机械设计的基本与实践 项目11 其他常用零部件

项目10其他常用零部件10.1联轴器10.2离合器10.3弹簧10.1联轴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，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移与偏斜，如图所示，如果这些偏斜得不到补偿，将会在轴、轴承及联轴器上引起附加的动载荷，甚至发生振动。因此在不能避免两轴相对位移的情况下，应采用弹性联轴器或可移式刚性联轴器来补偿被联接两轴间的位移与偏斜。

联轴器的类型很多，根据是否包含弹性元件，可划分为刚性联轴器和弹性联轴器。弹性联轴器因有弹性元件，故可起到缓冲减振的作用，也可在不同程度上补偿两轴之间的偏移；根据结构特点不同，刚性联轴器又可分为固定式和可移式两类。可移式刚性联轴器对两轴间的偏移量具有一定的补偿能力，下面分别予以介绍。16.1.1固定式刚性联轴器（常用的有套筒式和凸缘式联轴器）一、套筒式联轴器套筒式联轴器是一个圆柱形套筒。它与轴用圆锥销或键联接以传递转矩，当用圆锥销联接时，则传递的转矩较小，当用键联接时，则传递的转矩较大。套筒式联轴器的结构简单，制造容易，径向尺寸小；但两轴线要求严格对中，装拆时需作轴向移动，适用于工作平稳，无冲击载荷的低速，轻载的轴。

套筒联轴器图(a)键联接(b)销联接2、凸缘联轴器

凸缘联轴器由两个带凸缘的半联轴器分别用键与两轴连接,并用螺栓将两个半联轴器组成一体。图(a)中两个半联轴器采用普通螺栓连接,螺栓与螺栓孔间有间隙,依靠联轴器两圆盘接触面间的摩擦传递转矩,用凸肩和凹槽对中；图(b)中两个半联轴器是采用铰制孔螺栓连接,用铰制孔螺栓对中,靠螺栓承受剪切和挤压来传递转矩,因而传递的转矩较大,但要铰孔,加工复杂。凸缘式联轴器的结构简单，使用维修方便，对中精度高，传递转矩大；但对所联两轴间的偏移缺乏补偿能力，制造和安装精度要求较高，故凸缘式联轴器适用与速度较低、载荷平稳、两轴对中性较好的情况。

凸缘联轴器(a)用凸肩和凹槽对中;(b)用铰制孔用螺栓对中10.1.2可移式刚性联轴器（这类联轴器具有可移性，故可补偿两轴间的偏移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振）。（1)十字滑块联轴器如下图所示,十字滑块联轴器是由两个开有凹槽的半联轴器1、3和一个两面都有凸出榫的中间滑块2(浮动盘)组成的。浮动盘的两凸榫互相垂直并分别嵌在两半联轴器的凹槽中,凸榫可在半联轴器的凹槽中滑动,利用其相对滑动来补偿两轴之间的偏移。其所允许的偏角位移α≤30′和径向位移y≤0.04d(d为轴的直径)。为避免过快磨损及产生过大的离心力,轴的转速不可过高。为了减少磨损、提高寿命和效率,在榫与凹槽间需定期施加润滑剂。十字滑块联轴器图a）平面图b）单件立体图a）b）（2）齿式联轴器齿式联轴器是由两个带有内齿及凸缘的外套筒2、3和两个带有外齿的内套筒1、4所组成。两个内套筒1、4分别用键与两轴联接，两个外套筒2、3用螺栓联成一体，依靠内外齿相啮合以传递转矩。由于外齿的齿顶制成椭球面，且保持与内齿啮合后具有适当的顶隙和侧隙，故在转动时，套筒1可有轴向、径向及角位移。工作时，轮齿沿轴向有相对滑动。为了减轻磨损，可由油孔注入润滑油，并在套筒间装有密封圈，以防止润滑油泄露。a）b）c）齿式联轴器图a）齿式联轴器结构b）齿形示意图c）位移补偿示意图齿式联轴器（3）万向联轴器万向联轴器是由两个叉形接头和一个十子销组成。十子销分别与固定在两根轴上的叉形接头用铰链联接，从而形成一个可动的联接。这种联轴器可允许两轴间由较大的夹角，而且在运转过程中，夹角发生变化仍可正常工作；但当夹角α过大时，传动效率明显降低，故夹角α最大可达35º～45º。若用单个万向联轴器联接轴线相交的两轴时，当主动轴以等角速度ω１回转时，从动轴的角速度ω2并不是常数，而是在一定的范围内变化，因而在传动过程中将产生附加的动载荷。为了改善这种状况，常将万向联轴器成对使用，组成双万向联轴器；但安装时应保证主、从动轴与中间轴间的夹角相等，且中间轴两端叉形接头应在同一平面内。这样便可使主、从动轴的角速度相等。万向联轴器的结构紧凑，维修方便，能补偿较大的位移，因而在汽车、拖拉机和金属车削机床中获得广泛应用。

10.1.3弹性联轴器（1）弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器的构造与凸缘联轴器相似,只是用套有弹性套的柱销代替了连接螺栓,如图所示。弹性套的变形可以补偿两轴的径向位移,并且具有缓冲和吸震作用。允许轴向位移为2～7.5mm；径向位移为0.2～0.7mm,偏角位移为30′～1°30′。（2）弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器是用尼龙柱销将两个半联轴器联结起来的,如图所示。这种联轴器,结构简单,维修安装方便,具有吸震和补偿轴向位移及微量径向位移和角位移的能力。弹性柱销与弹性套柱销联轴器均可用于经常正反转、启动频繁、转速较高的场合。3.轮胎式联轴器

轮胎式联轴器是利用轮胎状橡胶元件、用螺栓与两个半联轴器联接，轮胎环中的橡胶件与低碳钢制成的骨架硫化粘结在一起，骨架上的螺纹孔处焊有螺母，装配时用螺栓与两个半联轴器的凸缘联接，依靠拧紧螺栓在轮胎环与凸缘端面之间产生的磨檫力来传递转矩。这种联轴器的结构简单，装拆、维修方便，弹性强，补偿能力大，不需润滑，但承载能力不高，外形尺寸较大。10.2离合器离合器要求接合平稳，分离迅速彻底；操纵省力，调节和维修方便；结构简单，尺寸小重量轻，转动惯性小；接合元件耐磨和易于散热等。离合器的操纵方式除机械操纵外，有电磁、液压、气动操纵，已成为自动化机械中的重要组成部分。1.牙嵌离合器牙嵌离合器是一种啮合式离合器,如图所示。牙嵌离合器是由两个端面带牙的半离合器组成。其中一个半离合器固定在主动轴上；另一个半离合器用导键（或花键）与从动轴联接，并可由操纵机构使其作轴向移动，以实现离合器的分离与接合，它是靠牙的相互嵌合传递运动和转矩。为使两轴对中，在主动轴端的半离合器上固定一个对中环，从动轴可在对中环内自由转动。牙嵌离合器图1、2—半离合器3—导向平键4—对中环2.摩擦离合器摩擦离合器按摩擦面的多少分为单片式和多片式摩擦离合器。⑴单片式摩擦离合器。圆盘1紧固在主动轴上,圆盘2可以沿导向平键在从动轴上移动,移动盘3可使两圆盘接合或分离。在轴向压力FQ的作用下,两圆盘工作表面产生摩擦力,从而传递转矩。单片式摩擦离合器多用于传递转矩较小的轻型机械。⑵多盘摩擦离合器多盘摩擦离合器也称为多片式摩擦离合器，它主要由主动轴1、从动轴10、外套筒2、内套筒9、外摩擦盘4、内摩擦盘5、滑环7、曲臂压杆8、压板3、圆螺母6组成。外摩擦盘以其外齿插入主动轴上的外套筒内壁的纵向槽中，盘的内壁不与任何零件接触，故盘可与主动轴1一起回转，并可在轴向力推动下沿轴向移动；内摩擦盘以其孔壁凹槽与从动轴上的内套筒的凸齿相配合，而盘的外缘不与任何零件接触，故盘可与从动轴一起回转，也可在轴向力推动下沿轴向移动。另外在内套筒上开有三个纵向槽，其中安置了可绕销轴转动的曲臂压杆；当滑环7向左移动时，曲臂压杆通过压板将所有内、外摩擦盘压紧在调节螺母上，离合器处于接合状态。螺母可调节摩擦盘之间的压力。内摩擦盘可作成碟形，当承压时，可被压平而与外盘很好贴紧；松脱时，由于内盘的弹力作用，可以迅速与外盘分离。

a）多盘摩擦离合器结构图b）外摩擦盘c）平板形内摩擦盘d）碟形内摩擦盘1—主动轴2—外套3—压板4—外摩擦盘5—内摩擦盘6—螺母7—滑环8—曲臂压杆9—套筒10—从动轴多片式摩擦离合器（3）定向离合器（只能传递单向转矩，反方向时能自动分离。）下图所示为滚柱式定向离合器。它由星轮1、外圈2、滚柱3和弹簧顶杆4等组成。滚柱数目一般为3~8个,每个滚柱都被弹簧顶杆以不大的推力向前推进而处于半楔紧状态。当星轮1为主动件并作顺时针(如图示)回转时,滚柱受到摩擦力的作用将被楔紧在槽内,带动外圈2与星轮一起回转,离合器处于接合状态;反之,当星轮反向回转时,滚柱在摩擦力作用下被推到楔形槽较宽的空间,离合器处于分离状态，星轮空转。若星轮与外圈同时作顺时针回转,当外圈转速大于星轮转速,则离合器处于分