第14章联轴器和离合器
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第14章 联轴器和离合器
例题：
某车间起重机根据工作要求，选用一电动机，其功率 P=10kw，转速n=960r/min,电动机轴伸的直径 d=42mm，试选择所需的联轴器（只要求与电动机轴 伸联接的半联轴器满足直径要求。）
解： （1）类型选择 为了隔离振动与冲击，选用弹性套柱销联轴器。 （2）载荷计算： 公称转矩：T=9550P/n=9550*10/960=99.48N.m 由表14－1P353查得KA=2.3,则计算转矩为： Tca=KAT=2.3*99.48=228.80N.m (3) 型号选择 从GB4323-84中查得TL6型弹性套柱销联轴器 [T]=250N.m,nmax=3800r/min,d=32~42适用
1）弹性套柱销联轴器
1）弹性套柱销联轴器 这种联轴器 的结构与凸缘 联轴器相似， 只是用套有弹 性套的柱销代 替了联接螺栓。 弹性套传递转 矩，故可缓冲 减振。这种联 轴器可按标准 （GB4323-84) 选用。
2) 弹性柱销联轴器 结构：如图所示 工作时转矩是通过半联轴器上的柱销从而传到 从动轴上去的。 为了防止柱销脱落，在半联轴器的外侧，用螺 钉固定于挡板。
在机器运转时，夹角发生改变仍然可以正常传动，但α 过大时，传动效率会显著降低。
特点：当主动轴角速度ω1为常数时，从动轴的角速度 ω3并不是常数，而是在一定的范围内 （ ω1 cos α <=ω3<= ω1/ cos α)变化，因而在 传动中将产生附加动载荷 。
为了改善这种情况，常将十字轴式万向联轴器成对 使用，并保证O1轴 ，O2轴与中间轴之间的夹角相等， 中间轴的两端叉形接头应在同一平面内。只有这样万 向联轴器才可以使得ω1 =ω3。 这类联轴器结构紧凑，维护方便，广泛应用于汽 车，多头钻床等机械的传动系统中。 小型十字轴式万向联轴器已经标准化，设计时可 按标准选用。
第十四章 联轴器和离合器
联轴器
c) 梅花形弹性联轴器 聚氨酯橡 胶、尼龙
梅花形弹性联轴器是由两个带凸爪形状相同的半联轴器和梅花 瓣形弹性元件组成。具有补偿两轴相对偏移、减振、缓冲的作用。 瓣形弹性元件组成。具有补偿两轴相对偏移、减振、缓冲的作用。 具有径向尺寸小、结构简单、不用润滑、承载能力较高、 具有径向尺寸小、结构简单、不用润滑、承载能力较高、维护方 便等特点。适用于起动频繁，正反转变化，中速、 便等特点。适用于起动频繁，正反转变化，中速、中小功率传动 轴系和要求工作可靠性高的工作部位， 轴系和要求工作可靠性高的工作部位，不适用于重载及轴向尺寸 受到限制，更换弹性元件后两轴线对中困难的部位。 受到限制，更换弹性元件后两轴线对中困难的部位。
联轴器
三、联轴器的选择 1、选择联轴器类型 、 a) 扭矩大小、载荷性质 扭矩大小、 大功率、重载 大功率、 冲击、振动 冲击、 b) 转速大小 c) 位移大小和方向 齿式联轴器 轮胎式联轴器 转速大 位移大 膜片联轴器 滑块联轴器 挠式联轴器 万向联轴器
2、按轴的直径 d、计算转矩 Tc 和转速 n 选定具体的型号； 、 选定具体的型号； 、
联轴器
由于两个叉形接头都可以分别绕十字头的轴线1-1、 由于两个叉形接头都可以分别绕十字头的轴线 、 2-2转动，因此联轴器可在较大的偏斜角下工作。 转动， 转动 因此联轴器可在较大的偏斜角下工作。
联轴器
d)齿式联轴器 齿式联轴器
齿式联轴器主要是由齿数相同的内齿圈和带有外齿的半联 轴器等主要零件组成。齿式联轴器径向尺寸小， 轴器等主要零件组成。齿式联轴器径向尺寸小，承载能力 较大．常应用于低速重裁的重型机械和高温工况的机械， 较大．常应用于低速重裁的重型机械和高温工况的机械， 高精度加工并经动平衡后可用于高速传动的联接。 高精度加工并经动平衡后可用于高速传动的联接。
《联轴器和离合器》课件
智能化：通过传感 器和智能算法实现 自动调节和故障诊 断
轻量化：采用新型 材料和结构设计， 降低重量，提高效 率
环保化：采用环保 材料和节能设计， 降低能耗和排放
集成化：将多个功 能集成到一个部件 中，提高系统集成 度和可靠性
联轴器和离合器的发展趋势和展望
智能化：联轴器和 离合器将更加智能 化，实现自动控制 和调节
联轴器和离合器的比较
功能：联轴器用于连接两个轴，传递扭矩；离合器用于控制动力的传递和切断
结构：联轴器通常由两个半联轴器组成，通过螺栓或键连接；离合器通常由压盘、摩擦 片、弹簧等组成
工作原理：联轴器通过弹性元件或刚性元件传递扭矩；离合器通过摩擦片与压盘的摩擦 力传递扭矩
应用：联轴器广泛应用于各种机械设备中；离合器广泛应用于汽车、摩托车等交通工具 中
常见类型：十字滑块联轴器、凸缘 联轴器、套筒联轴器等
弹性联轴器
工作原理：利 用弹性元件的 弹性变形来传
递扭矩
优点：结构简 单，制造方便， 成本低，易于
维护
缺点：传递扭 矩有限，不能 承受冲击载荷
应用领域：广 泛应用于各种 机械设备中， 如减速器、泵、
风机等
挠性联轴器
挠性联轴器是一种可以补偿两轴相对位移的联轴器 挠性联轴器通常由弹性元件、连接件和保护装置组成 挠性联轴器的优点包括：可以补偿两轴的相对位移、可以吸收振动和冲击、可以降低噪声和振动 挠性联轴器的缺点包括：需要定期维护和更换弹性元件、可能会产生较大的扭矩损失和磨损
定期更换离合器油 ，保持离合器油的 清洁和润滑效果
离合器的常见故障及排除方法
离合器打滑：检查离合器片磨损情况，必要时更换 离合器异响：检查离合器片是否磨损过度，必要时更换 离合器分离不彻底：检查离合器踏板自由行程是否过大，必要时调整 离合器抖动：检查离合器压盘是否磨损过度，必要时更换 离合器发热：检查离合器片是否过热，必要时更换 离合器漏油：检查离合器油封是否损坏，必要时更换
14第十四章-联轴器和离合器解析
４．校核最大转速 被联接轴的转速n，不应超过联轴器许用的最高转速nmax，即：
n≤nmax
５、协调轴孔直径
被联接两轴的直径和形状（圆柱或圆锥）均可以不同，但 必须使直径在所选联轴器型号规定的范围内，形状也应满足相 应要求。
６．规定部件相应的安装精度 联轴器允许轴的相对位移偏差是有一定范围的，因此，
金属弹性元件 一般采用弹簧钢，强度高，尺寸小，寿命长 ，但成本高。
非金属弹性元件 常用橡胶、尼龙、工作塑料等制成， 重量轻，且缓冲吸振性能较好，但强度较低，易老化，性 能受环境条件影响较大，使用范围受到一定的限制。
1、弹性套柱销联轴器(box-pin coupling) GB/T 4323-2002
弹性套柱销联轴器的结构与凸缘式联轴 器很近似，只是用套有弹性套的柱销代 替了联接螺纹，利用弹性套的弹性变形 来补偿两轴的相对位移。 材料：弹性套用橡胶制成。
特点：重量轻、结构简单、但弹性套易 磨损、寿命较短，用于冲击载荷小、启 动频繁的中、小功率传动中。
电动机与减速器（或其它装置）之间就常使用这类联轴器。
第十四章 联轴器离合器和制动器
(Couples、Clutches and Brakes)
一. 教学目标
1、了解常用联轴器的主要类型和用途； 2、掌握常用联轴器的结构、工作原理、特点以及选择和计 算方法； 3、了解常用离合器的类型和特点； 4、掌握常用离合器的工作原理及应用。 5、了解制动器的工作原理。
α1 α1
2α
C
C
2α
4、齿式联轴器(gear coupling) JB/T 8854-2001
GICL型鼓形齿式联轴器
为能补偿两轴的相对位移，将外齿的齿顶做成中心线在轴线上的球面，齿侧 做成鼓形齿，且齿顶和齿侧留有较大的间隙，以使两轴发生综合位移 。 特点：与十字滑块联轴器相比，齿轮联轴器的转速较高，且因为是多齿同 时啮合，故齿轮联轴器工作可靠，承载能力大，但制造困难，需要良好的 润滑和密封，反转时有冲击，故一般重载下工作或高速运转的水平传动轴 的连接。 材料：对于齿轮节圆速度较低的内外齿轮，可用45、ZG310-570 ，外齿轴套齿
n≤nmax
５、协调轴孔直径
被联接两轴的直径和形状（圆柱或圆锥）均可以不同，但 必须使直径在所选联轴器型号规定的范围内，形状也应满足相 应要求。
６．规定部件相应的安装精度 联轴器允许轴的相对位移偏差是有一定范围的，因此，
金属弹性元件 一般采用弹簧钢，强度高，尺寸小，寿命长 ，但成本高。
非金属弹性元件 常用橡胶、尼龙、工作塑料等制成， 重量轻，且缓冲吸振性能较好，但强度较低，易老化，性 能受环境条件影响较大，使用范围受到一定的限制。
1、弹性套柱销联轴器(box-pin coupling) GB/T 4323-2002
弹性套柱销联轴器的结构与凸缘式联轴 器很近似，只是用套有弹性套的柱销代 替了联接螺纹，利用弹性套的弹性变形 来补偿两轴的相对位移。 材料：弹性套用橡胶制成。
特点：重量轻、结构简单、但弹性套易 磨损、寿命较短，用于冲击载荷小、启 动频繁的中、小功率传动中。
电动机与减速器（或其它装置）之间就常使用这类联轴器。
第十四章 联轴器离合器和制动器
(Couples、Clutches and Brakes)
一. 教学目标
1、了解常用联轴器的主要类型和用途； 2、掌握常用联轴器的结构、工作原理、特点以及选择和计 算方法； 3、了解常用离合器的类型和特点； 4、掌握常用离合器的工作原理及应用。 5、了解制动器的工作原理。
α1 α1
2α
C
C
2α
4、齿式联轴器(gear coupling) JB/T 8854-2001
GICL型鼓形齿式联轴器
为能补偿两轴的相对位移，将外齿的齿顶做成中心线在轴线上的球面，齿侧 做成鼓形齿，且齿顶和齿侧留有较大的间隙，以使两轴发生综合位移 。 特点：与十字滑块联轴器相比，齿轮联轴器的转速较高，且因为是多齿同 时啮合，故齿轮联轴器工作可靠，承载能力大，但制造困难，需要良好的 润滑和密封，反转时有冲击，故一般重载下工作或高速运转的水平传动轴 的连接。 材料：对于齿轮节圆速度较低的内外齿轮，可用45、ZG310-570 ，外齿轴套齿
14第十四章-联轴器和离合器解析PPT课件
材料：对于齿轮节圆速度较低的内外齿轮，可用45、ZG310-570 ，外齿轴套齿
面硬度达269——341HBS，内齿圈齿面硬度241-302HBS；对于圆周速度较高的，外
齿轴套、内齿圈可用合金钢35CrMoA、35CrMOVA等。
2020年9月28日
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5、滚子链联轴器（GB/T 6069-2002）
铁。圆锥销常用35、45钢
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3、夹壳式联轴器
它由纵向剖分的两半筒形夹壳和联接它们的螺拴组成。这种联轴器在装 卸时不需要移动轴，但只能连接两轴直径相同的圆柱形轴伸。高速运转时 离心力会降低摩擦力，故只能用于低速场合。 夹壳一般为HT200，半环用碳素结构钢Q275钢。
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二. 重点和难点
重点内容： 1、联轴器离的主要类型、结构特点、工作原理； 2、刚性联轴器和弹性联轴器有何区别； 3、联轴器和离合器在功能上的同异。
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第一节 概述
联轴器 用来联接不同部件之间的两根轴或轴与其它回转零 (couples)： 件，使之一起回转而不脱开的一种装置。
联接的两轴在工作时不能分开，必须停车通过拆卸才能分离
所以在传动时将引起附加动载荷。为克服这一缺点，可采用双万向联轴器。
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安装要求：
①主动、从动、中间三轴共面； ②主动轴、从动轴的轴线与中间轴的轴线之间的夹角应相等； ③中间轴两端的叉面应在同一平面内。
α1 α1
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2α
C
C2αBiblioteka 134、齿式联轴器(gear coupling) JB/T 8854-2001
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机械设计基础 第十四章 联轴器与离合器制动器
键对的轴向位移、径向位移、角位移或综合位移。
②万向联轴器1——主、从动轴的叉状接头；2——十字形连接件；3——轴销；4——中间轴，左右单万向联轴器。
=45°。
允许两轴线夹角αmax单万向联轴器：ω1恒定时，ω4变速，引起惯性力。
双万向联轴器：可使从动轴ω恒定。
条件——中间轴两叉头在同一平面内；两万向联轴器的夹角需相等。
应用：汽车、拖拉机、金属切削机床中。
组成：两个外表面带齿的套连）；两个内表面有（螺栓联工作时：转矩有齿轮传递。
14—4 非金属弹性元件挠性联轴器L sd1:10圆锥形孔圆柱形孔短圆柱形孔A12345A A§14—5 牙嵌离合器组成：左摩擦盘（联接主动轴）右摩擦盘（从动轴，可工作原理：依靠接触面上产生的摩擦力矩来传递特点：可平稳的接合、脱开；、多片式摩擦离合器外套筒内套筒内摩擦片主动轴从动轴特点：结构紧凑、轴向压力小，传递转矩大。
应用：机床变速箱、飞机、汽车及起重设备中。
自动离合器自动离合器是能根据机器运转参数（T,n ）的变化而自动完成接合和分离动作的离合器。
当传递的转矩达到一定值时，便能自动分离，具有防止摩擦式安全离合器二、离心式离合器套筒1与主动轴连，套筒2与从动轴连，外表面覆着石棉的闸块3，当转速大时，闸块3产生的离心力使闸块压向套筒2，产生摩擦力从而带动从动轴一起转。
相连，1内均有径向叶片，14—8 制动器。
联轴器和离合器的基础知识
联轴器和离合器的基础知识一、联轴器1.功用联轴器通常用来联接两轴并在其间传递运动和转矩；具有吸收振动和缓和冲击的能力；可以作为一种安全装置用来防止被联接件承受过大的载荷，起到过载保护的作用；用联轴器联接轴时只有在机器停止运转，经过拆卸后才能使两轴分离。
2.分类3.分类要求固定联轴器：要求被联接的两轴中心线严格对中；可移式联轴器：允许两轴有一定的安装误差。
弹性联轴器：其中的弹性元件材料不同,能在一定范围内补偿两轴线间的位移，还有缓冲减震的作用。
4.位移补偿联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形、轴承磨损、回转零件不平衡以及温度变化的影响，两轴的轴线往往存在着某种程度的相对位移与偏斜；联轴器要从结构上采取各种不同的措施，使联轴器具有补偿各种偏移量的性能，否则就会在轴、联轴器、轴承设计中引起附加载荷，导致工作情况恶化。
两轴间的位移种类有：轴向位移、径向位移、偏角位移和综合位移。
二、固定式刚性联轴器1.结构特点A.结构简单,维护方便，能传递较大的扭矩；B.但对被联接的两轴间的相对位移缺乏补偿能力；C.对两轴的对中性要求很高,若两轴线发生相对位移,就会在轴、联轴器和轴承上引起附加载荷和严重磨损，严重影响轴与轴承的正常工作；此外，在传递载荷时不能缓和冲击和吸收振动。
2.应用场合低速、大转矩、载荷平稳、短而刚性好的轴的连接3.种类凸缘联轴器和套筒联轴器两种。
4.凸缘联轴器结构特点A.组成：两个带凸缘的半联轴器和一组螺栓；B.工作原理：两个带凸缘的半联轴器用键分别于两轴连接，然后用螺栓把两个半联轴器连接成一体，以传递运动和转矩。
C.对中方式：1、通过分别具有凸肩和凹槽的两个半联轴器的相互嵌合来对中，半联轴器采用普通螺栓联接；(靠预紧普通螺栓在凸缘边接触表面产生的摩擦力传递力矩；用铰制孔螺栓对中，靠螺杆承受挤压与剪切传递力矩。
)2、两个半联轴器都制出凸肩，共同与一个剖分环配合而实现对中。
D.适用：低速、大转矩、载荷平稳、短而刚性好的轴的连接。
机械设计基础 第十四章
图14-5 弹性套柱销联轴器
(3) 弹性柱销联轴器
如图14-6所示，弹性柱销联轴器(LX型，GB/T5014-2003， 附表5) 是用尼龙柱销将两个半联轴器连接起来。这种联轴器结 构简单，维修安装方便，具有吸振和补偿轴向位移及微量径向 位移和角位移的能力。允许径向位移为0.1~0.25 mm。
图14-6 弹性柱销联轴器
14.1 联轴器 14.1.1 联轴器的功能和分类
联轴器是机械传动中一种常用的轴系部件，它的基本功 用是连接两轴，有时也用于连接轴和其他回转零件，以传递 运动和转矩。有时也可作为一种安全装置用来防止被连接机 件承受过大的载荷，起到过载保护的作用。
联轴器所连接的两轴，由于制造和安装的误差，承载后 的变形以及温度变化、轴承磨损等原因，都可能使被连接的 两轴相对位置发生变化，如图14-1所示。
14.3 制动器
制动器是用来降低机械运转速度或迫使机械停止运转的 装置。制动器通常装在机构中转速较高的轴上，这样所需制 动力矩和制动器尺寸可以小一些。
14.3.1 制动器的类型
制动器的分类有很多种，常见的有以下几种：
按照制动零件的结构特征，制动器可分为带 式、块式、盘式等形式的制动器。
按机构不工作时制动零件所处状态，制动器可 分为常闭式和常开式两种制动器。
图14-3 夹壳联轴器
2. 可移式联轴器
(1) 十字滑块联轴器
如图14-4所示，十字滑块联轴器是由两个端面带槽的半联 轴器1和3以及一个两面具有凸榫的浮动盘2所组成。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。
图14-4 十字滑块联轴器
图14-10 牙嵌式安全离合器
(3) 弹性柱销联轴器
如图14-6所示，弹性柱销联轴器(LX型，GB/T5014-2003， 附表5) 是用尼龙柱销将两个半联轴器连接起来。这种联轴器结 构简单，维修安装方便，具有吸振和补偿轴向位移及微量径向 位移和角位移的能力。允许径向位移为0.1~0.25 mm。
图14-6 弹性柱销联轴器
14.1 联轴器 14.1.1 联轴器的功能和分类
联轴器是机械传动中一种常用的轴系部件，它的基本功 用是连接两轴，有时也用于连接轴和其他回转零件，以传递 运动和转矩。有时也可作为一种安全装置用来防止被连接机 件承受过大的载荷，起到过载保护的作用。
联轴器所连接的两轴，由于制造和安装的误差，承载后 的变形以及温度变化、轴承磨损等原因，都可能使被连接的 两轴相对位置发生变化，如图14-1所示。
14.3 制动器
制动器是用来降低机械运转速度或迫使机械停止运转的 装置。制动器通常装在机构中转速较高的轴上，这样所需制 动力矩和制动器尺寸可以小一些。
14.3.1 制动器的类型
制动器的分类有很多种，常见的有以下几种：
按照制动零件的结构特征，制动器可分为带 式、块式、盘式等形式的制动器。
按机构不工作时制动零件所处状态，制动器可 分为常闭式和常开式两种制动器。
图14-3 夹壳联轴器
2. 可移式联轴器
(1) 十字滑块联轴器
如图14-4所示，十字滑块联轴器是由两个端面带槽的半联 轴器1和3以及一个两面具有凸榫的浮动盘2所组成。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。
图14-4 十字滑块联轴器
图14-10 牙嵌式安全离合器
第十四章-联轴器和离合器解析PPT教学课件
材料：对于齿轮节圆速度较低的内外齿轮，可用45、ZG310-570 ，外齿轴套齿
面硬度达269——341HBS，内齿圈齿面硬度241-302HBS；对于圆周速度较高的，外
齿轴套、内齿圈可用合金钢35CrMoA、35CrMOVA等。
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5、滚子链联轴器（GB/T 6069-2002）
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二、无弹性元件挠性联轴器 (flexible coupling without elastic elements)
1、十字滑块联轴器(cross-sliding coupling)JB/ZQ4384-1997
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特点：结构简单、制造容易，可适应两轴间的综合偏移等优点。但由于
十字滑块作偏心转动,工作时会产生较大的离心力,故适用于低速（一般规
GICL型鼓形齿式联轴器
为能补偿两轴的相对位移，将外齿的齿顶做成中心线在轴线上的球面，齿侧 做成鼓形齿，且齿顶和齿侧留有较大的间隙，以使两轴发生综合位移 。
特点：与十字滑块联轴器相比，齿轮联轴器的转速较高，且因为是多齿同 时啮合，故齿轮联轴器工作可靠，承载能力大，但制造困难，需要良好的 润滑和密封，反转时有冲击，故一般重载下工作或高速运转的水平传动轴 的连接。
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对于受中等载荷，圆周速度v小于35m/s时，凸缘联轴
器的材料可以使用HT200等中等强度的m/s可以采用35、45铸钢或锻
钢。 （v为联轴器外缘的圆周速度）
凸缘式联轴器结构简单、价格低廉，使用方便，能传递 较大的转矩，但要求被联接的两轴必须安装准确，严格对 中。它适用于工作平稳、刚性好和速度较低的场合。凸缘 联轴器的尺寸可以按照标准GB5843-86选用。
所以在传动时将引起附加动载荷。为克服这一缺点，可采用双万向联轴器。
机械设计课件第14章联轴器离合器
缺点：因链条的套筒与链轮之间存在间隙，不适于逆向传动和
启动频繁或立式轴传动。同时受离心力的影响不适于高速传动。
中国地质大学专用
作者： 潘存云教授
(三) 有弹性元件联轴器 1. 弹性套柱销联轴器
结构特点：外观与凸缘联轴器相似，用带橡胶弹性套 的柱销连接两个半联轴器。
圆柱孔
潘存云教授研制
潘存云教授研制
尼龙销 挡板
频繁的高速轴。
潘存云教授研制
适用范围：-12˚≤t≤60˚， v≤8000 r/min
能补偿较大的轴向位移，并
允许微量的径向位移和角位
移。
销与挡板之 c 间留有间隙
中国地质大学专用
c
作者： 潘存云教授
3、轮胎式弹性联轴器
结构：中间为橡胶制成的轮胎环，用止退垫板与半联 轴器联接。
特点：结构简单、易于变形。允 许较大的综合hdv x位移。
A— A
中国地质大学专用
作者： 潘存云教授
6. 滚子链联轴器 结构：利用一条公用的双排链条同时与两个齿数相同
的并列链轮啮合来实现两半链轴器的连接。 特点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维 修容易、成本低廉。
潘存云教授研制
优点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、 成本低廉，有一定的补偿性能和缓冲性能。
圆锥孔
预留间隙以补偿 轴向位移。
中国地质大学专用
c
A
预留安装空间以便与更换橡胶套
作者： 潘存云教授
2. 弹性柱销联轴器
结构：用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔
中。 结构简单、更换柱销方便。 两种柱销
特点：上述两种联轴器的动力通过弹性 元件传递，和冲击、吸收振动。
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2013年7月12日 第十四章联轴器和离合器
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概述
联轴器和离合器是机械传动中常用的部
件。它们主要用来联接轴与轴(有时也联 接轴与其它回转零件)，以传递运动与转 矩；有时也可用作安全装置。根据工作特 性，可分为以下四类:
1)联轴器 用来把两轴联接在一起，机器运转时两 轴不能分离；只有在机器停车并将联接拆开后，两 轴才能分离。 2)离合器 在机器运转过程中，可使两轴随时接合 或分离的一种装置。它可用来操纵机器传动系统的 断续，以便进行变速及换向等。
挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分为 无弹性元件的挠性联轴器和 有弹性元件的挠性联轴器两个类别。 挠性联轴器因具有挠性，故可在不同程度 上补偿两轴间某种相对位移
2013年7月12日 第十四章联轴器和离合器
机 械 设 计
邓 召 义
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(一) 刚性联轴器
这类联轴器有套筒式、夹壳式和凸缘式等。这
机 械 设 计
邓 召 义
2013年7月12日 第十四章联轴器和离合器
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§14-1联轴器的种类和特性
联轴器所联接的两轴，由于制造及安装
误差，承载后的变形以及温度变化的影响 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，如下图<联轴器 所联两轴的相对位移>所示。 这就要求设计联轴器时，要从结构上采 取各种不同的措施，使之具有适应--定范 围的相对位移的性能。
这种联轴器的结构见下图，工作时转矩通过 两半联
轴器及中间的尼龙柱销而传给从动轴。为了防止柱销 脱落，在半联轴器的外侧，用螺钉固定了挡板。 与弹性套柱销联轴器相似，但传递转矩的能力很大 结构更为简单，安装、制造方便，耐久性好，也有一 定的缓冲和吸振能力， 允许被联接两轴有一定的轴向位移以及少量的径向位 移和角位移，适用于轴向窜动较大、正反转变化较多 和起动频繁的场合， 由于尼龙柱销对温度较敏感，故使用温度限制在20～+70℃的范围内。
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(1)弹性套柱销联轴器
这种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联接螺栓。 通过蛹状的弹性套传递转矩，故可缓冲减振 弹性套的材料常用耐油橡胶，并作成截面形状 如图中网纹部分所示，以提高其弹性。 半联轴器的配合孔可作成圆柱形或圆锥形 半联轴器的材料常用HT200，有时也采用35号 钢或ZG270-500；柱销材料多用35号钢。 这种联轴器可按标准(GB/T4323-2002)选用
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续
3)安全联轴器及安全离合器 机器工作时，如 果转矩超过规定值，这种联轴器及离合器即可 自行断开或打滑，以保证机器中的主要零件不 至因过载而损坏。 4)特殊功用的联轴器及离合器 用于某些有特 殊要求处，例如在一定的回转方向或达到一定 的转速时，联轴器或离合器即可自动接合或分 离等。
里只介绍较为常用的凸缘联轴器。 凸缘联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器用键 分别与两轴联接，然后用螺栓把两个半联轴器 联成一体，以传递运动和转矩(右图<凸缘联轴 器>)。这种联轴器有两种主要的结构型式：
图<凸缘联轴器a>是普通的凸缘联轴器，通常是靠铰制孔 用螺栓来实现两轴对中； 图<凸缘联轴器b>是有对中榫的凸缘联轴器，靠一个半联 轴器上的凸肩与另一个半联轴器上的凹槽相配合而对中。
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§14-1续
联接两个半联轴器的螺栓可以采用A级或
B级的普通螺栓，此时螺栓杆与钉孔壁间 存在间隙，转矩靠半联轴器接合面的摩擦 力矩来传递(图<凸缘联轴器b>)； 也可采用铰制孔用螺栓，此时螺栓杆与 钉孔为过渡配合，靠螺栓杆承受挤压与剪 切来传递转矩(图 <凸缘联轴器a>)。 为了运行安全，凸缘联轴器可作成带防 护边的(图<凸缘联轴器c>)。
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(3)十字轴式万向联轴器（图片）
如图<十字轴式万向联轴器a>所示，它由两个
叉形接头1、3，一个中间联接件2和轴销4(包 括销套及铆钉)、5所组成； 轴销4与5互相垂直配置并分别把两个叉形接头 与中间件2联接起来。 这样，就构成了一个可动的联接。 这种联轴器可以允许两轴间有较大的夹角(夹 角α最大可达35°～45°)， 而且在机器运转时，夹角发生改变仍可正常传 动； 但当过大时，传动效率会显著降低。
图片
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这类联轴器因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的
2.有弹性元件的挠性联轴器
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相对位移，而且具有缓冲减振的能力。 弹性元件所能储蓄的能量愈多，则联轴器的缓冲能力 愈强； 弹性元件的弹性滞后性能与弹性变形时零件间的摩擦 功愈大、则联轴器的减振能力愈好。 这类联轴器目前应用很广，品种亦愈来愈多。 制造弹性元件的材料有非金属和金属两种。 非金属有橡胶、塑料等，其特点为质量小，价格便宜， 有良好的弹性滞后性能，因而减振能力强。 金属材料制成的弹性元件(主要为各种弹簧)则强度高、 尺寸小而寿命较长。
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特点
齿式联轴器中，所用齿轮的齿廓曲线为
渐 开 线 ， 啮 合 角 为 20° ， 齿 数 一 般 为 30～80， 材料一般用45号钢或ZG310-570。 这类联轴器能传递很大的转矩， 并允许有较大的偏移量， 安装精度要求不高； 但质量较大，成本较高， 在重型机械中广泛应用。
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(4)齿式联轴器（图示）
齿式联轴器由两个带有内齿及凸缘的外套筒3
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和两个带有外齿的内套筒1所组成。两个内套 筒1分别用键与两轴联接，两个外套简3用螺栓 5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，且保证与内齿啮 合后具有适当的顶隙和侧隙，故在传动时，套 筒1可有轴向和径向位移以及角位移(下图<齿 式联轴器b>)。 又为了减少磨损，可由油孔4注入润滑油,并在 套筒1和3之间装有密封圈6,以防止润滑油泄漏。
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5)滚子链联轴器
右图为滚子链联轴器 这种联轴器是利用一
条公用的双排链条2同 时与两个齿数相同的并 列链轮啮合来实现两半 联轴器1与4的联接。 为了改善润滑条件并 防止污染，一般都将联 轴器密封在罩壳3内。
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第十四章联轴器和离合器
内容提要
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联轴器和离合器是轴与轴间必不可少的连接部件， 具有很重要的作用。 本章主要介绍联轴器和离合器的功能与类型；几种 常用联轴器和离合器的结构特点；联轴器和离合器 的选择等内容。 学习目标 学习本章要求： 掌握几种常用联轴器的结构特点、工作原理和选用 原则； 了解几种常用离合器的结构特点、工作原理和性能 特点；掌握离合器的选用原则。
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(3)梅花形弹性联轴器
这种联轴器如下图所示，其结构形式及工作原理与星
形弹性联轴器相似， 但半联轴器与轴配合的孔可作成圆柱形或圆锥形，并 以梅花形弹性件取代星形弹性件。 弹性件可根据使用要求选用不同硬度的聚氨酯橡胶、 铸型尼龙等材料制造。 工作温度范围为-35～+80℃ ， 短时可达100℃ 传递的公称转矩为 16～25000N·m。
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(二) 挠性联轴器-
续
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这种联轴器零件的材料可用45号钢，工作表面须进行 邓 召
热处理，以提高其硬度；要求较低时也可用Q275钢， 义 不进行热处理。 为了减少摩擦及磨损，使用时应从中间盘的油孔中注 油进行润滑。 因为半联轴器与中间盘组成移动副，不能发生相对转 动，故主动轴与从动轴的角速度应相等。 在两轴间有相对位移的情况下工作时，中间盘会产生 很大的离心力，从而增大动载荷及磨损。 因此选用时应注意其工作转速不得大于规定值。 这种联轴器一般用于转速n<250r/min，轴的刚度较 大，且无剧烈冲击处。效率η＝1-(3～5)fy/d，这里f 为摩擦系数，一般取为0.12～0.25；y为两轴间径向 位移量，mm；d为轴径，mm。
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十字轴式万向联轴器-续
这种联轴器的缺点是: 当主动轴角速度ω1 为常数时，从动轴的角速
度 并不是常数，而是在一定范围内 (ω1cosα≤ω3 ≤ω1/cosα)变化，因而在传动中 将产生附加动载荷。 为了改善这种情况，常将十字轴式万向联轴器 成对使用(图<十字轴式万向联轴器b>)， 但应注意安装时必须保证轴、 轴与中间轴之 间的夹角相等，并且中间轴的两端的叉形接头 应在同一平面内(图<双万向联轴器>)。只有 这种双万向联轴器才可以得到ω3 =ω1
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续
这种联轴器制造容易，装拆方便，成
本较低，但弹性套易磨损，寿命较短。 它适用于联接载荷平稳、需正反转或 起动频繁的传递中、小转矩的轴。
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概述
联轴器和离合器是机械传动中常用的部
件。它们主要用来联接轴与轴(有时也联 接轴与其它回转零件)，以传递运动与转 矩；有时也可用作安全装置。根据工作特 性，可分为以下四类:
1)联轴器 用来把两轴联接在一起，机器运转时两 轴不能分离；只有在机器停车并将联接拆开后，两 轴才能分离。 2)离合器 在机器运转过程中，可使两轴随时接合 或分离的一种装置。它可用来操纵机器传动系统的 断续，以便进行变速及换向等。
挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分为 无弹性元件的挠性联轴器和 有弹性元件的挠性联轴器两个类别。 挠性联轴器因具有挠性，故可在不同程度 上补偿两轴间某种相对位移
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(一) 刚性联轴器
这类联轴器有套筒式、夹壳式和凸缘式等。这
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§14-1联轴器的种类和特性
联轴器所联接的两轴，由于制造及安装
误差，承载后的变形以及温度变化的影响 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，如下图<联轴器 所联两轴的相对位移>所示。 这就要求设计联轴器时，要从结构上采 取各种不同的措施，使之具有适应--定范 围的相对位移的性能。
这种联轴器的结构见下图，工作时转矩通过 两半联
轴器及中间的尼龙柱销而传给从动轴。为了防止柱销 脱落，在半联轴器的外侧，用螺钉固定了挡板。 与弹性套柱销联轴器相似，但传递转矩的能力很大 结构更为简单，安装、制造方便，耐久性好，也有一 定的缓冲和吸振能力， 允许被联接两轴有一定的轴向位移以及少量的径向位 移和角位移，适用于轴向窜动较大、正反转变化较多 和起动频繁的场合， 由于尼龙柱销对温度较敏感，故使用温度限制在20～+70℃的范围内。
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(1)弹性套柱销联轴器
这种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联接螺栓。 通过蛹状的弹性套传递转矩，故可缓冲减振 弹性套的材料常用耐油橡胶，并作成截面形状 如图中网纹部分所示，以提高其弹性。 半联轴器的配合孔可作成圆柱形或圆锥形 半联轴器的材料常用HT200，有时也采用35号 钢或ZG270-500；柱销材料多用35号钢。 这种联轴器可按标准(GB/T4323-2002)选用
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3)安全联轴器及安全离合器 机器工作时，如 果转矩超过规定值，这种联轴器及离合器即可 自行断开或打滑，以保证机器中的主要零件不 至因过载而损坏。 4)特殊功用的联轴器及离合器 用于某些有特 殊要求处，例如在一定的回转方向或达到一定 的转速时，联轴器或离合器即可自动接合或分 离等。
里只介绍较为常用的凸缘联轴器。 凸缘联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器用键 分别与两轴联接，然后用螺栓把两个半联轴器 联成一体，以传递运动和转矩(右图<凸缘联轴 器>)。这种联轴器有两种主要的结构型式：
图<凸缘联轴器a>是普通的凸缘联轴器，通常是靠铰制孔 用螺栓来实现两轴对中； 图<凸缘联轴器b>是有对中榫的凸缘联轴器，靠一个半联 轴器上的凸肩与另一个半联轴器上的凹槽相配合而对中。
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§14-1续
联接两个半联轴器的螺栓可以采用A级或
B级的普通螺栓，此时螺栓杆与钉孔壁间 存在间隙，转矩靠半联轴器接合面的摩擦 力矩来传递(图<凸缘联轴器b>)； 也可采用铰制孔用螺栓，此时螺栓杆与 钉孔为过渡配合，靠螺栓杆承受挤压与剪 切来传递转矩(图 <凸缘联轴器a>)。 为了运行安全，凸缘联轴器可作成带防 护边的(图<凸缘联轴器c>)。
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(3)十字轴式万向联轴器（图片）
如图<十字轴式万向联轴器a>所示，它由两个
叉形接头1、3，一个中间联接件2和轴销4(包 括销套及铆钉)、5所组成； 轴销4与5互相垂直配置并分别把两个叉形接头 与中间件2联接起来。 这样，就构成了一个可动的联接。 这种联轴器可以允许两轴间有较大的夹角(夹 角α最大可达35°～45°)， 而且在机器运转时，夹角发生改变仍可正常传 动； 但当过大时，传动效率会显著降低。
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这类联轴器因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的
2.有弹性元件的挠性联轴器
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相对位移，而且具有缓冲减振的能力。 弹性元件所能储蓄的能量愈多，则联轴器的缓冲能力 愈强； 弹性元件的弹性滞后性能与弹性变形时零件间的摩擦 功愈大、则联轴器的减振能力愈好。 这类联轴器目前应用很广，品种亦愈来愈多。 制造弹性元件的材料有非金属和金属两种。 非金属有橡胶、塑料等，其特点为质量小，价格便宜， 有良好的弹性滞后性能，因而减振能力强。 金属材料制成的弹性元件(主要为各种弹簧)则强度高、 尺寸小而寿命较长。
2013年7月12日 第十四章联轴器和离合器
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特点
齿式联轴器中，所用齿轮的齿廓曲线为
渐 开 线 ， 啮 合 角 为 20° ， 齿 数 一 般 为 30～80， 材料一般用45号钢或ZG310-570。 这类联轴器能传递很大的转矩， 并允许有较大的偏移量， 安装精度要求不高； 但质量较大，成本较高， 在重型机械中广泛应用。
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(4)齿式联轴器（图示）
齿式联轴器由两个带有内齿及凸缘的外套筒3
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和两个带有外齿的内套筒1所组成。两个内套 筒1分别用键与两轴联接，两个外套简3用螺栓 5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，且保证与内齿啮 合后具有适当的顶隙和侧隙，故在传动时，套 筒1可有轴向和径向位移以及角位移(下图<齿 式联轴器b>)。 又为了减少磨损，可由油孔4注入润滑油,并在 套筒1和3之间装有密封圈6,以防止润滑油泄漏。
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右图为滚子链联轴器 这种联轴器是利用一
条公用的双排链条2同 时与两个齿数相同的并 列链轮啮合来实现两半 联轴器1与4的联接。 为了改善润滑条件并 防止污染，一般都将联 轴器密封在罩壳3内。
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联轴器和离合器是轴与轴间必不可少的连接部件， 具有很重要的作用。 本章主要介绍联轴器和离合器的功能与类型；几种 常用联轴器和离合器的结构特点；联轴器和离合器 的选择等内容。 学习目标 学习本章要求： 掌握几种常用联轴器的结构特点、工作原理和选用 原则； 了解几种常用离合器的结构特点、工作原理和性能 特点；掌握离合器的选用原则。
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(3)梅花形弹性联轴器
这种联轴器如下图所示，其结构形式及工作原理与星
形弹性联轴器相似， 但半联轴器与轴配合的孔可作成圆柱形或圆锥形，并 以梅花形弹性件取代星形弹性件。 弹性件可根据使用要求选用不同硬度的聚氨酯橡胶、 铸型尼龙等材料制造。 工作温度范围为-35～+80℃ ， 短时可达100℃ 传递的公称转矩为 16～25000N·m。
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这种联轴器零件的材料可用45号钢，工作表面须进行 邓 召
热处理，以提高其硬度；要求较低时也可用Q275钢， 义 不进行热处理。 为了减少摩擦及磨损，使用时应从中间盘的油孔中注 油进行润滑。 因为半联轴器与中间盘组成移动副，不能发生相对转 动，故主动轴与从动轴的角速度应相等。 在两轴间有相对位移的情况下工作时，中间盘会产生 很大的离心力，从而增大动载荷及磨损。 因此选用时应注意其工作转速不得大于规定值。 这种联轴器一般用于转速n<250r/min，轴的刚度较 大，且无剧烈冲击处。效率η＝1-(3～5)fy/d，这里f 为摩擦系数，一般取为0.12～0.25；y为两轴间径向 位移量，mm；d为轴径，mm。
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这种联轴器的缺点是: 当主动轴角速度ω1 为常数时，从动轴的角速
度 并不是常数，而是在一定范围内 (ω1cosα≤ω3 ≤ω1/cosα)变化，因而在传动中 将产生附加动载荷。 为了改善这种情况，常将十字轴式万向联轴器 成对使用(图<十字轴式万向联轴器b>)， 但应注意安装时必须保证轴、 轴与中间轴之 间的夹角相等，并且中间轴的两端的叉形接头 应在同一平面内(图<双万向联轴器>)。只有 这种双万向联轴器才可以得到ω3 =ω1
2013年7月12日 第十四章联轴器和离合器
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邓 召 义
20
续
这种联轴器制造容易，装拆方便，成
本较低，但弹性套易磨损，寿命较短。 它适用于联接载荷平稳、需正反转或 起动频繁的传递中、小转矩的轴。
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