第14章 聯(lián)軸器和離合器

概述聯(lián)軸器和離合器主要用作：軸與軸之間的連接，以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。△聯(lián)軸器必須在機(jī)器停車后，經(jīng)過裝拆才能使兩軸結(jié)合或分離?！麟x合器在機(jī)器工作中可隨時(shí)使兩軸結(jié)合或分離?！靼踩?lián)軸器和安全離合器：轉(zhuǎn)矩超過規(guī)定值時(shí)可自行斷開或打滑，以保證機(jī)器中的主要零件不致因過載而損壞。第14章聯(lián)軸器和離合器△特殊功能的聯(lián)軸器和離合器用于某些特殊要求處，如在一定的方向或達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速時(shí)可自動(dòng)接合或分離。聯(lián)軸器和離合器的類型很多，常用的已標(biāo)準(zhǔn)化。設(shè)計(jì)時(shí)，先根據(jù)工作條件和要求選擇合適的類型，然后按軸的直徑d、轉(zhuǎn)速n和計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc,從標(biāo)準(zhǔn)中選擇所需型號(hào)和尺寸。必要時(shí)對(duì)少數(shù)關(guān)鍵零件作校和計(jì)算。計(jì)算轉(zhuǎn)矩。

聯(lián)軸器的位移

軸向位移徑向位移偏角位移綜合位移§14-1聯(lián)軸器的種類和選擇

聯(lián)軸器的類型:聯(lián)軸器的類型很多，根據(jù)其對(duì)各種相對(duì)位移有無補(bǔ)償能力，可分為:剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。

撓性聯(lián)軸器按是否含有彈性元件，分無彈性元件的撓性聯(lián)軸器和有彈性元件的撓性聯(lián)軸器。一、固定式剛性聯(lián)軸器1、套筒聯(lián)軸器特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、徑向尺寸小、容易制造，但缺點(diǎn)是裝拆時(shí),被連接軸需作軸向移動(dòng)而使用不太方便。應(yīng)用：適用于載荷不大、工作平穩(wěn)、兩軸嚴(yán)格對(duì)中并要求聯(lián)軸器徑向尺寸小的場(chǎng)合。右圖中:超載時(shí)圓錐銷會(huì)被剪斷，起安全保護(hù)作用。2、夾殼聯(lián)軸器特點(diǎn)是徑向尺寸小且裝拆方便,克服了套筒聯(lián)軸器裝拆需軸向移動(dòng)的不足；轉(zhuǎn)動(dòng)平衡性較差,故常用于低速。3、凸緣聯(lián)軸器GB/T5843-2003對(duì)中方式：用半聯(lián)軸器上的凸肩與凹槽對(duì)中，對(duì)中性好；或用剖分環(huán)對(duì)中，對(duì)中困難，裝拆方便。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低、傳遞扭矩較大，但對(duì)軸的剛性、對(duì)中性要求較高，裝拆時(shí)需作軸向移動(dòng)。傳遞扭矩方式：靠配合螺栓的擠壓和剪切—鉸制孔螺栓連接靠半聯(lián)軸器配合面間的摩擦力—普通螺栓連接二、撓性聯(lián)軸器⑴、十字滑塊聯(lián)軸器

1、無彈性元件的撓性聯(lián)軸器①、組成：

由兩個(gè)端面上帶有凹槽的半聯(lián)軸器和一個(gè)兩端面帶有相互垂直凸牙的圓盤組成。②、特點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，能補(bǔ)償一定的軸向偏移（允許徑向偏移量≤0.04d，角偏移≤30

），滑塊的滑動(dòng)存在摩擦和磨損。③、使用場(chǎng)合：

適用于轉(zhuǎn)速n≤250rpm、軸的剛性較大、無劇烈沖擊的場(chǎng)合⑵、滑塊聯(lián)軸器

①、特點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單尺寸緊湊②、使用場(chǎng)合：

適用于小功率、高轉(zhuǎn)速而無劇烈沖擊的場(chǎng)合⑶、十字軸式萬向聯(lián)軸器①、組成：兩個(gè)叉形接頭、一個(gè)中間連接件、軸銷。②、特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)方便，兩軸的夾角α可達(dá)35°～45°，但其夾角過大時(shí)效率顯著降低。當(dāng)主動(dòng)軸等角速ω1

回轉(zhuǎn)時(shí)，從動(dòng)軸的角速度在：內(nèi)作周期性的變化,從而引起動(dòng)載荷。雙萬向聯(lián)軸器小型十字軸式萬向聯(lián)軸器已標(biāo)準(zhǔn)化。球籠式同步萬向聯(lián)軸器GB/T7549-2008為消除從動(dòng)軸的速度波動(dòng),通常將萬向聯(lián)軸器成對(duì)使用,并使中間軸的兩個(gè)叉子位于同一平面上,還應(yīng)使主、從動(dòng)軸的軸線與中間軸的軸線間的偏斜角α相等α1=α2，轉(zhuǎn)速不宜太高。除鉚釘為20鋼外，其余多用合金鋼；在汽車、機(jī)床中得到廣泛應(yīng)用。⑷、齒式聯(lián)軸器傳遞轉(zhuǎn)矩大,外形尺寸緊湊,工作可靠,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本高,常用于低速的重型機(jī)械中。①、組成：兩個(gè)帶內(nèi)齒及凸緣的外套筒，兩個(gè)帶外齒的內(nèi)套筒組成。所用的齒輪的齒廓曲線為漸開線，嚙合角20°，齒數(shù)一般為30~80，材料45鋼或鑄鋼。②、特點(diǎn)：能傳遞很大的扭矩，容許有較大的綜合位移（徑向偏移≤6.3mm，角偏移α≤3°），安裝精度要求不高，但質(zhì)量大，成本高。GⅡCL型鼓形齒式聯(lián)軸器GB/T26103.1-2010GCLD型鼓形齒式聯(lián)軸器GB/T26103.3-2010NGCL型帶制動(dòng)輪鼓形齒式聯(lián)軸器

GB/T26103.4-2010

WGJ型接中間軸鼓形齒式聯(lián)軸器GB/T26104-2010彈性柱銷齒式聯(lián)軸器GB/T5015-2003NGCLZ型帶制動(dòng)輪鼓形齒式聯(lián)軸器

GB/T26103.5-2010結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,尺寸緊湊,質(zhì)量小,裝拆方便,維修容易，成本低,有一定的補(bǔ)償性能和緩沖性能。①、組成：一條公用的雙排鏈條，兩個(gè)齒數(shù)相同的并列鏈輪組成；為了改善潤(rùn)滑條件并防止污染，一般密封在罩殼內(nèi)。②、特點(diǎn)：因鏈條套筒與銷軸之間存在間隙，不宜于逆向傳動(dòng)、頻繁起動(dòng)或立軸傳動(dòng)，也不宜于高速傳動(dòng)。⑸、滾子鏈聯(lián)軸器GB/T6069-20021、3——半聯(lián)軸器，2——雙排鏈條4——罩殼⑴、彈性套柱銷聯(lián)軸器適用于轉(zhuǎn)矩小、轉(zhuǎn)速高、頻繁正反轉(zhuǎn)、需要緩和沖擊的地方。因?yàn)橹虚g有彈性元件，這樣它除了能補(bǔ)償被連接兩軸的各種相對(duì)位移外，還能起緩沖、吸振等作用。①、組成：

兩個(gè)半凸緣聯(lián)軸器，若干個(gè)帶有彈性圈柱銷的連接螺栓制造容易、裝拆方便、成本低、彈性圈易磨損、壽命短②、特點(diǎn)：③、使用場(chǎng)合：2、有彈性元件的撓性聯(lián)軸器LT型彈性套柱銷聯(lián)軸器

（GB/T4323-2002）彈性套柱銷聯(lián)軸器⑵、彈性柱銷聯(lián)軸器軸向竄動(dòng)較大、正反轉(zhuǎn)變化多、啟動(dòng)頻繁的場(chǎng)合。由于尼龍柱銷對(duì)溫度敏感，使用溫度應(yīng)限制在-20～70℃。①、組成：

兩個(gè)半凸緣聯(lián)軸器，若干個(gè)彈性柱銷，防護(hù)擋板結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，安裝、制造、更換方便，耐久性好，有一定的吸振緩沖能力，允許有一定的軸向位移、少量的徑向位移和角位移。②、特點(diǎn)：③、使用場(chǎng)合：LX型彈性柱銷聯(lián)軸器（GB/T5014-2003）HL型彈性柱銷聯(lián)軸器（GB/T5014-1985）LH型彈性柱銷聯(lián)軸器（GB/T5014-2003）課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書彈性柱銷聯(lián)軸器⑶、梅花形彈性聯(lián)軸器GB/T5272-2002使用溫度應(yīng)限制在-35～80℃，傳遞扭矩16~25000N·m。①、組成：

兩個(gè)半聯(lián)軸器，梅花形彈性柱銷，彈性元件梅花瓣部分夾緊在兩半聯(lián)軸器端面凸齒交錯(cuò)插進(jìn)，所形成的齒側(cè)空間，起到緩沖、減振作用。②、特點(diǎn)：③、使用場(chǎng)合：⑷、輪胎式聯(lián)軸器由于橡膠輪胎易于變形,因此,允許的相對(duì)位移較大,角位移可達(dá)5°～12°,軸向位移可達(dá)0.02D,徑向位移可達(dá)0.01D,其中D為聯(lián)軸器的外徑。①、組成：兩個(gè)半聯(lián)軸器、輪胎、壓板、連接螺釘彈性變形大，壽命長(zhǎng)，不需潤(rùn)滑，絕緣性能好，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無噪聲，徑向尺寸大。②、特點(diǎn)：起動(dòng)頻繁、雙向運(yùn)轉(zhuǎn)、潮濕多水處。③、使用場(chǎng)合：⑸、膜片聯(lián)軸器①、組成：5——彈性元件組彈性元件上的弧段分為交錯(cuò)受壓縮和受拉伸兩部分，拉伸部分傳遞轉(zhuǎn)矩，壓縮部分趨向皺折。兩軸存在軸向、徑向和角位移時(shí)，膜片產(chǎn)生波狀變形。不需潤(rùn)滑，質(zhì)量小，但扭轉(zhuǎn)彈性低，緩沖減振性能差。②、特點(diǎn)：③、使用場(chǎng)合：載荷平穩(wěn)的高速傳動(dòng)。圓柱彈簧聯(lián)軸器蛇形彈簧聯(lián)軸器徑向彈簧片聯(lián)軸器一、選擇聯(lián)軸器的類型⑴、根據(jù)所需傳遞轉(zhuǎn)矩的大小和性質(zhì)以及對(duì)緩沖減振功能的要求。如：傳遞扭距較大時(shí)可選齒式聯(lián)軸器；對(duì)嚴(yán)重沖擊載荷或要求消除扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的，可選輪胎式聯(lián)軸器等具有高彈性的聯(lián)軸器。⑵、根據(jù)工作轉(zhuǎn)速的高低和引起離心力的大小。§14-2聯(lián)軸器的選擇如：對(duì)于高速傳動(dòng)，應(yīng)選擇平衡精度高的聯(lián)軸器，如膜片聯(lián)軸器；而不應(yīng)滑塊聯(lián)軸器。⑶、根據(jù)兩軸相對(duì)位移的大小和方向難以保持兩軸嚴(yán)格對(duì)中，或工作過程中兩軸將產(chǎn)生較大的附加相對(duì)位移時(shí)，可選用撓性聯(lián)軸器。如當(dāng)徑向位移較大時(shí)，可選擇滑塊聯(lián)軸器，當(dāng)角向位移較大或相交兩軸的連接時(shí)，可選擇十字軸式萬向聯(lián)軸器。⑷、根據(jù)聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境。通常由金屬元件制成的不需要潤(rùn)滑的聯(lián)軸器比較可靠。含有橡膠等非金屬元件的聯(lián)軸器，對(duì)溫度、腐蝕介質(zhì)、光比較敏感，容易老化。⑸、根據(jù)聯(lián)軸器的制造、安裝、維護(hù)和成本。選擇聯(lián)軸器的類型⑴、低速、剛性大的短軸，可選用剛性聯(lián)軸器；⑵、低速剛性小的長(zhǎng)軸，可選用無彈性元件的撓性聯(lián)軸器；⑶、難以保持兩軸嚴(yán)格對(duì)中，或工作過程中兩軸將產(chǎn)生較大的附加相對(duì)位移時(shí)，可選用撓性聯(lián)軸器；⑷、傳遞轉(zhuǎn)矩較大時(shí)，選齒式聯(lián)軸器；⑸、軸線交叉時(shí)，選用萬向聯(lián)軸器；⑹、高速有振動(dòng)和經(jīng)常正反轉(zhuǎn)時(shí)選用有彈性元件的撓性聯(lián)軸器。二、計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩按軸上的最大轉(zhuǎn)矩作為計(jì)算轉(zhuǎn)矩：（14-1）T：公稱轉(zhuǎn)矩，N·m，KA：工作情況系數(shù)，查表14-1三、確定聯(lián)軸器的型號(hào)（包括教材的四）根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tca及所選聯(lián)軸器的類型：由軸徑d、扭矩Tca和轉(zhuǎn)速n查聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)，確定聯(lián)軸器具體型號(hào)。（14-2）所選具體型號(hào)聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速應(yīng)滿足：五、協(xié)調(diào)軸、孔的直徑多數(shù)情況下，每一型號(hào)的聯(lián)軸器適用的軸的直徑均有一個(gè)范圍，或給出適應(yīng)軸徑的尺寸系列，被連接兩軸的直徑應(yīng)在此范圍之內(nèi)。六、規(guī)定部件相應(yīng)的安裝精度根據(jù)聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)允許軸的相對(duì)位移偏差，規(guī)定部件相應(yīng)的安裝精度。七、進(jìn)行必要的校核如有必要，應(yīng)對(duì)聯(lián)軸器主要承載零件進(jìn)行強(qiáng)度校核。對(duì)含有橡膠等非金屬元件的聯(lián)軸器，應(yīng)注意聯(lián)軸器所在部位的溫度不要超過允許的最高溫度。§14-3離合器離合器按其工作原理可分為嚙合離合器和摩擦離合器等。按其離合方式,又可分為操縱式離合器和自動(dòng)離合器兩種對(duì)離合器的基本要求：⑴、嚙合、分離迅速而平穩(wěn)；

⑵、調(diào)節(jié)、維修方便

；

⑶、外廓尺寸小，質(zhì)量小；⑷、耐磨性、散熱性好；⑸、操縱方便省力。一、牙嵌離合器①、組成：兩個(gè)端面上有牙的套筒1、2→半離合器3→導(dǎo)向平鍵4→操縱滑環(huán)5→對(duì)中環(huán)三角形②、牙型：傳遞小轉(zhuǎn)矩的低速離合器矩形不便于結(jié)合和分離，磨損后無法補(bǔ)償梯形傳遞較大轉(zhuǎn)矩自動(dòng)補(bǔ)償磨損應(yīng)用廣鋸齒形強(qiáng)度高，只能單向傳遞牙嵌離合器材料常用低碳鋼滲碳淬火，硬度為56~62HRC；或采用中碳鋼表面淬火，硬度為48~54HRC

。牙嵌離合器的承載能力主要取決于齒根彎曲強(qiáng)度σb。對(duì)于頻繁離合的牙嵌離合器，將產(chǎn)生齒面磨損，常通過限制齒面壓強(qiáng)p來控制磨損。牙嵌離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，工作時(shí)無滑動(dòng)，應(yīng)用廣泛。但只宜在兩軸不回轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速差很小時(shí)進(jìn)行離合，否則會(huì)因撞擊而斷齒。二、圓盤摩擦離合器靠主從動(dòng)半離合器摩擦片的接觸面間產(chǎn)生的摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩。為提高傳遞轉(zhuǎn)矩的能力，通常采用多片摩擦離合器。缺點(diǎn)：外廓尺寸較大，離合過程中要產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，故發(fā)熱較高，磨損較大。

特點(diǎn)：與牙嵌式相比，不論在何種速度下，兩軸均可接合或分離，接合過程平穩(wěn)，沖擊振動(dòng)較小，過載時(shí)可發(fā)生打滑，以保護(hù)重要零件不致?lián)p壞。要限制表面溫度不超過300～400℃，離合器平均溫度不超過100～120℃多。在軸向壓力FQ的作用下,兩圓盤工作表面產(chǎn)生摩擦力,從而傳遞轉(zhuǎn)矩。圓盤3緊固在主動(dòng)軸1上,圓盤4可以沿導(dǎo)向平鍵在從動(dòng)軸2上移動(dòng),移動(dòng)盤4可使兩圓盤接合或分離。1、單盤摩擦離合器1→主動(dòng)軸2→從動(dòng)軸3、4→摩擦盤5→操縱滑環(huán)兩摩擦圓盤、導(dǎo)向平鍵、Tmax=FfR

多用于傳遞轉(zhuǎn)矩較小的輕型機(jī)械。（14-3）2、多盤摩擦離合器1、3→主從動(dòng)軸2、4→半離合器5、6→外、內(nèi)摩擦片7→操縱滑環(huán)8→杠桿9→彈簧10→螺母

半離合器2固定在主動(dòng)軸上,

外摩擦片5通過外圓周上的花鍵與半離合器2相連；內(nèi)摩擦片6通過內(nèi)圓周上的花鍵與半離合器（套筒）4相連；套筒4固定在從動(dòng)軸3上。移動(dòng)滑環(huán)7可使杠桿8壓緊或放松摩擦片，從而實(shí)現(xiàn)離合器的接合或分離。多片式摩擦離合器因?yàn)樵黾恿四Σ疗瑪?shù),所以能提高傳遞轉(zhuǎn)矩的能力,且徑向尺寸相對(duì)減小,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。3、電磁摩擦離合器1→導(dǎo)電環(huán)2→電磁線圈3、4→外、內(nèi)摩擦片5→銜鐵6→復(fù)位彈簧φ→線圈磁場(chǎng)§14-4安全聯(lián)軸器和安全離合器安全聯(lián)軸器和安全離合器指當(dāng)傳遞轉(zhuǎn)矩超過極限轉(zhuǎn)矩后，主、從動(dòng)軸可自動(dòng)分離，從而保護(hù)機(jī)器中其他零件不被損壞的聯(lián)軸器和離合器。一、剪切銷安全聯(lián)軸器組成：?jiǎn)渭簦簬咕壍膬蓚€(gè)半聯(lián)軸器和鋼制銷釘。雙剪：套筒、銷釘。強(qiáng)度條件：工作原理：在銷釘?shù)膹?qiáng)度內(nèi)，通過銷釘?shù)臄D壓和剪切傳遞外載荷，當(dāng)外載荷超過銷釘?shù)募羟袕?qiáng)度時(shí)，銷釘被剪斷，其安全保護(hù)作用。銷釘材料：45鋼淬火，準(zhǔn)備剪斷處應(yīng)預(yù)先切槽，使剪斷處的殘余變形最?。灰悦饷踢^大，有礙于更換報(bào)廢的銷釘。二、滾珠安全離合器主動(dòng)齒輪、從動(dòng)盤外套筒、彈簧、調(diào)節(jié)螺母、滾珠組成：工作原理：正常工作時(shí)，由于彈簧的推力，使兩盤的滾珠互相交錯(cuò)壓緊傳遞轉(zhuǎn)矩；當(dāng)轉(zhuǎn)矩超過許用值時(shí)，彈簧被過大的軸向分力壓縮，使從動(dòng)盤右移，交錯(cuò)壓緊的滾珠因被放松而相互滑過，主動(dòng)齒輪空轉(zhuǎn)?！?4-4特殊功用的聯(lián)軸器和離合器（自學(xué)內(nèi)容）一、定向離合器

只能按一個(gè)轉(zhuǎn)向傳遞