lián)軸器

安全聯(lián)軸器在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是存在一個(gè)保險(xiǎn)環(huán)節(jié)（如銷釘、可動(dòng)聯(lián)接等），該保險(xiǎn)環(huán)節(jié)只能承受某一限定載荷。當(dāng)實(shí)際載荷超過(guò)事前限定的數(shù)值時(shí)，保險(xiǎn)環(huán)節(jié)就發(fā)生變化，截?cái)噙\(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞，從而保護(hù)機(jī)器的其余部分不致被破壞，即起安全保護(hù)作用。

銷釘剪斷式聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)類似凸緣聯(lián)軸器，只是用特制的銷釘取代螺栓。當(dāng)載荷超過(guò)限定值時(shí)，銷釘被剪斷，扭矩的傳遞被截止。該安全聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但在更換銷釘時(shí)必須停機(jī)操作，也不能補(bǔ)償被聯(lián)兩軸的相對(duì)偏移。故不