机械设计基础课件-4-84-10联轴器

1、l功用功用：联轴器是用来：联轴器是用来联接两根轴使它们一联接两根轴使它们一 同旋转，并传递运动同旋转，并传递运动和转矩的一种机械装和转矩的一种机械装置。置。l特点：特点：l 用联轴器联接的两用联轴器联接的两轴只有在机器停车后，轴只有在机器停车后，经拆卸才能使两轴分经拆卸才能使两轴分开。联轴器广泛开。联轴器广泛用于用于机械传动中，在飞机机械传动中，在飞机操纵系统中也得到广操纵系统中也得到广泛应用。泛应用。l l 刚性联轴器适用于刚性联轴器适用于:l1、载荷平稳、载荷平稳l2、有轻微冲击的两轴联接。、有轻微冲击的两轴联接。l刚性联轴器按是否具有补偿两轴相对位移的能刚性联轴器按是否具有补偿两轴相对位

2、移的能力分类为：力分类为：l1、固定式、固定式l2、可移式、可移式(补偿式补偿式)两种。两种。 1固定式刚性联轴器固定式刚性联轴器特点：特点： 构造简单，成本低，但不具有补偿两轴相构造简单，成本低，但不具有补偿两轴相对位移的能力，不能缓冲吸振，对两轴的同对位移的能力，不能缓冲吸振，对两轴的同轴度要求较高。轴度要求较高。种类：种类： 1）套筒式联轴器）套筒式联轴器 2）凸缘式联轴器）凸缘式联轴器 3）夹壳联轴器等几种。）夹壳联轴器等几种。l(1)套筒联轴器套筒联轴器l 套筒联轴器利用公用套筒以键或销联接两轴，套筒联轴器利用公用套筒以键或销联接两轴，如图所示。它的径向尺寸小，装拆时轴需作轴向如图所

3、示。它的径向尺寸小，装拆时轴需作轴向移动。一般用于低速、轻载、直径小于移动。一般用于低速、轻载、直径小于60-100mm轴的联接。轴的联接。 l(2)凸缘联轴器凸缘联轴器l 凸缘联轴器是把两个有凸缘的半联轴器用键分凸缘联轴器是把两个有凸缘的半联轴器用键分别与两辆联接，然后用螺栓把两个半联轴器联成别与两辆联接，然后用螺栓把两个半联轴器联成一体，如图所示。一体，如图所示。 特点：特点：1、其对中方法之一、其对中方法之一:l 是利用一个半联轴器上的凸肩与另一半联轴器上的是利用一个半联轴器上的凸肩与另一半联轴器上的l 凹槽相配合而对中（图凹槽相配合而对中（图(a)） 对中时需要轴向移动对中时需要轴向移

4、动.l 2、方法之二是、方法之二是:l 利用铰制孔螺栓对中利用铰制孔螺栓对中(图图(b)在装拆时，轴则不需要在装拆时，轴则不需要l 轴向移动。轴向移动。应用：该联轴器适用于扭矩大、转速较低、工作平稳，应用：该联轴器适用于扭矩大、转速较低、工作平稳，l 刚性大的轴刚性大的轴。l可移式刚性联轴器可移式刚性联轴器具有补偿两轴相具有补偿两轴相l 对位移的能力。对位移的能力。l它是利用联轴器工作零件之间构成的动它是利用联轴器工作零件之间构成的动联接来联接来补偿两轴的偏斜和位移补偿两轴的偏斜和位移的。的。l可移式刚性联轴器有：可移式刚性联轴器有：l1）十字滑块联轴器）十字滑块联轴器l2）齿轮联轴器）齿轮联

5、轴器l3）万向联轴器等几种。）万向联轴器等几种。 l(1)十字滑块联轴器十字滑块联轴器l 十字滑块联轴器由两个端面开有凹槽的半联十字滑块联轴器由两个端面开有凹槽的半联轴器轴器1、3和一个两端有凸块的中间圆盘和一个两端有凸块的中间圆盘2组成，组成，如图所示。如图所示。 l 中间圆盘的两端凸块位于互相垂直的两个中间圆盘的两端凸块位于互相垂直的两个直径方向上，在装配时分别与直径方向上，在装配时分别与1、3的凹槽相嵌的凹槽相嵌合，由于凸牙可在槽中滑动，因此，可以补偿合，由于凸牙可在槽中滑动，因此，可以补偿安装和运转中产生的两轴线的偏差。在两轴线安装和运转中产生的两轴线的偏差。在两轴线有偏移的情况下，中

6、间圆盘作较高转速的偏心有偏移的情况下，中间圆盘作较高转速的偏心回转，产生了离心力从而增大动载荷及磨损。回转，产生了离心力从而增大动载荷及磨损。为了减小离心力，中间圆盘制成空心的。为了减小离心力，中间圆盘制成空心的。l特点：特点：l 结构简单，径向尺寸较小，但不耐冲击，适结构简单，径向尺寸较小，但不耐冲击，适用于轴线间相对径向位移较大、无剧烈冲击且用于轴线间相对径向位移较大、无剧烈冲击且转速较低（转速较低（n250rpm）的场合。）的场合。(2)齿轮联轴器齿轮联轴器l 齿 轮 联 轴齿 轮 联 轴器 由 齿 数 相器 由 齿 数 相等 的 两 个 具等 的 两 个 具有 渐 开 线 外有 渐 开

7、 线 外齿的轴套齿的轴套2、4和两个具有和两个具有渐 开 线 内 齿渐 开 线 内 齿的外壳的外壳1、3相 啮 合 而 组相 啮 合 而 组成 ， 如 图 所成 ， 如 图 所示。示。 l轴套轴套2、4用键分别与主、从动轴相联接，两个外壳用键分别与主、从动轴相联接，两个外壳则用螺栓联接在一起。外壳内贮润滑油，以润滑轮则用螺栓联接在一起。外壳内贮润滑油，以润滑轮齿。由于外齿的齿顶是制成球面的且啮合齿间有较齿。由于外齿的齿顶是制成球面的且啮合齿间有较大的侧隙，所以齿轮联轴器两轴线允许有较大的大的侧隙，所以齿轮联轴器两轴线允许有较大的综综合位移。合位移。l特点：特点：l 齿轮联轴器能传递很大的转矩和

8、补偿较大的位移，齿轮联轴器能传递很大的转矩和补偿较大的位移，在高速下工作可靠，且外形尺寸紧凑，易于安装。在高速下工作可靠，且外形尺寸紧凑，易于安装。l应用：应用：l 广泛应用于高速及重载机械，如飞机、坦克中，广泛应用于高速及重载机械，如飞机、坦克中，但是齿轮联轴器结构较复杂，制造成本高，且不宜但是齿轮联轴器结构较复杂，制造成本高，且不宜用在起动频繁、正反转多变的场合。用在起动频繁、正反转多变的场合。l(3)万向联轴器万向联轴器l 万向联轴器两个叉形接头万向联轴器两个叉形接头1、3，一个十字形零件，一个十字形零件2和和销轴销轴4、5所组成，如图所示。所组成，如图所示。l 销轴销轴4与与5互相垂直

9、配置，并分别把两个叉形互相垂直配置，并分别把两个叉形接头与中间件接头与中间件2联接起来，构成联轴器。由于叉联接起来，构成联轴器。由于叉形接头和销轴之间构成可动铰联接，因而允许两形接头和销轴之间构成可动铰联接，因而允许两轴间有较大的轴间有较大的角位移，其角度可达角位移，其角度可达35度度45度。度。l 这种联接的主要缺点是当两轴线有夹角时，这种联接的主要缺点是当两轴线有夹角时，主动轴等速转动而从动轴角速度将在一定范围内主动轴等速转动而从动轴角速度将在一定范围内作周期性的变化。因而产生附加动载荷，使传动作周期性的变化。因而产生附加动载荷，使传动不平稳。不平稳。l为消除这一缺点，常将万向联轴器成对使

10、用，如为消除这一缺点，常将万向联轴器成对使用，如图图4一一46(b)所示，称为双万向联轴器。所示，称为双万向联轴器。 l 在安装时必须在安装时必须保证主动轴和从保证主动轴和从动轴与中间轴轴动轴与中间轴轴线间的夹角相等线间的夹角相等(图图4一一47);中间中间轴两端的叉形接轴两端的叉形接头位于同一平面头位于同一平面内。内。l 万向联轴器结万向联轴器结构紧凑维护方便，构紧凑维护方便，能传递较大转矩，能传递较大转矩，广泛用于飞机、广泛用于飞机、车辆和机床中车辆和机床中。l 弹性联轴器弹性联轴器装有金属弹簧或橡胶等弹性零装有金属弹簧或橡胶等弹性零件，具有缓冲、消振的功能，还可以在不同程度件，具有缓冲、

11、消振的功能，还可以在不同程度上补偿两轴间的偏差，适用于上补偿两轴间的偏差，适用于载荷不平稳并有严载荷不平稳并有严重冲击和振动重冲击和振动的两轴联接。的两轴联接。l特点：特点：l 用橡胶或尼龙塑料等非金属材料制造的弹性用橡胶或尼龙塑料等非金属材料制造的弹性元件具有重量轻、价格便宜、良好的阻尼作用，元件具有重量轻、价格便宜、良好的阻尼作用，所以减振能力强。金属弹性元件主要为各种弹簧，所以减振能力强。金属弹性元件主要为各种弹簧，其特点是强度高，尺寸小，寿命长。其特点是强度高，尺寸小，寿命长。 l1弹性圈柱销联轴器弹性圈柱销联轴器l 弹性圈柱销联轴器的构造与凸缘联轴器相似，弹性圈柱销联轴器的构造与凸缘

12、联轴器相似，只是用套有弹性圈的柱销代替了联接螺栓，如只是用套有弹性圈的柱销代替了联接螺栓，如图图4一一48所示。所示。 橡胶圈的变形可以补偿两轴线的径向和角偏斜橡胶圈的变形可以补偿两轴线的径向和角偏斜另外，在安装这种联轴器时，留有间隙另外，在安装这种联轴器时，留有间隙C，以，以便两轴作少量的轴向位移。便两轴作少量的轴向位移。这种联轴器所允许的最大偏移量为：这种联轴器所允许的最大偏移量为：1）径向允许）径向允许y=0306mm2）轴向允许）轴向允许X=27.5m m3）角偏斜允许）角偏斜允许=1l l 这种联轴器适用于联接载荷有变化，需正这种联轴器适用于联接载荷有变化，需正反转或起动频繁的传递中

13、、小转矩的轴。反转或起动频繁的传递中、小转矩的轴。l 2柱销联轴器柱销联轴器l 柱销联轴器的结构与弹性图柱销联轴器相柱销联轴器的结构与弹性图柱销联轴器相同，如图同，如图4-49所示。所示。 柱销的材料柱销的材料1、尼龙、尼龙、 2、酚醛布棒、酚醛布棒 3、硬木、硬木尼龙制的柱销尼龙制的柱销有一定的弹性能补偿两轴有一定的弹性能补偿两轴 间相对位移，并具有一定间相对位移，并具有一定 缓冲、减振能力。缓冲、减振能力。特点及应用：特点及应用： 柱销联轴器结构简单、制造、装配及维柱销联轴器结构简单、制造、装配及维修都较方便，适用于轴向窜动较大，启动频修都较方便，适用于轴向窜动较大，启动频繁、经常正、反转

14、的传动。繁、经常正、反转的传动。l定义：定义： 离合器是一种随时能使主、从动轴离合器是一种随时能使主、从动轴l 两者接合或分开的机械传动装置。两者接合或分开的机械传动装置。l应用：它通常用于传动系统的起动、停止应用：它通常用于传动系统的起动、停止l 、变速或换向等场合。、变速或换向等场合。l离合器的类型：离合器的类型：1）牙嵌离合器）牙嵌离合器l 2）靡擦离合器）靡擦离合器l 3）超越离合器）超越离合器l 牙嵌离合器是用两个可以互相啮合的端面侧齿接牙嵌离合器是用两个可以互相啮合的端面侧齿接合与分离来实现两轴离合的。它主要由两个端面上有合与分离来实现两轴离合的。它主要由两个端面上有牙的半离合器组

15、成，如图所示。牙的半离合器组成，如图所示。 l 左边半个离合器固定在主动轴上，左边半个离合器固定在主动轴上，右边半个离合器利用导向平键或花键与右边半个离合器利用导向平键或花键与从动轴联接，并由操纵机构使其作轴向从动轴联接，并由操纵机构使其作轴向移动，以实现两半离合器的离合。另外，移动，以实现两半离合器的离合。另外，在主动轴端的半离合器上固定一个对中在主动轴端的半离合器上固定一个对中环，使两半离合器容易对中。环，使两半离合器容易对中。l牙嵌离合器的牙型主要有：牙嵌离合器的牙型主要有：l1）矩形、）矩形、2）梯形、）梯形、3）锯齿形）锯齿形l（如图所示）（如图所示） l1）矩形牙无轴向分力，故不便

16、于接合和分）矩形牙无轴向分力，故不便于接合和分l 离，磨损后无法补偿，故使用较少离，磨损后无法补偿，故使用较少; l2）梯形牙强度高，能传递较大的扭矩，能自动补梯形牙强度高，能传递较大的扭矩，能自动补l 偿牙的磨损与间隙，从而减小冲击，故应用较偿牙的磨损与间隙，从而减小冲击，故应用较l 广。广。l3）锯齿牙的强度最高，能传递更大的转矩，但只）锯齿牙的强度最高，能传递更大的转矩，但只l 能传递单向扭矩。能传递单向扭矩。牙嵌离合器的牙数：牙嵌离合器的牙数：l1）一般为）一般为360。l2）梯形、矩形和锯齿牙数一般为）梯形、矩形和锯齿牙数一般为315。l3）传递转矩愈大）传递转矩愈大,牙数应愈少牙数

17、应愈少;l4）要求接合时间愈短，牙数应愈多。）要求接合时间愈短，牙数应愈多。 牙嵌离合器的特点：牙嵌离合器的特点： 优点：结构简单，尺寸小，没有滑动，并优点：结构简单，尺寸小，没有滑动，并l 能传递较大的转矩。能传递较大的转矩。l缺点：在运转中接合时有冲击，转速差缺点：在运转中接合时有冲击，转速差l 愈大愈严重，故适用于两轴转速愈大愈严重，故适用于两轴转速l 差较小或静止时接合的场合。差较小或静止时接合的场合。l摩擦离合器是靠主、从动盘摩擦离合器是靠主、从动盘(片片)的接触面间的摩的接触面间的摩擦力来传递转矩的。常见的摩擦离合器有单盘擦力来传递转矩的。常见的摩擦离合器有单盘式和多盘式两种。式和

18、多盘式两种。l 多盘式摩擦离合器的结构如图所示。多盘式摩擦离合器的结构如图所示。 l 其主动轴其主动轴1与鼓轮与鼓轮2相联接，从动轴相联接，从动轴10与套筒与套筒9相联相联接，有两组摩擦盘接，有两组摩擦盘4和和5，其结构如图，其结构如图4一一51所示。外摩所示。外摩擦盘擦盘4的外齿插入鼓轮的外齿插入鼓轮2的内缘纵向槽中，内摩擦盘的内缘纵向槽中，内摩擦盘5的的内缘凹槽与套筒内缘凹槽与套筒9外凸齿相配合，并分别采用类似导向外凸齿相配合，并分别采用类似导向花键的联接，使两组摩技盘能作轴向移动。当操纵滑环花键的联接，使两组摩技盘能作轴向移动。当操纵滑环7左移时，曲臂压杆左移时，曲臂压杆8被压下，从而使

19、内外摩擦盘相互压被压下，从而使内外摩擦盘相互压紧，离合器处于接合状态紧，离合器处于接合状态;反之，滑环反之，滑环7右移时离合器即右移时离合器即分离。图中分离。图中3为压板，为压板，6为调节螺纹，可调节摩擦盘之间为调节螺纹，可调节摩擦盘之间的压力。的压力。l 这种离合器摩擦盘的对数愈多，传递的转矩也愈这种离合器摩擦盘的对数愈多，传递的转矩也愈大。但对数过多会影响分离动作的灵活性，故一般限制大。但对数过多会影响分离动作的灵活性，故一般限制在在15对以下。对以下。l摩擦离合器与牙嵌离合器相比具有以下优点摩擦离合器与牙嵌离合器相比具有以下优点:l (1)可以在任何速度下进行接合可以在任何速度下进行接合

20、;l (2)接合过程平稳无冲击、振动接合过程平稳无冲击、振动;l (3)过载时摩擦面间发生打滑，可起安全保过载时摩擦面间发生打滑，可起安全保l 护作用。护作用。l缺点缺点:l (1)在工作过程中会产生滑动摩擦，而引起摩在工作过程中会产生滑动摩擦，而引起摩l 擦片发热和磨损擦片发热和磨损;l (2)外廓尺寸较大，结构复杂外廓尺寸较大，结构复杂;l (3)不适于传动比要求严格的场合。不适于传动比要求严格的场合。l 超越离合器超越离合器有单向、双向有单向、双向之分，它是从之分，它是从动轴可以超越动轴可以超越主动轴的一种主动轴的一种装置。装置。l常见的单向超常见的单向超越离合器，其越离合器，其结构如图

21、所示。结构如图所示。 l单向超越离合器的工作原理：单向超越离合器的工作原理：l1、主动件、主动件(外套外套2带动从动件带动从动件(轴轴6)l2、从动轴、从动轴6与星轮与星轮l用键联接用键联接l3、星轮外空套着外套、星轮外空套着外套2，星轮上有三个缺口，星轮上有三个缺口l 内装弹簧内装弹簧5与顶杆与顶杆4，将滚柱，将滚柱3压向星轮与外压向星轮与外l 套的楔缝。套的楔缝。l4、当外套反时针旋转时，滚柱受外套推动前、当外套反时针旋转时，滚柱受外套推动前l 移，星轮在滚柱摩擦力作用下与外套一起移，星轮在滚柱摩擦力作用下与外套一起l 转动。转动。l5、但当星轮受、但当星轮受另外另外动力驱动，转速动力驱动

22、，转速超越超越外套外套l 时，滚柱受星轮摩擦力作用退回，并不防时，滚柱受星轮摩擦力作用退回，并不防l 碍它快速旋转。碍它快速旋转。l一、轴的功用一、轴的功用l 轴是组成机械的重要零件之一。机械中凡轴是组成机械的重要零件之一。机械中凡作旋转运动的零件，如齿轮、带轮、滑轮、作旋转运动的零件，如齿轮、带轮、滑轮、车轮和机轮等都必须安装在轴上才能实现其车轮和机轮等都必须安装在轴上才能实现其旋转运动。旋转运动。l功用：轴是用来支承旋转零件的。功用：轴是用来支承旋转零件的。l主要功用有以下三个方面主要功用有以下三个方面:l (1)支承旋转零件支承旋转零件;l (2)传递转矩和传递运动传递转矩和传递运动;l

23、 (3)承受弯矩。承受弯矩。l1心轴心轴l 只起支承旋转零件，承受弯矩的轴，称为心轴。只起支承旋转零件，承受弯矩的轴，称为心轴。l心轴又可分为：心轴又可分为：1）不动心轴（不旋转的）不动心轴（不旋转的）l 2）转动心轴（转动心轴）转动心轴（转动心轴）l 2传动轴传动轴l 工作时只起传递转矩，不承受或只承受很小弯矩的轴，工作时只起传递转矩，不承受或只承受很小弯矩的轴，称为传动轴。如直升机传动轴。称为传动轴。如直升机传动轴。l 3转轴转轴l既传递转矩又承受弯矩的轴称转轴。如减速器中的齿轮轴。既传递转矩又承受弯矩的轴称转轴。如减速器中的齿轮轴。l l轴按其轴线形状不同可分为：轴按其轴线形状不同可分为

24、：l1）直轴、）直轴、2）曲轴两类（）曲轴两类（本课程只介绍直轴）本课程只介绍直轴）l直轴按其外形不同分：直轴按其外形不同分：l1）光轴）光轴l2）阶梯轴）阶梯轴l此外，直轴还可以分为：此外，直轴还可以分为：l1）实心轴）实心轴l2）空心轴）空心轴（如燃气涡轮发动机的转子为空心）（如燃气涡轮发动机的转子为空心）l轴的各部分名称如下轴的各部分名称如下:l(1)轴颈一与轴承配合的轴段或轴上被支轴颈一与轴承配合的轴段或轴上被支l 承的部分，称为轴颈。承的部分，称为轴颈。l(2)轴头一与零件轮毂配合的部分称为轴头。轴头一与零件轮毂配合的部分称为轴头。l(3)轴肩一轴直径变化所形成的台阶称为轴肩轴肩一轴直径变化所形成的台阶称为轴肩l 轴肩由定位面和过度圆角组成。轴肩由定位面和过度圆角组成。l(4)轴环一两轴肩之间的轴向距离很小，且呈轴环一两轴肩之间的轴向距离很小，且呈l 环状的轴段称为轴环。环状的轴段称为轴环。l(5)轴身一联接轴头与轴颈的部分称为轴身。轴身一联接轴头与轴颈的部分称为轴身。l 轴的结构取决于轴上零件的布置和固定方式、轴的结构取决于轴上零件的布置和固定方式、轴承的类型和尺寸、制造和装配工艺、安装位置轴承的类型和尺寸、制造和装配工艺、安装位置和要求、受力情况等条件。轴的结构由于受上述和要求