第8章-轴与联轴器

第8章轴与联轴器本章要求：掌握基本概念与基本常识即可18.1轴轴：长度与横截面直径比大于3的零件（细长形）轴的分类传动轴转轴：心轴：工作时既承受弯矩又承受转矩。机器中最常见的轴，通常简称为轴。用来支承转动零件，只承受弯矩而不传递转矩。用于传递转矩而不承受弯矩，或所承受的弯矩很小的轴。按照它的承载情况分类2轴的分类等截面轴：根据轴线的形状的不同：直轴曲轴挠性钢丝轴阶梯轴3碳素钢——常用45#，正火调质合金钢——1、多用于有特殊要求的轴；

2、钢的种类和热处理对弹性模量的影响较小；

3、对应力集中敏感，更应从结构上避免或减小应力集中。

注意：①采用合金钢或热处理并不能提高轴的刚度。

②轴的热处理和表面强化可提高轴的疲劳强度。

具体见表8-1

8.1.1轴的材料及其选择4轴必须有确定的尺寸、结构和材料，这是设计轴的三要素，轴的设计主要从这三个方面来考虑8.1.2轴的结构设计5轴的结构设计原则：1).确定轴径d后,按阶梯形状逐步增大轴的直径(或减小直径)2).便于确定零件在轴上的轴向位置3).轴的加工工艺性要好4).便于轴上零件的装配5).便于轴本身轴向位置的固定1.轴上零件的轴向固定（1）轴肩和轴环6（2）套筒（3）圆螺母与弹性挡圈73.轴向和周向同时固定a.过盈配合2.轴上零件的周向固定键联接c.销钉联接b.紧定螺钉82.装配工艺性1.加工工艺性8.1.3良好的结构工艺性98.1.4轴的强度计算1.按许用扭剪应力计算轴径(估算)2.按弯曲、扭转做和强度条件计算（验算）3.轴的刚度计算υ[υ]θ[θ]φ[φ]查表按材力公式计算10联轴器联轴器用于将两轴联接起来并传递扭矩的部件，亦有时兼作过载安全保护作用。联轴器是一种固定联接装置，在机器正常运转时是不能随意脱开的，要脱开必须停机拆卸。8.2联轴器特点：两轴分离时，必须停机。功用：1、用于联接轴与轴，以传递运动与转矩；

11从结构上具有适应一定范围的相对位移的性能2、补偿所联两轴的相对位移；制造及安装误差、变形、温度变化不能保证严格的对中轴向位移径向位移角位移综合位移3、可用作安全装置；

4、吸振、缓冲。12联轴器类型按结构特性分：1、刚性联轴器：适用于两轴能严格对中，并在工作中不发生相对位移的地方，如凸缘联轴器。2、挠性联轴器：适用于两轴有偏斜或工作中有相对位移的地方挠性联轴器又可分为：1）无弹性元件：只起补偿偏移及位移作用，因无弹性元件无缓冲及减振作用可补偿偏移及位移具有缓冲减振功能2）有弹性元件：弹性元件通过变形（弹性联轴器）定刚度变刚度133、联轴器型号的选择及其计算

很多类型的联轴器都已标准化，凡已标准化的联轴器型号、公称扭矩（或许用扭矩）、轴孔形式及其直径范围、最大补偿量（轴向、径向、角向）、质量、转动惯量及允许的环境温度范围等数据，均可由联轴器样本或机械设计手册查取。

⑴联轴器的类型与型号选择

联轴器选择主要根据计算转矩、工作转速、轴径、轴头结构、被联接两轴轴线最大偏移量、工作状况及环境温度等条件，合理地确定联轴器的类型、型号等。

⑵联轴器计算转矩的计算由于联轴器工作中会受到动力机、工作机特性及其载荷状况等引起的附加转矩，以及起动频率引起的附加转矩作用；同时具有非金属弹性元件的挠形联轴器会因温度变化的影响而降低材料的强度等。因此，在选择联轴器时不能直接采用理论转矩，而是应使用考虑上述因素影响后的计算转矩进行选择。计算扭矩可按下式计算：计算转矩工作情况系数，查表15-2联轴器传递的标称转矩所选联轴器的许用转矩14几种常用的联轴器⒈刚性联轴器的性能特点与应用场合

刚性联轴器不具有补偿被联接两轴轴线的相对偏移的能力，也不具备缓冲减震性能；但刚性联轴器的结构简单、价格便宜。适用于载荷平稳、转速稳定、轴的刚性较大、且能保证被联接两轴轴线相对偏移极小的情况下。⒉刚性联轴器的常用种类、结构与特点一、刚性联轴器①凸缘式联轴器15§2几种常用的联轴器⒉刚性联轴器的常用种类、结构与特点②套筒联轴器③夹壳式联轴器16二、挠性联轴器1、挠性联轴器的性能特点与应用场合

挠性联轴器具有对被联接两轴轴线相对偏移的补偿能力，最大补偿量随型号的不同而异。凡被联接两轴的同轴度不易保证的场合，都应选用挠性联轴器。

无弹性元件挠性联轴器的承载能力大，但不具备缓冲减震性能，在高速或转速不稳定或正反转时，有冲击和噪声。适用于低速、中载、转速平稳的场合。

非金属弹性元件挠性联轴器在转速不稳定时具有很好的缓冲减震性能；但由于非金属（橡胶、尼龙等）弹性元件强度低、寿命短、承载能力小和耐受高、低温性能差，故而今是用于高速、轻载和常温的场合。

金属弹性元件挠性联轴器除具有较好的缓冲减震性能外，且承载能力较大。适用于速度和载荷变化较大及高温或低温场合。17二、挠性联轴器2、挠性联轴器的常用种类、结构与特点

⑴十字滑块联轴器十字滑块联轴器是无弹性元件的挠性联轴器，具有较好的补偿两轴相对偏移的能力、承载能力大；但不具备缓冲减震性能。适用于轴的刚度较大、中载、低速且无剧烈冲击的场合。动画218二、挠性联轴器2、挠性联轴器的常用种类、结构与特点

⑴齿轮联轴器齿轮联轴器是无弹性元件的挠性联轴器，具有较好的补偿两轴相对偏移的能力、承载能力大；但不具备缓冲减震性能、齿轮啮合处需润滑、结构复杂、造价高。适用于中载、低速场合。19⑵滚子链联轴器滚子链联轴器也是一种无弹性元件的挠性联轴器。具有结构简单、装拆方便、效率高，并具有一定的补偿两轴相对偏移能力；但在高速、转速不稳定或正反转时有冲击噪声，不具备缓冲减震能力，不能承受轴向力等。适用于高温、多尘、油污、及潮湿等恶劣环境下工作。20⑶万向联轴器万向联轴器用于两轴有很大角向位移的场合，最大角向补偿两可达35°～45°。常用在汽车、拖拉机和机床等行业。⑷弹性套柱销联轴器结构与凸缘联轴器相似，不同的是用非金属弹性套的柱销取代联接螺栓。它依靠弹性套的弹性变形来缓冲减震和补偿被联量轴的相对偏移。适用于起动频繁、载荷变化但载荷不很大的场合。21⑶万向联轴器

万向联轴器用于两轴有很大角向位移的场合，最大角向补偿两可达35°～45°。常用在汽车、拖拉机和机床等行业。⑷弹性套柱销联轴器结构与凸缘联轴器相似，不同的是用非金属弹性套的柱销取代联接螺栓。它依靠弹性套的弹性变形来缓冲减震和补偿被联量轴的相对偏移。适用于起动频繁、载荷变化但载荷不很大的场合。单向、双向22⑸弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器使用聚酰胺柱销置于两半联轴器的凸缘孔中以实现两者联接而成的。聚酰胺有一定的弹性，可缓冲减震，并通过其变形以补偿被联两轴的相对偏移。其主要是用于载荷与速度变化的场合。23⑹蛇形弹簧联轴器蛇形弹簧联轴器由半联轴器1和7、及在齿间安装的6～8组矩形截面弹簧2组成。这种联轴器对被联两轴的相对偏移补偿量大，但结构、制造工艺复杂，成本高。适用于重载和工况较恶劣的场合。

24⑺轮胎式联轴器轮胎式联轴器是一种非金属弹性元件挠性联轴器。由主、从动半联轴器、轮胎环、内压板（或外压板）及紧固螺栓组成。这种联轴器对被联两轴的相对偏移补偿量大，适用于潮湿、多尘、起动频繁、正反转、冲击载荷较大等工况较恶劣的场合。缺点是径向尺寸较大。

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三、安全联轴器

安全联轴器在结构上的特点是存在一个保险环节（如销钉、可动联接等），该保险环节只能承受某一限定载荷。当实际载荷超过事前限定的数值时，保险环节就发生变化，截断运动和动力的传递，从而保护机器的其余部分不致被破坏，即起安全保护作用。

销钉剪断式联轴器的结构类似凸缘联轴器，只是用特制的销钉取代螺栓。当载荷超过限定值时，销钉被剪断，扭矩的传递被截止。该安全联轴器结构简单，但在更换销钉时必须停机操作，也不能补偿被联两轴的相对偏移。故不