机械设计文件第11章第十一章

1、第11章 联轴器和离合器11-1联轴器11-2 离合器11-3 安全联轴器及安全离合器本章重点和难点： 1.掌握各种联轴器的工作原理、结构特点和适用范围。3.了解离合器的工作原理。 2.掌握联轴器的选用及校核。一、联轴器和离合器的定义：第11章 联轴器和离合器联轴器：把两根轴牢固的联接在一起,在工作过程中不能分离的零部件。简图如编号2、4。 离合器：根据工作需要，随时可将两轴联接或分离的零部件。 刚性.swf摩擦离合器.avi二、联轴器和离合器的功用： 1）联接作用：是把机器中的两根轴联接在起来,使之一同回转，以便传递动力和运动； 2）安全保护作用：有时联轴器和离合器也可作为一种安全保护装置，

2、以防止被联接件过载时而发生破坏。 联轴器和离合器已标准化，所以设计时，只需根据工作要求和条件来选择不同类型联轴器和离合器。 联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差，承载后的变形及温度变化的影响等，会引起两轴相对位置的变化，致使两轴不能保证严格的对中,会存在一定的位移或角度偏差。(a)轴向位移xx（b）径向位移yy（c）角位移aa(d） 综合位移 x、y、axay一、联轴器的类型11-1 联轴器联轴器可分为二大类型：1）刚性联轴器：无补偿能力的联轴器。凸缘联轴器套筒联轴器 它主要由刚性元件所组成，不能补偿两轴的相对位移和角度偏差。如凸缘联轴器、套筒联轴器等。2）挠性联轴器：具有补偿能力的联轴器。

3、它又可分为：b)无弹性元件的挠性联轴器：此种联轴器中无弹性元件，但能补偿两轴的相对位移和角度偏差，如十字滑块联轴器等。a)有弹性元件的挠性联轴器：此种联轴器中包含有弹性元件，能补偿两轴的相对位移和角度偏差，并具有吸收振动及缓和冲击的能力，如弹性套柱销联轴器等。 此外，还有一种联轴器称为安全联轴器：传递动力时，一旦过载，销钉被剪断，起到安全保护作用。二、常用联轴器的结构特点及适用范围无补偿能力的联轴器。如：凸缘联轴器如：套筒联轴器目前几乎不用1.刚性联轴器: 工作原理: 1）若为铰制孔用螺栓联接，则利用剪切和挤压进行运动和动力传递；凸缘联轴器:铰制孔用螺栓普通螺栓在结构上，它是由二个半联轴器及联

4、接螺栓所组成。2）若为普通螺栓联接，则利用接合面间摩擦力进行运动和动力传递；半联轴器半联轴器联接螺栓 结构特点: 1）构造简单、成本低，其次由于各元件都是由刚性的、金属材料制成,故可以传递较大的转矩；适合范围：1)低速、无冲击；2)轴的刚性大、对中性较好的轴；3)传递转矩较大。 2)安装时，对两轴的对中性能要求很高。当两轴存在一定偏差时，就会在机件内部产生很大的附加载荷，使工作情况恶化。铰制孔用螺栓普通螺栓2.无弹性元件的挠性联轴器a.十字滑块联轴器特点：1)当转速过高时，中间盘的偏心将会产生较大的离心力，加速工作面的磨损，并给轴和轴承带来较大的附加动载荷，故它只宜用于低速、无剧烈冲击的场合（

5、n250r/min )。中间盘工作原理: 它是由二个半联轴器及中间盘组成,利用三个零件侧面的挤压进行运动和动力传递。2)由于中间盘可以移动，故它具有一定的补偿能力，即允许较大的径向位移，较小的角位移。半联轴器半联轴器十字滑块.swfb. 滑块联轴器特点：1)由于中间滑块是用非金属材料制成,如夹布胶木或尼龙，故强度低，传递转矩较小；工作原理：在结构上，它是由二个半联轴器及中间滑块所组成,其工作原理与十字滑块联轴器相同。中间滑块2)由于中间滑块是非金属材料制成，重量轻又有弹性，故允许的转速较高，且具有一定的补偿能力。只宜用于小功率，高转速，无剧烈冲击的场合半联轴器半联轴器滑块联轴器.exec.齿轮

6、联轴器 在结构上，是由两个半联轴器外齿轮，两个半外壳内齿轮及联接螺栓所组成，其中两半联轴器外齿轮分别与主动轴和从动轴通过键联接，外壳与半联轴器通过内、外齿的相互啮合而相联。工作原理:工作时 ，主要是利用多个轮齿间的啮合作用进行运动和动力传递,故传递功率大，承载能力大。半联轴器外齿轮半联轴器外齿轮半外壳内齿轮半外壳内齿轮联接螺栓1)齿廓轮齿间留有较大的齿侧间隙，且外齿轮的齿顶做成球面，球面中心位于齿轮的轴线上，故能补偿两轴的较大综合偏差。 2)由于多个轮齿相互啮合，故能传递较大的转矩，但结构较复杂，制造较困难，在重型机器和起重设备中应用较广。 特点：d. 万向联轴器工作原理:在结构上，它主要是由

7、两个叉形接头和一个中间十字架所组成。工作时,利用上述三者的联接作用进行运动和动力传递。特点：1) 由于被联接两轴的夹角可允许很大，故能补偿很大的两轴角度偏差。 2)当主动轴作等速转动时，从动轴将在某一范围内（1cos21/cos)作周期性的变速转动，故在传动中引起附加动载荷。主动轴从动轴 为了使1 2，万向联轴器必成对使用，且满足下述二个条件:（1）安装时必须保证O1轴、O2轴与中间轴之间的夹角相等,即1 = 2 ；（2）中间轴的两端的叉形接头应在同一平面内。适用范围:常用于两轴存在较大角度偏差的场合。双万向节1.exe3.有弹性元件的挠性联轴器：a. 弹性套柱销联轴器工作原理:在结构上，它是

8、由二个半联轴器及联接螺栓所组成，但联接螺栓外表上套有弹性元件（即弹性圈）。其工作原理与铰制孔用的凸缘联轴器相同。 特点：1)结构比较简单，制造容易，弹性圈更换方便； 2)由于存在弹性元件，具有一定的补偿两轴相对偏差的能力； 3)由于存在弹性元件，具有减振、缓冲性能。适用范围:多用于频繁正、反转，较大冲击，振动，转速较高，中小功率的场合。弹性柱销联轴器 适用范围:常用于频繁正、反转，转速较高，中等冲击，中小功率的场合。但这种联轴器不宜用于重载和具有强烈冲击、振动的场合。特点：1)结构简单，安装与制造方便，耐久性好；工作原理:在结构上，与弹性套柱销联轴器极为相似，只是将联接螺栓改为了弹性柱销。其工

9、作原理与铰制孔用的凸缘联轴器相同。 2)由于存在弹性元件，也有吸振、缓冲和补偿较大轴向偏差的能力。有弹性件挠性联轴器有弹性元件挠性联轴器梅花形弹性联轴器轮胎联轴器膜片联轴器星形弹性联轴器 4.安全联轴器工作原理:不论何种形式,一旦过载，销钉即被马上剪断，起到安全保护作用。套筒式凸缘式特点:1)由于销钉材料性能的不稳定以及制造尺寸的误差等原因，致使工作精度不高；2)一旦销钉剪断后，不能自动恢复工作能力，必须停车更换销钉。但由于结构简单，维护方便，凸缘式在机器中常被采用。销钉选择1大多数联轴器已经标准化或规格化，一般设计者的任务就是选用联轴器及其校核，其步骤如下：选择联轴器的类型计算联轴器的计算转

10、矩进行必要的承载能力校核协调轴孔直径校核最大转速确定联轴器的型号三、联轴器的选用及校核选择2选择联轴器的类型根据工作载荷的大小和性质、转速高低、工作环境等因素，选择联轴器的类型。其原则是:6)对有安全保护要求的轴，宜选用安全联轴器。1)低速、刚性大的短轴，可选用刚性联轴器；2)低速、刚性小的长轴，可选用无弹元件挠性联轴器；3)高速、振动和冲击的机械，可选用弹性元件挠性联轴器；4)传递转矩较大的重型机械，可选用齿式联轴器；5)轴线位置有较大变动的两轴，宜应选用万向联轴器；选择2计算联轴器的计算转矩K为工作情况系数，查表11-1确定。T为联轴器所传递的公称转矩，表11-1 工作情况系数K确定联轴器

11、的型号 按TcT，确定联轴器型号； 其中T为联轴器的许用转矩,可查表或手册确定。校核联轴器的最大转速 设联轴器的工作转速为n，为了安全可靠，应使联轴器的工作转速n不能超过联轴器许用的最高转速nmax，即：nnmax型号公称转矩Tn/(Nm)许用转速n/(r/min)轴孔直径*d1、d2、dz轴孔长度DAb质量m/kg转动惯量I/(kgm2)许用补偿量Y型J、J1、Z型径向y角向铁钢LL1LTL16.366008800920147118161.160.00040.21.510,11251712, (14)3220TL2165500760012,1495801.640.00116, (18), (

12、19)4230TL331.547006300 16,18,1962231.90.002 20, (22)523852TL46342005700 20,22,241062.30.004 (25), (28)6244TL512536004600 25,2813015.6388.360.0110.330,32, (35)826082TL625033003800 32,35,381600.026140, (42)11284112TL75002800360040,42,45, (48)1900.06查手册得弹性套柱销联轴器选择3协调轴孔直径 被联接两轴的直径和形状（圆柱或圆锥）可以相同,也可以不相同，但

13、直径必须在所选联轴器型号规定的范围内。轴孔长圆柱形孔（Y型）有沉孔的短圆柱形孔（J型）有沉孔的圆锥形孔（Z型）无沉孔的圆锥形孔（Z1型）联轴器轴孔形式与尺寸（摘自GB/T38522008） 型号公称转矩Tn/(Nm)许用转速n/(r/min)轴孔直径*d1、d2、dz轴孔长度DAb质量m/kg转动惯量I/(kgm2)许用补偿量Y型J、J1、Z型径向y角向铁钢LL1LTL16.366008800920147118161.160.00040.21.510,11251712, (14)3220TL2165500760012,1495801.640.00116, (18), (19)4230TL331

14、.547006300 16,18,1962231.90.002 20, (22)523852TL46342005700 20,22,241062.30.004 (25), (28)6244TL512536004600 25,2813015.6388.360.0110.330,32, (35)826082TL625033003800 32,35,381600.026140, (42)11284112TL75002800360040,42,45, (48)1900.06查手册得弹性套柱销联轴器选择36进行必要的校核(一般不需进行) 联轴器除了要满足转矩和转速的要求外，必要时还应对联轴器中的零件进行

15、承载能力校核，如对非金属元件的许用温度校核等。 例1:起重机用电动机驱动并联轴器联接。已知电动机功率P=10kW，转速n=960 r/min，电动机轴径d=40 mm，起重机外伸端直径为38mm。试选择联轴器的型号（参考有关手册）。解：1)选择联轴器的类型 由于转速较高，功率较小，为了防止冲击与振动，选择弹性套柱销联轴器。)计算联轴器的计算转矩查表11-1得，K=2.0型号公称转矩Tn/(Nm)许用转速n/(r/min)轴孔直径*d1、d2、dz轴孔长度DAb质量m/kg转动惯量I/(kgm2)许用补偿量Y型J、J1、Z型径向y角向铁钢LL1LTL16.36600880092014711816

16、1.160.00040.21.510,11251712, (14)3220TL2165500760012,1495801.640.00116, (18), (19)4230TL331.547006300 16,18,1962231.90.002 20, (22)523852TL46342005700 20,22,241062.30.004 (25), (28)6244TL512536004600 25,2813015.6388.360.0110.330,32, (35)826082TL625033003800 32,35,381600.026140, (42)11284112TL7500280

17、0360040,42,45, (48)1900.06查手册得弹性套柱销联轴器)确定联轴器的型号 查手册得，TL6弹性套柱销联轴器(铸钢材料)的许用转矩为250Nm，许用最大转速为3800r/min。)校核联轴器的最大转速n=960r/minnmax= 3800r/min其余计算(略)。)协调轴孔直径 电动机轴径d=40 mm（Y型,圆柱形），起重机外伸端直径为38mm （Y型,圆柱形）。 例2:在下列工况下，选择哪类联轴器较好?试举出一两种联轴器的名称。 (1)载荷平稳，两轴易于准确对中，同时希望联轴器寿命较长。 (2)载荷比较平稳，转速低，两轴具有一定程度的相对偏差。 (3)载荷不平稳、转速

18、较高，且具有中等冲击和振动。 (4)机器在运转过程中，载荷较平稳，但可能产生很大的瞬时过载，导致机器损坏。答:（1）凸缘联轴器 （2）滑块联轴器 或 十字滑块联轴器 （3）弹性柱销联轴器 或 弹性套柱销联轴器（4）安全联轴器 离合器是一种在机器运转过程中，可使两轴随时结合或分离的装置。11-2 离合器一、离合器类型 根据操作方式的不同,它可分为：（2）自动离合器：离合器能够自动进行接合或分离，不需要人来操纵。例如，安全离合器，当转矩超过允许值时，两轴即自动分离。（1）外力操纵式离合器：如机械操纵式、电磁操纵式、液压操纵式等。1、牙嵌离合器 :其工作原理是利用轮齿的啮合作用进行工作。 特点:牙嵌

19、离合器结构简单，外廓尺寸小，可靠性较好，结合后两半离合器没有任何相对滑动,故发热量小。二、常用离合器及其结构特点适用范围:只适宜在两轴的转速差较小或相对静止的情况下，否则，结合时齿与齿会发生强烈冲击，影响齿的寿命。1)单片式摩擦离合器:其工作原理是利用接合面间的摩擦力进行工作。 能传递的最大转矩为： Tmax=QfRmQ为两摩擦片之间的轴向压力；f为摩擦系数；Rm为平均半径。特点：1、能在两轴具有任何大小转速差的情况下进行结合。2、圆盘摩擦离合器2、能减少结合时的冲击和振动，实现平稳地结合。3、过载时，摩擦面间将发生打滑，可以避免其他零件损坏。 能传递的最大转矩为：式中：D1为外摩擦片的内径、D2为内摩擦片的外径Z为摩擦面数目、F为轴向压力摩擦离合器的工作过程一般分为:结合、工作和分离三个阶段。在结合和分离过程中，从动轴的转速低于主动轮的转速，因而两摩擦工作面间必将产生相对滑动，并引起摩擦片磨损和发热。为限制磨损和发热，应使结合面的压强p不超过许用压强p ，即2)多片式摩擦离合器3.电磁操纵的摩擦离合器接触环线圈