第十二章 轴系零部件

191

第十三章 其它常用零部件

联轴器和离合器是机械传动中常用的部件，主要用于联接两轴，使其一同旋转并传递转矩，有时也可用作安全装置。联轴器和离合器不同之处是：用联轴器联接的两轴，在机械运转时两轴是不能脱开的，只有在机械停车时才能将联接拆开，使两轴分离。离合器可以根据工作需要，在机械运转时随时使两轴脱开或结合，而不必停车。

联轴器所联接的两轴，由于制造和安装误差以及承载后变形和热变形等影响往往不能保证严格的对中，两轴将会产生某种形式的相对位移误差，如图13-1所示，图a)为轴向位移误差，图b)为径向位移误差，图c)为角位移误差，图d)为综合位移误差。这就要

求联轴器在结构上具有补偿能力。

第一节 联轴器

一、联轴器的分类

根据工作性能，联轴器可分为刚性联轴器和弹性联轴器两大类。刚性联轴器又有固定式和可移动式两种。固定式刚性联轴器构造简单，但要求被联接的两轴严格对中，而且在运转时不得有任何的相对移动。可移动式刚性联轴器则可补偿两轴在工作中发生的一定限度的相对移动。弹性联轴器中有弹性元件，所以具有缓冲、吸振的功能和适应轴线偏移的能力。

二、常用联轴器的结构和特点 1.凸缘联轴器

如图13-2所示，凸缘联轴器由两个带凸缘的半联轴器用螺栓联接而成。半联轴器用键与两轴相联接。图 a ）所示为两半联轴器用铰制孔螺栓联接，靠孔与螺栓对中，拆装方便，传递转矩大。图b ）所示的两半联轴器靠凸榫对中，用普通螺栓联接，对中精度高，但装拆时，轴必须作轴向移动。

凸缘联轴器结构简单，价格低廉，能传递较大的转矩，但不能补偿两轴线的相对位移，也不能缓冲减振，故只适用于两轴能严格对中、载荷平稳的场合。

2.套筒联轴器

a) b) c) d)

图13-1 轴线的相对位移

a ）

b ）

图13-2 凸缘联轴器

192

如图13-3所示，套筒联轴器利用套筒将两轴套接，然后用键或销将套筒和轴联接。

其结构简单，制造容易，径向尺寸小，但两轴线要求严格对中，装拆时必须做轴向移动，适用于工作平稳、启动频繁的传动中。

3.滑块联轴器

图13-4所示滑块联轴器由两个带有凹槽的半联轴器1、3和两面带有凸块的中间盘2组成，半联轴器1、3分别与主、从动轴联接成一体，实现两轴的联接，凸块与凹槽相互嵌合并作相对移动可补偿径向偏移。该联轴器结构简单，径向尺寸小。中间盘用尼龙做成，可减少转动时中间盘偏心产生的离心力并起缓冲作用。适用于两轴径向偏移较大、低速无冲击的场合。

4.十字轴万向联轴器

如图13-5所示，十字轴万向联轴器由两个叉形接头1、3和一个十字轴2组成。它利

用叉形接头与十字轴之间构成的转动副，使被联接的两轴线能成任意角度α，一般α可达35°～45°。当十字轴万向联轴器单个使用、主动轴以等角速度转动时，从动轴作变角速度回转，造成在传动中产生附加动载荷。为此，常将十字轴万向联轴器成对使用，如图13-6所示。要获得等角速度效果，在安装时各轴的相互位置必须满足：①主、从动轴与中间轴夹角相等，即α1＝α3；②中间轴两端的叉形平面必须位于同一平面内。应该注意到，这样安装后虽然获得输入轴和输出轴的等角速度转动，但中间传轴2仍然是不等角速度的。

图13-3 套筒联轴器

图13-4 滑块联轴器

图13-5 万向联轴器 图13-6 双万向联轴器

图13-7 弹性套柱销联轴器

193

5.弹性套柱销联轴器

如图13-7所示，弹性套柱销联轴器的构造与凸缘联轴器相似，不同之处是用带有弹性套的柱销代替了螺栓联接，可利用弹性套的变形补偿两轴间的位移，缓冲和吸振。它制造简单，装拆方便，适用于正反转或起动频繁、载荷平稳、中小转矩的轴的联接。为便于更换易损件弹性套，设计时应留一定的拆卸空间B 。

6.弹性柱销联轴器 如图13-8所示，弹性柱销联轴器利用弹性柱销，如尼龙柱销，将两半联轴器联接在一起，柱销形状一端为柱形，另一端制成腰鼓形，以增大角度位移的补偿能力。为防柱销脱落，柱销两端装有挡板。弹性柱销联轴器适用于启动及换向频繁，转矩较大的中、低速轴的联接。

三、联轴器的选用

联轴器大多已标准化，选用时先根据工作条件确定合适的类型，再按转矩、轴径及转速选择联轴器的型号，必要时再校核其承载能力。

1.联轴器类型的选择

根据工作载荷的大小和性质、转速高低、两轴相对偏移的大小、装拆维护等方面的因素，结合各类联轴器的性能，选择合适的类型。例如，两轴的对中要求高，轴的刚度又大时，可选用套筒联轴器或凸缘联轴器；载荷不平稳，两轴对中困难，轴的刚度较差时，可选弹性柱销联轴器；两轴相交时，则选用万向联轴器等。

2.联轴器的型号选择

根据计算转矩、轴的直径和转速，从标准中选择联轴器的型号和相关尺寸。计算转矩按下式计算

T c = KT

(13-1)

式中：K 为工作情况系数，见表13-1；T 为联轴器的工作转矩。

所选型号的联轴器应使计算转矩不超过联轴器的公称转矩T n ，工作转速不超过许用转速[n ]，联轴器的孔径、长度与相联接两轴的相关参数协调一致。联轴器轴孔和键槽形式见有关设计手册。

表13-1 工作情况系数K

图13-8弹性柱销联轴器

194

例13-1 功率P ＝30KW ，转速n ＝1470 r/min 的电动起重机中，联接直径d ＝48mm ，长L ＝84mm 的电机轴，试选择联轴器的型号。

解：1）选择联轴器类型。因起重机载荷不平稳，传递转矩也大，为缓冲和吸振，选择弹性套柱销联轴器。

2）选择联轴器型号。工作转矩T ＝9550·

n

P ＝9550×

1470

30＝195 N ·m

查表13-1得工作情况系数K ＝3.5，由式（13-1）得计算转矩

T c ＝KT ＝3.5×195＝682.5 N ·m

按计算转矩、转速和轴径，由GB/T4323－84中选用TL8联轴器，主、从动端均为J 1型轴孔，A 型键槽，标记为： TL8联轴器 48×112 GB/T4323－84。查得有关数据：额定转矩T n ＝710 N ·m ，许用转速 [n ]＝2400 r/min ，轴径45～55mm ，

满足T c ≤T n 、n ≤[n ]，适用。

第二节 离合器

一、离合器的功用和分类

离合器可根据需要方便的使两轴接合或分离，以满足机器变速、换向、空载起动、过载保护等方面的要求。

对离合器的基本要求是：接合平稳，分离迅速；工作可靠，操纵灵活、省力；调节和维护方便。按控制方法的不同，可分为操纵离合器、自动离合器两大类。

二、常用离合器的结构和特点

1.牙嵌式离合器

如图13-9所示，牙嵌式离合器由两个端面上有牙的半离合器1、2组成，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，并通过操纵机构使其作轴向移动，从而起到离合作用。为了对中，在主动轴的半离合器上固定有对中环3，从动轴可在对中环中自由转动。离合器的操纵可以通过手动杠杆、液压、气动或电磁的吸力等方式进行。牙嵌式离合器的牙形如图13-10所示。三角形牙易接合，强度低，用于传递小转矩的低速离合器；梯形牙（图a ）强度高，牙磨损后能自动补偿，冲击小，应用广；