10-轴联轴器离合器

2010-9-5 第十章 轴、联轴器、离合器 8
一、轴的材料及其选择
1. 轴材料的设计考虑
根据轴的工作能力(强度、刚度、振动稳定性、 耐磨性)要求 实现这些要求所采用的热处理方式 制造工艺 经济合理
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第十章 轴、联轴器、离合器
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一、轴的材料及其选择
2. 轴的常用材料
① 碳素钢
应力集中敏感性小，价格低廉，应用广。 优质碳素结构钢：35、45、50钢，调质、正火处理 普通碳素结构钢：Q235、Q275(不重要或受力较小的传动轴)
轴和装在轴上的零件有准确的轴向工作位置，便于装拆和调整； 轴应有良好的加工工艺性。
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二、轴的结构设计
（一）轴的外形结构
例：一级圆柱齿轮减速机
轴的外形结构尽可能简单，加工方便、热处理不易变形，减少应力 集中，提高轴的疲劳强度。
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第十章 轴、联轴器、离合器
2. 联轴器、离合器的区别 3. 联轴器、离合器的设计
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第二节 轴
轴的重要性
轴系中的重要零件 涉及到回转精度、强度、刚度、热变形、振动稳 定性、结构工艺构密切联系起来考虑。 包括：选定轴的材料、确定结构、计算强度和刚 度，对于高速运转的轴，有时还要计算振动稳定 性，并绘制轴的零件工作图。
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三、轴的强度计算
轴的最小直径设计公式
P 9.55×106 P / n 3 d ≥3 = C n 0.2[τT ] (10 2)
C —随许用切应力变化的系数， 大小决定于所选用的轴的材料和载荷的性质。
表10－2列出几种常用材料的许用切应力和C值
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三、轴的强度计算
轴的设计中，常用的三种步骤（p259）
1. 一般形状不甚复杂的轴
从已知条件直接进行结构设计 进行必要的校核计算， 画出轴的零件工作图
2.
用来传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小的传动轴
按许用切应力计算轴径， 进行轴的结构化 确定轴的最终形状和尺寸
键 销钉 紧钉螺钉 过盈配合 套筒弹性力
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一、刚性联轴器
刚性联轴器的主要优点：构造简单、价格较低。 刚性联轴器的缺点：
1. 2. 无法补偿两轴偏斜和位移，对两轴的对中性要求较高； 联轴器中都是刚性零件，缺乏缓冲和吸振的能力。
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对联轴器的其它要求
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装拆方便 尺寸较小 质量较轻 维护简便 安装位置尽量靠近轴承
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第三节 联轴器
联轴器设计
标准化 根据工作要求确定联轴器型号，关键零件作必要验算 联轴器和离合器的计算转矩Tj。
Tj ≈ KT ≤ Tn (10 5)
T－工作转矩； Tn－许用名义转矩，查手 册； K－载荷系数，表 － 。 10 5
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二、轴的结构设计
(二) 零件在轴上的固定方法
1. 零件在轴上的轴向固定
轴肩：定位面＋内圆角 内圆角半径r应小于零件上倒角C或外圆角半径R 轴环：尺寸可取轴环高度a=(0.07~0.1)d；轴环宽度b=1.4a； 挡环、螺母、套筒
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二、轴的结构设计
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四、轴的刚度计算
（二）弯曲刚度计算
1. 定义
y，轴截面C处产生的挠度 θ，截面C处产生的转角。
计算
挠曲线微分方程求解
d y / dx = M(x) / EIa
2 2
工程上采用查表法。
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第三节 联轴器
联轴器分类
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一、刚性联轴器
（一）凸缘联轴器 1. 组成：两个分装在轴端的半联轴器＋联接螺栓 2. 材料：
中等以下载荷，v≤35m/s采用中等强度的铸铁； 重载， v≥75m/s采用锻钢或铸钢。
3.
按对中方式不同，凸缘联轴器有两种型式
具有凸肩的半联轴器和具有凹槽的半联轴器相嵌合而对中；制作简便， 价格较低。 用铰制孔和受剪螺栓对中。装卸简便。能传递较大的转矩。
④ 轴常用材料的主要力学性能：表10－1
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二、轴的结构设计
1. 轴的组成
轴颈：被支承部分 轴头：安装轮毂的部分 轴身：联接轴颈、轴头的部分
2. 轴的结构
① 轴的结构取决于轴上零件的结构和尺寸、布置和固定 方式、装配和拆卸工艺以及轴的受力状况等因素。 ② 设计轴使之满足
1. 2. 按两轴相对位置和位置变动情况，分两类 刚性联轴器：两轴严格对中，工作中不发生位移的地方； 挠性联轴器：两轴有相对位移的地方。
① ② ③ 无弹性元件 金属弹性元件 非金属弹性元件 2、3称为弹性联轴器
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第三节 联轴器
联轴器的选择
对于载荷平稳、转速稳定、同轴度好、无相对位移的选 用刚性联轴器； 有相对位移，选用无弹性元件的挠性联轴器； 对同轴度不易保证，载荷、速度变化较大的场合，选用 具有缓冲、减振作用的弹性联轴器。
2. 轴的分类：
① 按照所受载荷和应力的不同
a) 心轴 b) 转轴 c) 传动轴 工作时只受转矩或主要承受转矩。
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一、轴
心轴 可以随回转零件一 起转动（图10－ 1a），也可不随回 转零件一起转动 （图10－1b）， 工作时只受弯矩而 不传递转矩。 转动的心轴受变应 力，不转的心轴受 静应力。
[σ ＋1b ]－材料的静应力； [σ 0b ]－材料在脉动循环状态下的许用弯曲应力； [σ 1b ]－材料在对称循环状态下的许用弯曲应力。 查表10－3
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三、轴的强度计算
7. 计算轴的直径
受 V作 M 用时 轴 ， 中产 生的 曲 弯 应力
σb =
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三、轴的强度计算
（二）按弯曲和扭转复合强 度计算轴径
一般顺序：图10－7 1. 绘出轴的空间受力简图。 求出垂直面和水平面中的 支点反力。 2. 绘出垂直面内的弯矩M┴图 3. 绘出水平面内的弯矩M＝图 4. 绘出合成弯矩M图
M = M +M
2 ⊥
2 =
5.
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① 轴的外形 ② 轴的直径 ③ 轴的长度
3. 按弯曲和扭转 复合强度计算 轴径
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三、轴的强度计算
① 绘出轴的空间受力简 图。求出垂直面和水 平面中的支点反力。 ② 绘出垂直面内的弯矩 M图 ③ 绘出水平面内的弯矩 M图 ④ 绘出合成弯矩M图 ⑤ 绘出转矩T图 ⑥ 绘出当量弯矩Mv图
b) 曲轴
各轴段截面中心不在同一直线上 属于专用零件，多用于动力机械
c) 钢丝软轴
轴线可随意变化，把回转运动灵活地传到任何位置 用于受连续振动的场合，具有缓和冲击的作用。
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二、联轴器、离合器
1. 联轴器、离合器的功能
用来联接两根轴，使之一同回转并传递转矩的一种部件。 联轴器：只有在运动停止后用拆卸的方法才能把轴分离。 离合器：在运动过程中随时使两轴分离或接合。 首先按工作要求选定合适的类型 然后按轴的直径、计算转矩、工作转速、工作温度等， 从手册中查出适用的型号和具体结构尺寸 必要时，应对其中个别关键性零件进行验算。
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一、轴
转轴： 工作时既受 弯矩又承 受转矩。
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一、轴
② 按轴的中心线形状不同
a) 直轴
轴的各截面中心在同一直线上 精密机械中多用，分为
光轴：易于加工 阶梯轴：各轴段强度相近，便于轴上零件的安装和固定。
可实心，可空心
MV ≤ [σ1b ] （ － ） 10 3 W W－ 的抗 轴 弯截 系数 对于 面 ， 实心 W = 0.1d 3； 轴 当量 矩 N mm)。 弯 ( MV－
导 出 MV d≥ 0.1σ1b ] [
3
(10 4)
（10－4）求轴的危险截面直径。 截面有一个键槽时，轴径加大4％； 有两个键槽互成180°时，轴径尺寸加大10％。
第十章 轴、 联轴器 、离合器
周怡琳
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第十章 轴、联轴器、离合器
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内容
第一节 第二节 第三节 第四节 概述 轴 联轴器 离合器
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第十章 轴、联轴器、离合器
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第一节 概述
一、轴
1. 使用意义：
是组成精密机械的重要零件之一。 一切作回传运动的零件，都必须装在轴上才能实现 其运动。
联轴器铰制孔与受剪螺栓配合为H7/k6或H7/js6时，依靠螺栓剪 切和挤压传递转矩。传递最大转矩时，每个螺栓所受剪力，可 2KT 用F0校核螺栓尺寸。 F0 = (10 7) zD0
栓中心 的直径 圆 。 D0－螺
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一、刚性联轴器
（二）套筒联轴器 1. 组成：套筒＋联接零件
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第十章 轴、联轴器、离合器
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一、刚性联轴器