机械设计第十四章

说明： 1.轴孔型式代号:
Y，J，J1，Z
2.Y型孔和A型键不标注;
3.联轴器两端轴孔型号和尺寸完全相同的只标一端, 另一端省略不标注。
例：
J 30 60 YL3联轴器 GB5843 86 J1B28 44
§14-2联轴器的选择 (一)选择联轴器的类型
1) 所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲减振功能的要求。例如，对大功率的 重载传动，可选用齿式联轴器；对严重冲击载荷或要求消除轴系扭转振动的传动，可 选用轮胎式联轴器等具有高弹性的联轴器。 2) 联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小。对于高速传动轴，应选用平衡 精度高的联轴器，例如膜片联轴器等，而不宜选用存在偏心的滑块联轴器等。 3) 两轴相对位移的大小和方向。当安装调整后，难以保持两轴严格精确对中， 或工作过程中两轴将产生较大的附加相对位移时，应选用挠性联轴器。例如当径向位 移较大时，可选滑块联轴器，角位移较大或相交两轴的联接可选用万向联轴器等。 4) 联轴器的可靠性和工作环境。通常由金属元件制成的不需润滑的联轴器此较 可靠；需要润滑的联轴器，其性能易受润滑完善程度的影响，且可能污染环境。含有 橡胶等非金属元件的联轴器对温度、腐蚀性介质及强光等比较敏感，而且容易老化。 5）联轴器的制造、安装、维护和成本。在满足便用性能的前提下，应选用装拆 方便、维护简单、成本低的联轴器。例如刚性联轴器不但结构简单，而且装拆方便， 可用于低速、刚性大的传动轴。一般的非金属弹性元件联轴器(例如弹性套柱销联轴 器、弹性柱销联轴器、梅花形弹性联轴器等)，由于具有良好的综合能力，广泛适用 于一般的中小功率传动。
弹性套柱销联轴器
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。 因为通过蛹状的弹性 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 与轴的配合孔可作成 圆柱形或圆锥形。
特点和应用：制造容易，装拆方便，成本较低，但弹性套易磨损，
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，单位为mm；d 为轴径，单位为mm。
滑块联轴器 这种联轴器与十字滑块联轴器相似，只是两半联轴器上的沟 槽很宽，并把原来的中间盘改为两面不带凸牙的方形滑块，且通 常用夹布胶木制成。由于中间滑块的质量减小，又具有弹性，故 允许较高的极限转速。中间滑块也可用尼龙6制成，并在配制时加 入少量的石墨或二硫化钼，以便在使用时可以自行润滑。
特点和应用：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；但成本较高，在重型机械中广泛应用。
滚子链联轴器
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。
特点和应用：结构简单，尺寸紧凑，质量小，装拆方便，维修容
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。 联轴器和离合器的种类繁多，本章仅介绍少数典型结构及其 相关知识。至于其它的类型，可参阅有关资料1、3上均制有凸牙，用橡胶等类材料制成的星形弹性件 2，放臵在两半联轴器的凸牙之间。工作时，星形弹性件受压缩并 传递转矩。这种联轴器允许轴的径向位移为0.2mm，偏角位移为 1°30'。因为弹性件只受压不受拉，工作情况有所改善，故寿命较
梅花形弹性联轴器
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℃，短时工作温度可达 100℃，传递的公称转矩为16～25000N· m。
§14-1联轴器的种类和工作特性
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，这就要求设计联轴器时，要 从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相 对位移的性能。
刚性联轴器 联 轴 器 挠性联轴器 有弹性元件的挠性联轴器 无弹性元件的挠性联轴器
第十四章
联轴器和离合器
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(或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臵。 类型 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 的一种装臵。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。
(二)计算联轴器的计算转矩
Tca K AT
式中T为公称转矩，单位为N· m；KA为工作情况系数
工作机 分类 I II III IV V VI 工作情况及举例 转矩变化很小，如发电机，小型通风机，小型离心 泵 转矩变化小，如透平压缩机，木工机床，运输机 转矩变化中等，如搅拌机，增压泵，有飞轮的压缩 机，冲床 转矩变化和冲击载荷中等，如织布机，水泥搅拌机， 拖拉机 转矩变化和冲击载荷大，如造纸机，挖掘机，起重 机，碎石机 转矩变化大并有极强烈冲击载荷，如压延机，无飞 轮的活塞泵，重型初轧机 电动机， 汽轮机 1.3 1.5 1.7 1.9 2.3 3.1 KA 原动机 四缸和四缸 以上内燃机 1.5 1.7 1.9 2.1 2.5 3.3 双缸内燃 机 1.8 2.0 2.2 2.4 2.8 3.6 单缸内 燃机 2.2 2.4 2.6 2.8 3.2 4.0
膜片联轴器
膜片联轴器的典型结构。其弹性元件为一定数量的很薄的多边环形(或圆 环形)金属膜片叠合而成的膜片组，在膜片的圆周上有若干个螺栓孔，用 铰制孔用螺栓交错间隔与半联轴器相联接。这样将弹性元件上的弧段分 为交错受压缩和受拉伸的两部分，拉伸部分传递转矩，压缩部分趋向皱 折。当机组存在轴向、径向和角位移时，金属膜片便产生波状变形。
易、价廉并具有一定的补偿性能和缓冲性能，但因链条的套筒与 其相配件间存在间隙，不宜用于逆向传动和起动频繁或立轴传动。 同时由于受离心力影响也不宜用于高速传动。
2.有弹性元件的挠性联轴器
这类联轴器具有挠性，可以补偿两轴的相对位移。这类联轴器 因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，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。 联轴器在受到工作转矩T以后，被联接两轴将因弹性元件的变形 而产生相应的扭转角φ；φ与T成正比关系的弹性元件为定刚度，不 成正比的为变刚度。非金属材料的弹性元件都是变刚度的，金属材 料的则由其结构不同可有变刚度的与定刚度的两种。常用非金属材 料的刚度多随载荷的增大而增大，故缓冲性好，特别适用于工作载 荷有较大变化的机器。
(二)挠性联轴器
1.无弹性元件的挠性联轴器
这类联轴器具有挠性，可以补偿两轴的相对位移。但由于无弹 性元件，不能缓冲减振。 十字滑块联轴器
十字滑块联轴器由两个在端面上开有凹槽的半联轴器1、3， 和一个两面带有凸牙的中间盘2所组成。凹凸牙可在凹槽中滑动， 可以补偿安装及运转时两轴间的相对位移。
特点和应用:这种联轴器一般用于转速n<250r/min，轴的刚度较
(三)确定联轴器的型号
根据计算转矩及所选的联轴器类型，按照：Tca≤[T]的条件由 联轴器标准中选定该联轴器型号。式中的[T]为该型号联轴器的 许用转矩。
(四)校核最大转速
被联接轴的转速n不应超过所选联轴器允许的最高转速nmax： n≤nmax。
(五)协调轴孔直径
轮胎式联轴器 轮胎式联轴器用橡胶或橡胶 织物制成轮胎状的弹性元件 1，两端用压板2及螺钉3分 别压在两个半联轴器4上。 这种联轴器富有弹性，具有 良好的消振能力，能有效地 降低动载荷和补偿较大的轴 向位移，而且绝缘性能好， 运转时无噪声。缺点是径向 尺寸较大；当转矩较大时， 会因过大扭转变形而产生附 加轴向载荷。
(一)刚性联轴器
套筒式联轴器
夹壳式联轴器
凸缘式联轴器 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。
特点和应用:。构造简单、成本低、可传递较大转矩、对两轴
对中性的要求很高。常用于转速低、无冲击、轴的刚性大、对 中性较好的场合。
普通的凸缘联轴器，通常是依靠铰 制孔用螺栓联接实现两轴对中。
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。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，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
特点和应用:这种联轴器结构简单，尺寸紧凑，适用于小功率、
高转速而无剧烈冲击处。
十字轴式万向联轴器
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互相垂直配臵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。
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。