第15章 軸間連接

聯(lián)軸器、離合器的類型和應(yīng)用

剛性聯(lián)軸器第15章軸間連接聯(lián)軸器和離合器

無彈性元件撓性聯(lián)軸器

牙嵌離合器

摩擦式離合器

超越離合器

有彈性元件撓性聯(lián)軸器

安全離合器第一節(jié)概述用于將兩根軸連接在一起，使它們一起旋轉(zhuǎn)，并傳遞扭矩功用聯(lián)軸器和離合器的區(qū)別用聯(lián)軸器連接的兩軸，只有在機(jī)器停車后，經(jīng)過拆卸才能把它們分離；用離合器連接的兩軸，在機(jī)器工作中就能方便地使它們分離或接合。分類撓性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器固定式聯(lián)軸器移動(dòng)式聯(lián)軸器聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器

聯(lián)軸器分類：撓性聯(lián)軸器

齒輪聯(lián)軸器

十字滑塊聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器

簧片聯(lián)軸器蛇形彈簧聯(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)軸器輪胎式聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器

套筒聯(lián)軸器

夾殼式聯(lián)軸器

剪銷式安全聯(lián)軸器

(剛性固定式)要求兩軸嚴(yán)格對(duì)中，工作時(shí)兩軸不能移動(dòng)。無彈性元件撓性聯(lián)軸器

允許兩軸有一定位移,靠運(yùn)動(dòng)副組成得動(dòng)聯(lián)接補(bǔ)償軸的偏移。金屬彈性元件聯(lián)軸器靠金屬彈性元件的變形補(bǔ)償兩軸的偏移非金屬彈性元件聯(lián)軸器利用非金屬彈性元件的變形補(bǔ)償軸的偏移。強(qiáng)度高，承載能力大,E大且穩(wěn)定,受T影響小,但成本高。E變化范圍大,阻尼效應(yīng)好,重量輕,成本低,但強(qiáng)度低,承載能力小,壽命較短。1、套筒聯(lián)軸器用一套筒通過銷或鍵與兩軸聯(lián)接特點(diǎn)一.剛性聯(lián)軸器兩軸對(duì)中性好,工作平穩(wěn),經(jīng)常正反轉(zhuǎn)的小功率傳動(dòng)場(chǎng)合應(yīng)用圓錐銷聯(lián)接平鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu)徑向尺寸小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，但拆裝時(shí)需沿軸向移動(dòng)較大的距離，且只能聯(lián)接兩軸直徑相同的圓柱形軸端第二節(jié)聯(lián)軸器2、夾殼聯(lián)軸器兩個(gè)縱向剖分的半圓筒形的夾殼組成的，并用螺栓鎖緊結(jié)構(gòu)應(yīng)用剖分結(jié)構(gòu),裝拆方便,聯(lián)接兩軸直徑相同的圓柱形軸端低速、工作平穩(wěn)的場(chǎng)合特點(diǎn)3、凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)由兩個(gè)帶轂的圓盤并用螺栓聯(lián)接以實(shí)現(xiàn)兩軸的聯(lián)接特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，應(yīng)用最廣泛用凸肩和凹槽對(duì)中用鉸制孔螺栓對(duì)中

由于制造、安裝誤差或工作時(shí)零件的變形等原因，被連接的兩軸不一定都能精確對(duì)中，因而兩軸之間會(huì)出現(xiàn)一定的偏差。若用剛性聯(lián)軸器連接將引起附加動(dòng)載荷，∴要求聯(lián)軸器或離合器從結(jié)構(gòu)上適應(yīng)各種形式的偏移，以保證正常工作。兩軸線允許的相對(duì)位移有:軸向、徑向、角度、綜合yα

α

xy軸向x結(jié)構(gòu)：有兩個(gè)端面都帶有凸牙和凹槽的半聯(lián)軸器。為便于兩軸對(duì)中，左邊半聯(lián)軸器中裝有定中環(huán)，并有螺釘固定，右邊的軸伸入該環(huán)內(nèi)。允許軸向位移1.牙嵌聯(lián)軸器二.無彈性元件撓性聯(lián)軸器（剛性可移式聯(lián)軸器）2.十字滑塊聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：兩個(gè)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(dòng)副。優(yōu)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)載荷。適用范圍：徑向偏移△y較大,T大,無沖擊,低速傳動(dòng)的兩軸聯(lián)接，

α≤30’,y≤0.04d，n≤300r/minα

y工作原理：當(dāng)兩軸存在不對(duì)中和偏斜時(shí)，滑塊將在凹槽內(nèi)滑動(dòng)二.無彈性元件撓性聯(lián)軸器（剛性可移式聯(lián)軸器）設(shè)計(jì)：潘存云作用：用于傳遞兩相交軸之間的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)，而且在傳動(dòng)過程中，兩軸之間的夾角還可以改變。應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)床等機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中。單萬向聯(lián)軸器α3.萬向聯(lián)軸器組成：兩個(gè)叉形接頭、中間十字軸、軸銷(在十字軸里)兩傳動(dòng)軸末端各有一個(gè)叉形支架，用鉸鏈與中間的“十字形”構(gòu)件相聯(lián)，“十字形”構(gòu)件的中心位于兩軸交點(diǎn)處，軸間角為α=0~45?α（1）單萬向聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：特點(diǎn)：①允許兩軸間有較大的角偏移,αmax=35°～45°(但α↑η↓)；②運(yùn)轉(zhuǎn)中α變化也能工作，但瞬時(shí)傳動(dòng)比變化，且ω1≠ω2；

③徑向尺寸小。缺點(diǎn):當(dāng)主動(dòng)軸角速度ω1為常數(shù)時(shí)，從動(dòng)軸的角速度ω2在一定范圍內(nèi)(ω1cosα≤ω2≤ω1/cosα)變化，→引起附加動(dòng)載荷?！喑⑷f向聯(lián)軸器成對(duì)使用——雙萬向聯(lián)軸器（2）雙萬向聯(lián)軸器將兩個(gè)單萬向聯(lián)軸器串聯(lián)使用，構(gòu)成雙萬向聯(lián)軸器。為使ω2=ω1，安裝要求①主動(dòng)、從動(dòng)、中間三軸共面；②主動(dòng)軸、從動(dòng)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這時(shí),中間軸轉(zhuǎn)速仍不均勻,但因慣性不大,產(chǎn)生的動(dòng)載荷也不大。(3)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

部分動(dòng)畫引自：《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》，王春香等，地震出版社，2003《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)CAI電子教案》，潘存云等，高等教育出版社，20034.齒式聯(lián)軸器組成：它由兩個(gè)帶有內(nèi)齒及凸緣的外殼和兩個(gè)帶有外齒的半聯(lián)軸器組成。兩個(gè)外殼用螺栓連接，兩個(gè)內(nèi)套筒分別用鍵與兩軸連接，依靠?jī)?nèi)、外齒相互嚙合傳遞轉(zhuǎn)矩。特點(diǎn)：①齒形為漸開線,α＝20°,一般Z=30~80；②外齒齒頂制成橢球面,且與內(nèi)齒嚙合后有適當(dāng)?shù)捻斚逗蛡?cè)隙，所以有良好的綜合位移補(bǔ)償能力。③外殼內(nèi)貯油，以便潤(rùn)滑嚙合齒輪；④因嚙合傳動(dòng)，傳遞轉(zhuǎn)矩大；

⑤安裝精度要求不高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，成本高，主要用于起重機(jī)、軋鋼機(jī)等重型機(jī)械中。齒式聯(lián)軸器5.滾子鏈聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：一條公用的雙排鏈與兩個(gè)齒數(shù)相同的并列鏈輪相嚙合，來實(shí)現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的連接。為改善潤(rùn)滑并防止污染，一般將聯(lián)軸器密封在罩殼內(nèi)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，質(zhì)量小，裝拆方便，具有一定的位移補(bǔ)償能力（徑向位移，小的角位移）。不宜用于逆向傳動(dòng)、頻繁起動(dòng)、高速傳動(dòng)及強(qiáng)烈沖擊的工作場(chǎng)合。以上各種聯(lián)軸器的共同特點(diǎn)：1）剛性零件，∴缺乏緩沖吸振能力；2）有相對(duì)滑動(dòng)的零件∴磨損↑間隙↑，當(dāng)載荷、速度變化時(shí)，引起沖擊；3）零件間的摩擦阻力隨載荷的增加而增加，當(dāng)阻力達(dá)到一定程度時(shí)，零件移動(dòng)困難→附加動(dòng)載荷?！嘁筮@類聯(lián)軸器摩擦表面硬度高，且需潤(rùn)滑以減少摩擦阻力。三.金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器主要特點(diǎn)：補(bǔ)償兩軸偏移，偏斜，緩沖、吸振，減小軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。應(yīng)用：頻繁啟動(dòng)、變載、常正反轉(zhuǎn)動(dòng)，兩軸不能嚴(yán)格對(duì)中的場(chǎng)合。常用的有：蛇形彈簧聯(lián)軸器，簧片聯(lián)軸器。特性：聯(lián)軸器受T后，被聯(lián)接兩軸將因彈性元件的變形而產(chǎn)生相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)角φ。定剛度—φ與T成正比關(guān)系的彈性元件為定剛度，變剛度—φ與T不成正比的為變剛度。金屬材料的彈性元件由于其結(jié)構(gòu)不同，可有變剛度的與定剛度的兩種。1.彈性套柱銷聯(lián)軸器四.非金屬彈性元件撓性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：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(gè)半聯(lián)軸器。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，允許綜合偏移,Ac圓柱孔圓錐孔非金屬材料的彈性元件都是變剛度的,常用非金屬材料的剛度多隨載荷的增大而增大，故緩沖性好，特別適用于工作載荷有較大變化的機(jī)器。注：為補(bǔ)償較大的軸向位移,安裝時(shí)要留出間隙；設(shè)計(jì)時(shí)要留出距離A，以便更換橡膠圈時(shí)不必拆開兩軸且緩沖、吸振。應(yīng)用：?jiǎn)?dòng)頻繁,變載下工作的軸聯(lián)接；工作溫度t=-20~50℃；圓周速度Vmax＜30m/s；確保無油和其它有害于橡膠的介質(zhì)。材料：半聯(lián)軸器——HT200,ZG270-500,或35鋼柱銷——35鋼，正火處理彈性套——天然橡膠或合成橡膠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(gè)半聯(lián)軸器凸緣的孔中,兩側(cè)加擋板（以防柱銷滑出）。尼龍銷擋板cc銷與擋板之間留有間隙特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造容易,維護(hù)方便,傳遞T大,能補(bǔ)償較大的軸向位移，并允許微量的徑向位移和角位移。緩和沖擊、吸收振動(dòng),但對(duì)溫度敏感,不宜用于高溫。應(yīng)用：適用于正反向變化多，啟動(dòng)頻繁的高速軸。代替彈性套柱銷聯(lián)軸器，傳遞大的T。允許偏移量：△y＝0.15~0.25mm,

△α=30′工作溫度：

t=-20~60℃n≤8000r/min3.

梅花形彈性聯(lián)軸器特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低，有良好的補(bǔ)償位移和減振能力。

允許偏移量：△y＝0.5~1.8mm,△x＝1.2~5mm,△α=1°~2°

允許外緣速度：鑄鐵V=30~50m/s；鑄鋼V=60m/s;

鍛鋼V=100~120m/s。組成：將梅花形彈性元件置于兩半聯(lián)軸器的凸爪之間,工作時(shí)彈性件受擠壓并傳遞轉(zhuǎn)矩。彈性元件材料：丁腈橡膠，聚氨脂，尼龍等。4.輪胎式聯(lián)軸器組成：輪胎狀彈性元件、加緊板、兩半聯(lián)軸器、螺釘特點(diǎn)：富有彈性，消振能力強(qiáng)，扭轉(zhuǎn)剛度小，但徑向尺寸較大，過載時(shí)產(chǎn)生附加軸向載荷。允許偏移量：△y＝0.01D,△x＝0.02D,△α=5°~12°(D為輪胎外徑)應(yīng)用：起動(dòng)頻繁，正反轉(zhuǎn)向，nmax=5000r/min，沖擊大的兩軸聯(lián)接。聯(lián)軸器大都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，可直接選用選聯(lián)軸器或離合器的類型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速軸徑確定型號(hào)與規(guī)格根據(jù)工作條件第三節(jié)聯(lián)軸器的選擇1.類型選擇：根據(jù)機(jī)器工作條件、特點(diǎn)、位移量、工作溫度等，結(jié)合各類聯(lián)軸器的性能選擇。選用原則：低速，剛性大的短軸——?jiǎng)傂怨潭ㄊ铰?lián)軸器轉(zhuǎn)速低，剛性小的長(zhǎng)軸——?jiǎng)傂钥梢剖铰?lián)軸器轉(zhuǎn)矩較大的重型機(jī)械——齒輪聯(lián)軸中高轉(zhuǎn)速，有振動(dòng)的軸——彈性聯(lián)軸器軸線相交的兩軸——萬向聯(lián)軸器有安全保護(hù)要求時(shí)——安全聯(lián)軸器

左圖為輸入轉(zhuǎn)矩，右圖為輸出轉(zhuǎn)矩曲線a—通過剛性聯(lián)軸器，無彈性元件撓性聯(lián)軸器后的情況曲線b—通過具有緩沖作用的彈性聯(lián)軸器后的情況曲線c—通過具有緩沖及減振作用的彈性聯(lián)軸器后的情況選用原則：剛性聯(lián)軸器—用于載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，同軸度好，無相對(duì)位移的場(chǎng)合。不同聯(lián)軸器傳遞載荷的性質(zhì)無彈性元件撓性聯(lián)軸器—用于有相對(duì)位移場(chǎng)合。定剛度彈性聯(lián)軸器—用于載荷和速度不大，同軸度不易保證的場(chǎng)合。變剛度彈性聯(lián)軸器—用于載荷和速度變化較大處。聯(lián)軸器的選擇使聯(lián)軸器

d軸徑dmin~dmax

長(zhǎng)度L及孔的結(jié)構(gòu)形式由具體情況而定；

Tc≤[T](Nm)

Tc—計(jì)算轉(zhuǎn)矩，[T]—許用轉(zhuǎn)矩或公稱轉(zhuǎn)矩；