第15章 轴间连接

1、 联轴器、离合器的类型和应用联轴器、离合器的类型和应用 刚性联轴器刚性联轴器第第1515章章 轴间连接轴间连接联联轴轴器器和和离离合合器器 无弹性元件挠性联轴器无弹性元件挠性联轴器 牙嵌离合器牙嵌离合器 摩擦式离合器摩擦式离合器 超越离合器超越离合器 有弹性元件挠性联轴器有弹性元件挠性联轴器 安全离合器安全离合器第一节第一节 概述概述用于用于将两根轴连接在一起，使它们一起旋转，并传递扭矩将两根轴连接在一起，使它们一起旋转，并传递扭矩 功功 用用 联轴器和离合器的区别联轴器和离合器的区别 用联轴器连接的两轴，只有在机器停车后，经过拆卸才用联轴器连接的两轴，只有在机器停车后，经过拆卸才能把它们分离

2、；能把它们分离； 用离合器连接的两轴，在机器工作中就能方便地使它用离合器连接的两轴，在机器工作中就能方便地使它们分离或接合。们分离或接合。 分分 类类挠性联轴器挠性联轴器刚性联轴器刚性联轴器固定式联轴器固定式联轴器移动式联轴器移动式联轴器联轴器联轴器刚性联轴器刚性联轴器 联轴器分类：联轴器分类：挠性联轴器挠性联轴器 齿轮联轴器齿轮联轴器 十字滑块联轴器十字滑块联轴器万向联轴器万向联轴器 簧片联轴器簧片联轴器蛇形弹簧联轴器蛇形弹簧联轴器弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器梅花形弹性联轴器梅花形弹性联轴器轮胎式联轴器轮胎式联轴器凸缘联轴器凸缘联轴器 套筒联轴器套筒联轴器 夹

3、壳式联轴器夹壳式联轴器 剪销式安全联轴器剪销式安全联轴器 (刚性固定式刚性固定式)要求两轴严格对中，要求两轴严格对中，工作时两轴不能移动。工作时两轴不能移动。无弹性元件无弹性元件挠性联轴器挠性联轴器 允许两轴有一定位移允许两轴有一定位移, ,靠运靠运动副组成得动联接补偿轴的动副组成得动联接补偿轴的偏移。偏移。金属弹性元件联轴金属弹性元件联轴器器靠金属弹性元件的变靠金属弹性元件的变形补偿两轴的偏移形补偿两轴的偏移非金属弹性元件联轴器非金属弹性元件联轴器利用非金属弹利用非金属弹性元件的变形性元件的变形补偿轴的偏移补偿轴的偏移。 强度高，承载能力大强度高，承载能力大,E,E大且大且稳定稳定, ,受受

4、T T影响小影响小, ,但成本高。但成本高。 E E变化范围大变化范围大, ,阻尼效应好阻尼效应好, ,重量轻重量轻, ,成本成本低低, ,但强度低但强度低, ,承载能力小承载能力小, ,寿命较短。寿命较短。 1 1、套筒联轴器、套筒联轴器用一套筒通过销或键与两轴联接用一套筒通过销或键与两轴联接特点特点一一. . 刚性联轴器刚性联轴器两轴对中性好两轴对中性好, ,工作平稳工作平稳, ,经常正反转的小功率传动场合经常正反转的小功率传动场合应用应用圆锥销联接圆锥销联接平键联接平键联接结构结构径向尺寸小，结构简单，制造容易，但拆装时需沿轴向移动径向尺寸小，结构简单，制造容易，但拆装时需沿轴向移动较大

5、的距离，且只能联接两轴直径相同的圆柱形轴端较大的距离，且只能联接两轴直径相同的圆柱形轴端第二节第二节 联轴器联轴器2 2、夹壳联轴器、夹壳联轴器两个纵向剖分的半圆筒形的夹壳组成的，并用两个纵向剖分的半圆筒形的夹壳组成的，并用螺栓锁紧螺栓锁紧结构结构应用应用剖分结构剖分结构, ,装拆方便装拆方便, ,联接联接两轴直径相同的圆柱形轴端两轴直径相同的圆柱形轴端低速、工作平稳的场合低速、工作平稳的场合特点特点3 3、凸缘联轴器、凸缘联轴器结构结构由两个带毂的圆盘并用螺栓联接以实现两轴由两个带毂的圆盘并用螺栓联接以实现两轴的联接的联接特点特点结构简单并能传递较大的转矩，应用最广泛结构简单并能传递较大的转

6、矩，应用最广泛用凸肩和凹槽对中用凸肩和凹槽对中用铰制孔螺栓对中用铰制孔螺栓对中 由于制造、安装误差或工作时零件的变形等原因，被连接的两由于制造、安装误差或工作时零件的变形等原因，被连接的两轴不一定都能精确对中，因而两轴之间会出现一定的偏差。若用轴不一定都能精确对中，因而两轴之间会出现一定的偏差。若用刚性联轴器连接将引起附加动载荷，刚性联轴器连接将引起附加动载荷，要求联轴器或离合器从结要求联轴器或离合器从结构上适应各种形式的偏移，以保证正常工作。构上适应各种形式的偏移，以保证正常工作。两轴线允许的相对位移有两轴线允许的相对位移有: : 轴向、径向、角度、综合轴向、径向、角度、综合y y x xy

7、 y轴向轴向x x结构：有两个端面都带有凸牙和凹槽的半联轴器。为便于两轴对中，左边半联轴器中装有定中环，并有螺钉固定，右边的轴伸入该环内。允许1.dehabDD0D1 二二. . 无弹性元件挠性联轴器无弹性元件挠性联轴器（刚性可移式联轴器）2.2.十字滑块联轴器十字滑块联轴器结构结构：两个端面开有径向凹槽的半联轴器，两端各具有凸榫的：两个端面开有径向凹槽的半联轴器，两端各具有凸榫的中间滑块，且两端榫头互相垂直，嵌入凹槽中，构成移动副。中间滑块，且两端榫头互相垂直，嵌入凹槽中，构成移动副。优缺点：优缺点：结构简单、制造容易。滑块因偏心产生离心力和磨损，并给轴和轴结构简单、制造容易。滑块因偏心产生

8、离心力和磨损，并给轴和轴承带来附加动载荷。承带来附加动载荷。适用范围适用范围：径向偏移径向偏移y较大较大,T大大,无冲击无冲击,低速传动的两轴联接，低速传动的两轴联接， 3030, , y y0.04d0.04d，n300 r/min n300 r/min y y工作原理工作原理：当两轴存在不对中和偏斜时，滑块将在凹槽内滑动：当两轴存在不对中和偏斜时，滑块将在凹槽内滑动 二二. . 无弹性元件挠性联轴器无弹性元件挠性联轴器（刚性可移式联轴器）设计：潘存云作用：作用：用于传递两相交轴之间的动力和运动，而且在传动用于传递两相交轴之间的动力和运动，而且在传动过程中，两轴之间的夹角还可以改变。过程中，

9、两轴之间的夹角还可以改变。应用：应用：广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。单万向联轴器单万向联轴器3.3.万向联轴器万向联轴器组成：组成：两个叉形接头、两个叉形接头、 中间十中间十字轴字轴 、轴销、轴销(在十字轴里在十字轴里) 两传动轴末端各有一个叉形支两传动轴末端各有一个叉形支架，用铰链与中间的架，用铰链与中间的“十字形十字形”构件相联，构件相联，“十字形十字形”构件的构件的中心位于两轴交点处，中心位于两轴交点处，轴间角轴间角为为 =045（1 1）单万向联轴器的结构特点：）单万向联轴器的结构特点：特点：特点： 允许两轴间有较大的允许两轴间有较大的角偏

10、移角偏移,max=3545(但但)； 运转中运转中变化也能工作，但瞬变化也能工作，但瞬时传动比变化，且时传动比变化，且12； 径向尺寸小。径向尺寸小。缺点缺点: 当主动轴角速度当主动轴角速度1为常数时，从动轴的角速度为常数时，从动轴的角速度2在一在一定范围内定范围内(1cos2 1/cos)变化，变化，引起附加动载荷。引起附加动载荷。 常将万向联轴器成对使用常将万向联轴器成对使用双万向联轴器双万向联轴器（2）双万向联轴器双万向联轴器将两个单万向联轴器串联使用，将两个单万向联轴器串联使用，构成双万向联轴器。构成双万向联轴器。为使为使2=1，安装要求安装要求 主动、从动、中间三轴共面；主动、从动、

11、中间三轴共面；主动轴、从动轴的轴线与中间轴主动轴、从动轴的轴线与中间轴的轴线之间的夹角应相等；的轴线之间的夹角应相等； 中间轴两端的叉面应在同一平面内。中间轴两端的叉面应在同一平面内。C2121C这时这时,中间轴转速仍不均匀中间轴转速仍不均匀,但因惯性不大但因惯性不大,产生的动载荷也不大。产生的动载荷也不大。(3) 小型双万向联轴器小型双万向联轴器 结构如图所示，通常采用合金钢制造。结构如图所示，通常采用合金钢制造。AAA-AAAAA部分动画引自：机械设计基础，王春香等，地震出版社，2003机械设计基础CAI电子教案，潘存云等，高等教育出版社，20034.齿式联轴器齿式联轴器组成：组成：它由两

12、个带有内齿及凸缘的外壳和两个带有外齿的半联它由两个带有内齿及凸缘的外壳和两个带有外齿的半联轴器组成。两个外壳用螺栓连接，两个内套筒分别用键与轴器组成。两个外壳用螺栓连接，两个内套筒分别用键与两轴连接，依靠内、外齿相互啮合传递转矩。两轴连接，依靠内、外齿相互啮合传递转矩。特点：特点：齿形为渐开线齿形为渐开线,20,一般一般Z=3080； 外齿齿顶制成椭球面外齿齿顶制成椭球面,且与内齿啮合后有适当的顶隙和侧且与内齿啮合后有适当的顶隙和侧隙，所以有良好的综合位移补偿能力。隙，所以有良好的综合位移补偿能力。 外壳内贮油，以便润滑啮合齿轮；外壳内贮油，以便润滑啮合齿轮； 因啮合传动，传递转矩大；因啮合传

13、动，传递转矩大； 安装精度要求不高，安装精度要求不高，但结构复杂，制造困难，但结构复杂，制造困难，成本高，主要用于起重成本高，主要用于起重机、轧钢机等重型机械机、轧钢机等重型机械中。中。R鼓形齿R1Ra直齿齿式联轴器5.结构：结构：一条公用的双排链与两个齿数相一条公用的双排链与两个齿数相同的并列链轮相啮合，来实现两半联轴同的并列链轮相啮合，来实现两半联轴器的连接。为改善润滑并防止污染，一器的连接。为改善润滑并防止污染，一般将联轴器密封在罩壳内。般将联轴器密封在罩壳内。特点：特点：结构简单，尺寸紧凑，质量小，结构简单，尺寸紧凑，质量小，装拆方便，具有一定的位移补偿能力装拆方便，具有一定的位移补偿

14、能力（径向位移，小的角位移）。不宜用于（径向位移，小的角位移）。不宜用于逆向传动、频繁起动、高速传动及强烈逆向传动、频繁起动、高速传动及强烈冲击的工作场合。冲击的工作场合。以上各种联轴器的共同特点：以上各种联轴器的共同特点：1）刚性零件，）刚性零件，缺乏缓冲吸振能力；缺乏缓冲吸振能力；2）有相对滑动的零件）有相对滑动的零件 磨损磨损间隙间隙，当载荷、，当载荷、速度变化时，引起冲击；速度变化时，引起冲击；3）零件间的摩擦阻力随载荷的增加而增加，当）零件间的摩擦阻力随载荷的增加而增加，当阻力达到一定程度时，零件移动困难阻力达到一定程度时，零件移动困难附加动附加动载荷。载荷。要求这类联轴器摩擦表面硬

15、度高，且需润滑以要求这类联轴器摩擦表面硬度高，且需润滑以减少摩擦阻力。减少摩擦阻力。三三. 金属金属弹性元件挠性联轴器弹性元件挠性联轴器主要特点：主要特点：补偿两轴偏移，偏斜，缓补偿两轴偏移，偏斜，缓冲、吸振，减小轴的扭转振动冲、吸振，减小轴的扭转振动。应用：应用：频繁启动、变载、常正反转动，频繁启动、变载、常正反转动，两轴不能严格对中的场合。两轴不能严格对中的场合。常用的有：常用的有：蛇形弹簧联轴器蛇形弹簧联轴器 ，簧片联，簧片联轴器。轴器。特性：特性：联轴器受联轴器受T后，被联接两轴将因弹性元件的变形而产生后，被联接两轴将因弹性元件的变形而产生相应的扭转角相应的扭转角。 定刚度定刚度与与T

16、成正比关系的弹性元件为定刚度，成正比关系的弹性元件为定刚度， 变刚度变刚度与与T不成正比的为变刚度。不成正比的为变刚度。 金属材料的弹性元件由于其结构不同，可有变刚度的与金属材料的弹性元件由于其结构不同，可有变刚度的与定刚度的两种。定刚度的两种。1. 弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器四四. .非非金属金属弹性元件挠性联轴器弹性元件挠性联轴器结构特点：结构特点：外观与凸缘联轴器相似，用带橡胶弹性套的柱外观与凸缘联轴器相似，用带橡胶弹性套的柱销联接两个半联轴器。销联接两个半联轴器。结构简单，成本低，结构简单，成本低，允许综合偏移允许综合偏移,Ac圆柱孔圆柱孔圆锥孔圆锥孔非金属材料的弹性元件都是变刚

17、度的非金属材料的弹性元件都是变刚度的,常用非金常用非金属材料的刚度多随载荷的增大而增大，故缓冲属材料的刚度多随载荷的增大而增大，故缓冲性好，特别适用于工作载荷有较大变化的机器。性好，特别适用于工作载荷有较大变化的机器。注：为补偿较大的轴向位移注：为补偿较大的轴向位移,安装时要留出间隙；设安装时要留出间隙；设计时要留出距离计时要留出距离A，以便更换橡胶圈时不必拆开两轴，以便更换橡胶圈时不必拆开两轴且缓冲、吸振。且缓冲、吸振。应用：应用：启动频繁启动频繁,变载下工作的轴联接；工作温度变载下工作的轴联接；工作温度t=-2050；圆周速度圆周速度Vmax30m/s；确保无油和其它有害于橡胶的介质。；确

18、保无油和其它有害于橡胶的介质。材料：材料：半联轴器半联轴器HT200,ZG270-500,或或35钢钢 柱销柱销35钢，正火处理钢，正火处理 弹性套弹性套天然橡胶或合成橡胶天然橡胶或合成橡胶2. 弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器结构：结构：用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔中凸缘的孔中,两侧加挡板（以防柱销滑出）两侧加挡板（以防柱销滑出） 。尼龙销尼龙销挡板挡板cc销与挡板之间留有销与挡板之间留有间隙间隙特点：特点：结构简单结构简单,制造容易制造容易,维护方便维护方便,传传递递T大大,能补偿较大的轴向位移，并允许能补偿较大的轴向位移，并允许微量的径向位移和角位

19、移。微量的径向位移和角位移。缓和冲击、缓和冲击、吸收振动吸收振动,但对温度敏感但对温度敏感,不宜用于高温。不宜用于高温。应用：应用：适用于正反向变化多，适用于正反向变化多，启动启动 频繁的高速轴。频繁的高速轴。代替弹性代替弹性套柱销联轴器，传递大的套柱销联轴器，传递大的T。允许偏移量：允许偏移量：y0.150.25mm, =30工作温度：工作温度： t= -2060 n8000 r/min3. 梅花形弹性联轴器梅花形弹性联轴器 特点：特点：结构简单，价格低，有良好的补偿位移和减振能力。结构简单，价格低，有良好的补偿位移和减振能力。 允许偏移量：允许偏移量：y0.51.8mm, x1.25mm,

20、 =12 允许外缘速度：允许外缘速度：铸铁铸铁V=3050m/s；铸钢铸钢V=60m/s; 锻钢锻钢V=100120m/s 。组成：组成：将梅花形弹性元将梅花形弹性元件置于两半联轴器的凸件置于两半联轴器的凸爪之间爪之间,工作时弹性件工作时弹性件受挤压并传递转矩。受挤压并传递转矩。弹性元件材料：丁腈橡弹性元件材料：丁腈橡胶，聚氨脂，尼龙等。胶，聚氨脂，尼龙等。4. 轮胎式联轴器轮胎式联轴器 组成：组成：轮胎状弹性元件轮胎状弹性元件 、加紧板、加紧板 、两半联轴器、两半联轴器 、螺钉、螺钉特点：特点：富有弹性，消振能力强，扭转刚度小，但径向尺寸较富有弹性，消振能力强，扭转刚度小，但径向尺寸较大，过

21、载时产生附加轴向载荷。大，过载时产生附加轴向载荷。允许偏移量：允许偏移量：y0.01D, x0.02D, =512 (D为轮胎外径)应用：应用：起动频繁，正反转向，起动频繁，正反转向，nmax=5000r/min，冲击大的，冲击大的两轴联接。两轴联接。联轴器大都已经标准化了，可直接选用联轴器大都已经标准化了，可直接选用选联轴器或离合器的类型选联轴器或离合器的类型转矩转矩转速转速轴径轴径确定型号与规格确定型号与规格根据工作条件根据工作条件 第三节第三节 联轴器联轴器的选择的选择1.类型选择：根据机器工作条件、特点、位移量、工作温度根据机器工作条件、特点、位移量、工作温度 等，结合各类联轴器的性能选择。等，结合各类联轴器的性能选择。选用原则：选用原则：低速，刚性大的短轴低速，刚性大的短轴刚性固定式联轴器刚性固定式联轴器 转速低，刚性小的