軸聯(lián)軸器離合器解析課件

1、2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器1第十章 軸、 聯(lián)軸器 、離合器周怡琳2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器1第十章 軸2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器2內(nèi)容第一節(jié) 概述第二節(jié) 軸第三節(jié) 聯(lián)軸器第四節(jié) 離合器2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器2內(nèi)容第一節(jié) 2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器3第一節(jié) 概述一、軸使用意義：是組成精密機械的重要零件之一。一切作回傳運動的零件，都必須裝在軸上才能實現(xiàn)其運動。軸的分類：按照所受載荷和應(yīng)力的不同心軸轉(zhuǎn)軸傳動軸工作時只受轉(zhuǎn)矩或主要承受轉(zhuǎn)矩。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器3第一節(jié) 概2

2、022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器4一、軸心軸可以隨回轉(zhuǎn)零件一起轉(zhuǎn)動（圖101a），也可不隨回轉(zhuǎn)零件一起轉(zhuǎn)動（圖101b），工作時只受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)動的心軸受變應(yīng)力，不轉(zhuǎn)的心軸受靜應(yīng)力。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器4一、軸心軸2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器5一、軸轉(zhuǎn)軸：工作時既受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器5一、軸轉(zhuǎn)軸：2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器6一、軸按軸的中心線形狀不同直軸軸的各截面中心在同一直線上精密機械中多用，分為光軸：易于加工階梯軸：各軸段強度相近，便于軸上零件的安裝和固定?？蓪嵭?/p>

3、，可空心曲軸各軸段截面中心不在同一直線上屬于專用零件，多用于動力機械鋼絲軟軸軸線可隨意變化，把回轉(zhuǎn)運動靈活地傳到任何位置用于受連續(xù)振動的場合，具有緩和沖擊的作用。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器6一、軸按軸的2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器7二、聯(lián)軸器、離合器聯(lián)軸器、離合器的功能用來聯(lián)接兩根軸，使之一同回轉(zhuǎn)并傳遞轉(zhuǎn)矩的一種部件。聯(lián)軸器、離合器的區(qū)別聯(lián)軸器：只有在運動停止后用拆卸的方法才能把軸分離。離合器：在運動過程中隨時使兩軸分離或接合。聯(lián)軸器、離合器的設(shè)計首先按工作要求選定合適的類型然后按軸的直徑、計算轉(zhuǎn)矩、工作轉(zhuǎn)速、工作溫度等，從手冊中查出適用的型號和具體結(jié)構(gòu)尺

4、寸必要時，應(yīng)對其中個別關(guān)鍵性零件進行驗算。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器7二、聯(lián)軸器、2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器8第二節(jié) 軸軸的重要性軸系中的重要零件涉及到回轉(zhuǎn)精度、強度、剛度、熱變形、振動穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)工藝性等問題。軸的設(shè)計將軸和軸系零部件的整體結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系起來考慮。包括：選定軸的材料、確定結(jié)構(gòu)、計算強度和剛度，對于高速運轉(zhuǎn)的軸，有時還要計算振動穩(wěn)定性，并繪制軸的零件工作圖。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器8第二節(jié) 軸2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器9一、軸的材料及其選擇軸材料的設(shè)計考慮根據(jù)軸的工作能力(強度、剛度、振動穩(wěn)定性、耐

5、磨性)要求實現(xiàn)這些要求所采用的熱處理方式制造工藝經(jīng)濟合理2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器9一、軸的材料2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器10一、軸的材料及其選擇軸的常用材料碳素鋼應(yīng)力集中敏感性小，價格低廉，應(yīng)用廣。優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼：35、45、50鋼，調(diào)質(zhì)、正火處理普通碳素結(jié)構(gòu)鋼：Q235、Q275(不重要或受力較小的傳動軸)合金鋼具有較高的力學(xué)性能和熱處理性能，用于受力較大并要求尺寸小、重量輕或耐磨性較高重要的軸。常用合金鋼：20Cr、40Cr，溫度超過300可用含Mo的合金鋼。舉例受力小，耐磨性高的軸：T8A、T10A等碳素工具鋼儀表防磁，用黃銅、青銅制造軸防腐蝕，

6、用2Cr13、4Cr13等不銹鋼作軸軸常用材料的主要力學(xué)性能：表1012022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器10一、軸的材2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器11二、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的組成軸頸：被支承部分軸頭：安裝輪轂的部分軸身：聯(lián)接軸頸、軸頭的部分軸的結(jié)構(gòu)軸的結(jié)構(gòu)取決于軸上零件的結(jié)構(gòu)和尺寸、布置和固定方式、裝配和拆卸工藝以及軸的受力狀況等因素。設(shè)計軸使之滿足軸和裝在軸上的零件有準確的軸向工作位置，便于裝拆和調(diào)整；軸應(yīng)有良好的加工工藝性。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器11二、軸的結(jié)2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器12二、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（一）軸的外形結(jié)

7、構(gòu)例：一級圓柱齒輪減速機軸的外形結(jié)構(gòu)盡可能簡單，加工方便、熱處理不易變形，減少應(yīng)力集中，提高軸的疲勞強度。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器12二、軸的結(jié)2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器13二、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(二) 零件在軸上的固定方法零件在軸上的軸向固定軸肩：定位面內(nèi)圓角內(nèi)圓角半徑r應(yīng)小于零件上倒角C或外圓角半徑R軸環(huán)：尺寸可取軸環(huán)高度a=(0.070.1)d；軸環(huán)寬度b=1.4a；擋環(huán)、螺母、套筒2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器13二、軸的結(jié)2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器14二、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計零件在軸上的周向固定平鍵、半圓鍵（參考十四章鍵

8、聯(lián)接）零件在軸上的固定方法：銷聯(lián)接、緊定螺釘聯(lián)接和壓合聯(lián)接2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器14二、軸的結(jié)2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器15三、軸的強度計算（一）按許用切應(yīng)力計算軸徑開始設(shè)計軸時，軸上零件位置、作用力、彎矩未知，由軸傳遞的功率、轉(zhuǎn)速求軸直徑。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器15三、軸的強2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器16三、軸的強度計算軸的最小直徑設(shè)計公式表102列出幾種常用材料的許用切應(yīng)力和C值2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器16三、軸的強2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器17三、軸的強度計算

9、（二）按彎曲和扭轉(zhuǎn)復(fù)合強度計算軸徑一般順序：圖107繪出軸的空間受力簡圖。求出垂直面和水平面中的支點反力。繪出垂直面內(nèi)的彎矩M圖繪出水平面內(nèi)的彎矩M圖繪出合成彎矩M圖繪出轉(zhuǎn)矩T圖2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器17三、軸的強2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器18三、軸的強度計算繪出當(dāng)量彎矩Mv圖2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器18三、軸的強2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器19三、軸的強度計算計算軸的直徑（104）求軸的危險截面直徑。截面有一個鍵槽時，軸徑加大4；有兩個鍵槽互成180時，軸徑尺寸加大10。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器

10、、離合器19三、軸的強2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器20三、軸的強度計算軸的設(shè)計中，常用的三種步驟（p259）一般形狀不甚復(fù)雜的軸從已知條件直接進行結(jié)構(gòu)設(shè)計進行必要的校核計算，畫出軸的零件工作圖用來傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩或彎矩很小的傳動軸按許用切應(yīng)力計算軸徑，進行軸的結(jié)構(gòu)化確定軸的最終形狀和尺寸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，還承受彎矩的轉(zhuǎn)軸根據(jù)傳遞的轉(zhuǎn)矩，按許用切應(yīng)力計算軸徑，進行結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)需要進行彎扭復(fù)合強度計算畫出軸的零件工作圖2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器20三、軸的強2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器21三、軸的強度計算例題101，p.2592022/10/

11、11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器21三、軸的強2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器22三、軸的強度計算解：估算軸的直徑軸的設(shè)計軸的外形軸的直徑軸的長度按彎曲和扭轉(zhuǎn)復(fù)合強度計算軸徑2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器22三、軸的強2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器23三、軸的強度計算繪出軸的空間受力簡圖。求出垂直面和水平面中的支點反力。繪出垂直面內(nèi)的彎矩M圖繪出水平面內(nèi)的彎矩M圖繪出合成彎矩M圖繪出轉(zhuǎn)矩T圖繪出當(dāng)量彎矩Mv圖2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器23三、軸的強2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器24四、軸的剛度計算剛度計算的目的分析

12、軸的變形是否超過允許范圍載荷作用下，軸的彎曲和扭轉(zhuǎn)變形過大，影響軸上零件的正常工作和傳動精度。根據(jù)軸使用條件，進行剛度計算（一）扭轉(zhuǎn)剛度計算2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器24四、軸的剛2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器25四、軸的剛度計算（二）彎曲剛度計算定義y，軸截面C處產(chǎn)生的撓度，截面C處產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角。計算撓曲線微分方程求解工程上采用查表法。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器25四、軸的剛2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器26第三節(jié) 聯(lián)軸器聯(lián)軸器分類按兩軸相對位置和位置變動情況，分兩類剛性聯(lián)軸器：兩軸嚴格對中，工作中不發(fā)生位移的地方；撓性聯(lián)

13、軸器：兩軸有相對位移的地方。無彈性元件金屬彈性元件非金屬彈性元件2、3稱為彈性聯(lián)軸器2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器26第三節(jié) 2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器27第三節(jié) 聯(lián)軸器聯(lián)軸器的選擇對于載荷平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、同軸度好、無相對位移的選用剛性聯(lián)軸器；有相對位移，選用無彈性元件的撓性聯(lián)軸器；對同軸度不易保證，載荷、速度變化較大的場合，選用具有緩沖、減振作用的彈性聯(lián)軸器。對聯(lián)軸器的其它要求裝拆方便尺寸較小質(zhì)量較輕維護簡便安裝位置盡量靠近軸承2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器27第三節(jié) 2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器28第三節(jié) 聯(lián)軸器聯(lián)軸器設(shè)

14、計標準化根據(jù)工作要求確定聯(lián)軸器型號，關(guān)鍵零件作必要驗算聯(lián)軸器和離合器的計算轉(zhuǎn)矩Tj。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器28第三節(jié) 2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器29一、剛性聯(lián)軸器（一）凸緣聯(lián)軸器組成：兩個分裝在軸端的半聯(lián)軸器聯(lián)接螺栓材料：中等以下載荷，v35m/s采用中等強度的鑄鐵；重載， v75m/s采用鍛鋼或鑄鋼。按對中方式不同，凸緣聯(lián)軸器有兩種型式具有凸肩的半聯(lián)軸器和具有凹槽的半聯(lián)軸器相嵌合而對中；制作簡便，價格較低。用鉸制孔和受剪螺栓對中。裝卸簡便。能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器29一、剛性聯(lián)2022/10/15第十章 軸、

15、聯(lián)軸器、離合器30一、剛性聯(lián)軸器特點對中精度可靠，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，要求兩軸同軸度好，主要用于載荷平穩(wěn)的聯(lián)接中。采用六角頭螺栓，且螺栓與螺栓孔之間具有少量間隙時，依靠結(jié)合面摩擦力傳遞轉(zhuǎn)矩。每個螺栓需要加預(yù)緊力，可用F校核螺栓尺寸。聯(lián)軸器鉸制孔與受剪螺栓配合為H7/k6或H7/js6時，依靠螺栓剪切和擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩。傳遞最大轉(zhuǎn)矩時，每個螺栓所受剪力，可用F0校核螺栓尺寸。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器30一、剛性聯(lián)2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器31一、剛性聯(lián)軸器（二）套筒聯(lián)軸器組成：套筒聯(lián)接零件鍵銷釘緊釘螺釘過盈配合套筒彈性力2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合

16、器31一、剛性聯(lián)2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器32一、剛性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器的主要優(yōu)點：構(gòu)造簡單、價格較低。剛性聯(lián)軸器的缺點：無法補償兩軸偏斜和位移，對兩軸的對中性要求較高；聯(lián)軸器中都是剛性零件，缺乏緩沖和吸振的能力。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器32一、剛性聯(lián)2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器33二、撓性聯(lián)軸器兩軸相對位置變化，最好采用撓性聯(lián)軸器補償兩軸偏斜和位移的方法利用聯(lián)軸器工作零件間構(gòu)成的動聯(lián)接具有某一方向或幾個方向的活動度來補償做成無彈性元件撓 性聯(lián)軸器；利用聯(lián)軸器中彈性件的變形來補償。做成彈性聯(lián)軸器。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、

17、離合器33二、撓性聯(lián)2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器34二、撓性聯(lián)軸器（一）無彈性元件撓性聯(lián)軸器盤銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器34二、撓性聯(lián)2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器35二、撓性聯(lián)軸器盤銷聯(lián)軸器允許被連接軸有軸向位移，位移量要小于兩盤之間的最大間隙（一般為0.81.5mm）盤銷聯(lián)軸器的空回誤差間隙相同時，盤銷聯(lián)軸器的空回誤差較??；銷釘與槽配合通常采用H7/h6或H8/h7。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器35二、撓性聯(lián)2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器36二、撓性聯(lián)軸器傳動誤差被連接軸線的不重合所引起的傳

18、動誤差。為減小傳遞誤差，應(yīng)盡量減小被聯(lián)接軸的徑向位移e，增大銷釘?shù)奖宦?lián)接軸軸線之間的距離r。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器36二、撓性聯(lián)2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器37二、撓性聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)用途：聯(lián)接徑向位移或角位移很小的兩根軸。問題：偏心產(chǎn)生離心力加劇磨損2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器37二、撓性聯(lián)2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器38二、撓性聯(lián)軸器解決方法中間圓盤制成空心的，內(nèi)徑約為外徑的0.7；使e0.04d，并限制n300r/min。榫、槽摩擦表面需要淬硬到55HRC以上，適當(dāng)潤滑。允許徑向位移量在0.04d以下，允許

19、的角位移30。引起空回誤差，故榫和槽配合多采用H7/h6。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器38二、撓性聯(lián)2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器39二、撓性聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器單萬向聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)萬向接頭套1萬向接頭環(huán)2球頭軸3銷桿4特點：不能傳遞等角位移主要用于精度要求不高的傳動中。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器39二、撓性聯(lián)2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器40二、撓性聯(lián)軸器雙萬向聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：由兩個單萬向聯(lián)軸器組成。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器40二、撓性聯(lián)2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器41二、撓性聯(lián)軸器特點實現(xiàn)主動

20、軸和從動軸的等角位移傳動滿足兩個條件12中間軸兩端的萬向接頭環(huán)3、5應(yīng)在同一平面內(nèi)。傳動誤差用于精度要求不高的傳動中，無需計算；用于精度要求較高的傳動中，計算方法如下：2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器41二、撓性聯(lián)2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器42二、撓性聯(lián)軸器2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器42二、撓性聯(lián)2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器43二、撓性聯(lián)軸器討論：主動軸、從動軸平行時，沒有傳動誤差；實際上，總存在，所引起的傳動誤差按正弦規(guī)律變化雙萬向聯(lián)軸器的空回誤差2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器43二、撓性聯(lián)2022/10

21、/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器44二、撓性聯(lián)軸器（二）有彈性元件的撓性聯(lián)軸器（彈性聯(lián)軸器）特點不僅可補償兩軸偏斜和位移，而且具有緩和沖擊和吸收振動的能力。彈性元件儲存能量越多，緩沖能力越好；彈性滯后性能越好，消振能力越強。用于頻繁起動、受變載荷、高速運動、經(jīng)常反向和兩軸不便于嚴格對中的地方。彈性聯(lián)軸器可減小軸的扭轉(zhuǎn)振動或改變傳動系統(tǒng)的自振頻率。材料：非金屬和金屬2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器44二、撓性聯(lián)2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器45二、撓性聯(lián)軸器分類金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器具有補償兩軸偏斜和位移，緩沖和消振的能力。波紋管聯(lián)軸器和螺旋彈簧聯(lián)軸器適用于傳遞小

22、轉(zhuǎn)矩場合。非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器優(yōu)點：具有彈性滯后特性，具有一定消振能力；單位重量的非金屬材料儲能比金屬材料大許多倍，緩沖性能較好；聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜。缺點：強度較低，尺寸較大，壽命較短。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器45二、撓性聯(lián)2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器462022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器462022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器47二、撓性聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)半聯(lián)軸器柱銷彈性套用途聯(lián)接起動頻繁、變載荷下運動的軸工作環(huán)境溫度2050無油質(zhì)有害于橡膠介質(zhì)2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器47二、撓性聯(lián)202

23、2/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器48二、撓性聯(lián)軸器特性軸徑32160mm時，相應(yīng)的許用轉(zhuǎn)矩為25016000Nm，許用轉(zhuǎn)速38001150r/min。預(yù)留間隙C，兩軸作少量軸向位移允許最大位移量：軸向27.5mm；徑向0.20.7mm；角度13030。聯(lián)軸器外徑的最大圓周速度不得超過30m/s。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器48二、撓性聯(lián)2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器49二、撓性聯(lián)軸器彈性套單位面積壓力和柱銷的彎曲強度的驗算2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器49二、撓性聯(lián)2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器50二、撓性聯(lián)軸器彈性圓盤聯(lián)軸器用于小型精密機械中的彈性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)彈性圓盤：皮革、橡膠、夾布等非金屬材料允許微小徑向、軸向位移。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器50二、撓性聯(lián)2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器51第四節(jié) 離合器對離合器的基本要求接合迅速，分離徹底，動作準確可靠，平穩(wěn)無沖擊；結(jié)構(gòu)簡單，制造、調(diào)整和維修方便；強度高，散熱好，使用壽命長；尺寸小和重量輕。2022/10/11第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器51第四節(jié) 2022/10/15第十章 軸、聯(lián)軸器、離合器52一、牙