聯(lián)軸器和離合器

關(guān)于聯(lián)軸器和離合器聯(lián)軸器和離合器的功用：

主要用來聯(lián)接軸與軸（有時也聯(lián)接軸與其他回轉(zhuǎn)零件），以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩；有時也用作安全裝置。第2頁,共57頁，2024年2月25日，星期天聯(lián)軸器和離合器的分類：

根據(jù)工作特性分類：

1）聯(lián)軸器：用來把兩軸聯(lián)接在一起，機器運轉(zhuǎn)過程中，兩軸不能分離，只有在機器停車并將聯(lián)接拆開后，兩軸才能分離。2）離合器：在機器運轉(zhuǎn)過程中，可使兩軸隨時結(jié)合或分離的一種裝置。操縱機器傳動系統(tǒng)斷續(xù)，以便進行變速及換檔等。3）安全聯(lián)軸器及安全離合器機器在工作時，如果轉(zhuǎn)矩超過規(guī)定值，這種聯(lián)軸器及離合器即可自動斷開或打滑，以保證機器中的主要零件不致因過載而損壞。4）特殊功用的聯(lián)軸器及離合器用于某些有特性要求之處，如在一定的回轉(zhuǎn)方向或到達一定的轉(zhuǎn)速時，聯(lián)軸器或離合器即可自動接合或分離。第3頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

聯(lián)軸器和離合器種類繁多，在選用標準件或自行設(shè)計時應考慮如下因素：傳遞轉(zhuǎn)矩大小;轉(zhuǎn)速高低;扭轉(zhuǎn)剛度變化

;體積大小

;緩沖吸振能力。第4頁,共57頁，2024年2月25日，星期天§14—1聯(lián)軸器的種類及特性聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造機安裝的誤差，承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證嚴格的對中，而是存在著某種程度的相對位移。這就要求要從結(jié)構(gòu)上采取各種不同的措施，保證在一定相對位移的范圍內(nèi)能使用。第5頁,共57頁，2024年2月25日，星期天聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸的相對位移兩軸線的相對位移:

軸向、徑向、角度、綜合。

由于制造、安裝或工作時零件的變形等原因，被聯(lián)接的兩軸不一定度能精確對中，因此會出現(xiàn)兩軸之間的軸向位移、徑向位移和角位移，或其組合。yα

α

xy軸向x徑向角度綜合制造誤差安裝誤差受力變形被聯(lián)接的兩軸不能精確對中§14-1聯(lián)軸器的種類和特性第6頁,共57頁，2024年2月25日，星期天§14—1聯(lián)軸器的種類及特性分類：根據(jù)對各種相對位移有無補償能力，聯(lián)軸器可分為：剛性聯(lián)軸器（無補償能力）撓性聯(lián)軸器（有補償能力）根據(jù)是否具有彈性元件分為:

無彈性元件的撓性聯(lián)軸器有彈性元件的撓性聯(lián)軸器第7頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（一）剛性聯(lián)軸器：

1：分類：有套筒式，夾殼式和凸緣式等這里只介紹較為常用的聯(lián)軸器。第8頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（一）剛性聯(lián)軸器

結(jié)構(gòu)：用一個套筒通過鍵將兩軸聯(lián)接在一起。用緊定螺釘來實現(xiàn)軸向固定。套筒聯(lián)軸器型式：半圓鍵普通平鍵特點：結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、傳遞扭矩較大，但不能緩沖減振。應用：用于載荷較平穩(wěn)的兩軸聯(lián)接。1、套筒聯(lián)軸器

第9頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（一）剛性聯(lián)軸器：2：凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器是把兩個帶有凸緣的半聯(lián)軸器用鍵分別與兩軸聯(lián)接，然后用螺栓把兩個半聯(lián)軸器聯(lián)接成一體，以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。（1）普通的凸緣聯(lián)軸器，通常是靠絞制孔用螺栓來實現(xiàn)兩軸對中；圖14—2（a）p346第10頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（2）有對中榫的凸緣聯(lián)軸器：靠一個半聯(lián)軸器上的凸肩與另一個半聯(lián)軸器上的凹槽相配合而對中。聯(lián)接兩個半聯(lián)軸器的螺栓可以采用A級或B級的普通螺栓，此時螺栓桿與孔壁存在間隙,轉(zhuǎn)矩靠半聯(lián)軸器接合面摩擦力矩來傳遞。也可以采用絞制孔用螺栓，此時螺栓桿與螺釘孔為過渡配合，靠螺栓桿承受擠壓和剪切來傳遞轉(zhuǎn)矩。3：材料可用鑄鐵或鑄鋼，重載是或圓周速度大于30m/s時應用鑄鋼或鍛鋼.第11頁,共57頁，2024年2月25日，星期天4：特點凸緣聯(lián)軸器屬于剛性聯(lián)軸器，對所聯(lián)接的兩軸間的相對位移缺乏補償能力，故對兩軸對中性的要求很高。當兩軸有相對位移存在時，就會在機件內(nèi)引起附加載荷，使工作情況惡化。但結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可傳遞較大轉(zhuǎn)矩，故當轉(zhuǎn)速低，無沖擊，軸的剛性大，對中性較好時亦常采用。第12頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（二）撓性聯(lián)軸器1、無彈性元件的撓性聯(lián)軸器這類聯(lián)軸器因具有撓性，故可補償兩軸間的相對位移，但因無彈性元件，故不能緩沖減振。常用的有以下幾種：第13頁,共57頁，2024年2月25日，星期天（二）撓性聯(lián)軸器1）十字滑塊聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：由兩個在斷面上有凹槽的半聯(lián)軸器1，3和一個兩面帶有凸牙的中間盤組成，因凸牙可在凹槽中滑動，故可補償安裝及運轉(zhuǎn)時兩軸間的相對位移。第14頁,共57頁，2024年2月25日，星期天材料：可用45號鋼，工作表面需進行熱處理，提高硬度。要求低時，可用Q275鋼，不進行熱處理。第15頁,共57頁，2024年2月25日，星期天特點：一般用于轉(zhuǎn)速n<250r/min,軸的剛性較大，且無劇烈的沖擊處。第16頁,共57頁，2024年2月25日，星期天2）滑塊聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：兩半聯(lián)軸器的溝槽很寬，并把原來的中間盤改為兩面不帶凸牙的方形滑塊，且通常用夾布膠木來制成。第17頁,共57頁，2024年2月25日，星期天2）滑塊聯(lián)軸器特點：中間滑塊的質(zhì)量小，又具有彈性，故可允許較高的極限轉(zhuǎn)速。中間滑塊在配制時，加入少量的石墨或二硫化鉬，以便在使用時可以自行潤滑。結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，適用于小功率，高轉(zhuǎn)速而無劇烈沖擊處。第18頁,共57頁，2024年2月25日，星期天允許較大的角位移。3）十字軸式萬向聯(lián)軸器第19頁,共57頁，2024年2月25日，星期天3）十字軸式萬向聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：

它由兩個叉形接頭1，3，一個中間聯(lián)接件2和軸銷4（包括銷套及鉚釘）、5所組成。銷軸4和5互相垂直配置，并分別把兩個叉形接頭與中間件2聯(lián)接起來。這樣，就構(gòu)成了一個可動的聯(lián)接。允許兩軸間有較大的夾角（夾角α最大可達到5o～45o）。第20頁,共57頁，2024年2月25日，星期天特點：當主動軸角速度ω1為常數(shù)時，從動軸的角速度

ω3并不是常數(shù)，而是在一定的范圍內(nèi)（ω1cosα<=ω3<=ω1/

cosα)變化，因而在傳動中將產(chǎn)生附加動載荷。在機器運轉(zhuǎn)時，夾角發(fā)生改變?nèi)匀豢梢哉鲃?，但α過大時，傳動效率會顯著降低。第21頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

為了改善這種情況，常將十字軸式萬向聯(lián)軸器成對使用，并保證O1軸，O2軸與中間軸之間的夾角相等，中間軸的兩端叉形接頭應在同一平面內(nèi)。只有這樣萬向聯(lián)軸器才可以使得ω1=ω3。

這類聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)緊湊，維護方便，廣泛應用于汽車，多頭鉆床等機械的傳動系統(tǒng)中。小型十字軸式萬向聯(lián)軸器已經(jīng)標準化，設(shè)計時可按標準選用。第22頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

兩個內(nèi)套筒1分別用鍵與兩軸聯(lián)接，兩個外套筒3用螺栓5聯(lián)成一體，依靠內(nèi)外齒相嚙合以傳遞轉(zhuǎn)矩。4）齒式聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：這種聯(lián)軸器由兩個帶有內(nèi)齒及凸緣的外套筒3和兩個帶有外齒的內(nèi)套筒1所組成。齒式聯(lián)軸器齒式聯(lián)軸器第23頁,共57頁，2024年2月25日，星期天較大的齒側(cè)間隙齒頂做成球面有較多齒傳遞轉(zhuǎn)矩—承載高，用于重型機械。允許綜合位移齒式聯(lián)軸器齒式聯(lián)軸器第24頁,共57頁，2024年2月25日，星期天齒式聯(lián)軸器工作情況角位移徑向位移第25頁,共57頁，2024年2月25日，星期天特點：能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩，并允許有較大的偏移量，安裝精度要求不高，但質(zhì)量較大，成本較大，在重型機械中廣泛使用。第26頁,共57頁，2024年2月25日，星期天5）滾子鏈聯(lián)軸器：

這種聯(lián)軸器是利用一條公用的雙排鏈條2同時與兩個齒數(shù)相同的并列鏈輪嚙合來實現(xiàn)兩個半聯(lián)軸器1與4的聯(lián)接。特點：具有一定的補償性能(和緩沖性能)，不宜用于逆向轉(zhuǎn)動和起動頻繁或立軸轉(zhuǎn)動以及高速傳動。該類聯(lián)軸器共同特點：1、無緩沖及吸振能力2、有一定補償位移能力第27頁,共57頁，2024年2月25日，星期天2：有彈性元件的撓性聯(lián)軸器這類聯(lián)軸器裝有彈性元件：可以補償兩軸間的相對位移，具有緩沖減振的能力。彈性元件所能儲蓄的能量越大，則聯(lián)軸器的緩沖能力愈強。彈性元件的彈性滯后性能與彈性變形時零件間摩擦功愈大，則聯(lián)軸器的減振能力愈好。彈性元件的材料：有非金屬和金屬兩種非金屬材料有：橡膠，塑料等，減振能力強。金屬材料有：各種彈簧，強度高，壽命長。第28頁,共57頁，2024年2月25日，星期天1）彈性套柱銷聯(lián)軸器第29頁,共57頁，2024年2月25日，星期天1）彈性套柱銷聯(lián)軸器

這種聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)與凸緣聯(lián)軸器相似，只是用套有彈性套的柱銷代替了聯(lián)接螺栓。彈性套傳遞轉(zhuǎn)矩，故可緩沖減振。這種聯(lián)軸器可按標準（GB4323-84)選用。第30頁,共57頁，2024年2月25日，星期天2)彈性柱銷聯(lián)軸器

結(jié)構(gòu)：如圖所示工作時轉(zhuǎn)矩是通過半聯(lián)軸器上的柱銷從而傳到從動軸上去的。

為了防止柱銷脫落，在半聯(lián)軸器的外側(cè)，用螺釘固定于擋板。第31頁,共57頁，2024年2月25日，星期天特點：傳遞轉(zhuǎn)矩的能力很大，結(jié)構(gòu)簡單。有一定的緩沖能力和吸振能力，允許被聯(lián)接兩軸有一定的軸向位移以及少量的徑向位移和角位移。適用于：軸向竄動較大，正反轉(zhuǎn)變化較多和起動頻繁的場合。第32頁,共57頁，2024年2月25日，星期天3）星形彈性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：如圖P351圖14－11所示。兩半聯(lián)軸器1，3上均制有凸牙，用橡膠等類材料制成的星形彈性件2，放置在兩個半聯(lián)軸器的凸牙之間，工作時，星形彈性件受壓縮并傳遞轉(zhuǎn)矩。允許軸的徑向位移為0.2mm，偏角位移為1°30‘。特點：彈性件只受壓不受拉，壽命較長。第33頁,共57頁，2024年2月25日，星期天4）梅花形彈性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：P352圖14－12所示結(jié)構(gòu)形式及工作原理與星形彈性聯(lián)軸器相似。半聯(lián)軸器與軸配合的孔可做成圓柱形，并以梅花形彈性件取代星形彈性件。工作溫度范圍為：－35～＋38

短時工作溫度可達100°

傳遞的公稱轉(zhuǎn)矩為16～25000N.m第34頁,共57頁，2024年2月25日，星期天5）輪胎聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：P352圖14－13所示，用橡膠或橡膠織物制成輪胎狀的彈性元件，兩端用壓板及螺釘分別壓在兩個半聯(lián)軸器上。特點：具有良好的消振能力，能有效的降低動載荷和補償較大的軸向位移，運轉(zhuǎn)時無噪聲。缺點：徑向尺寸較大，當扭矩較大時，產(chǎn)生附加的軸向載荷。第35頁,共57頁，2024年2月25日，星期天6）膜比聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：如P252圖14－14所示，其彈性元件為一定數(shù)量的很薄的多邊環(huán)形金屬膜片疊合而成的膜片組在膜片的圓周上有若干個螺栓孔，用鉸制孔用螺栓交錯間隔與半聯(lián)軸器相聯(lián)接。彈性元件上的弧段交錯受壓縮和受拉伸的兩部分，拉伸部分傳遞轉(zhuǎn)矩，壓縮部分趨向皺折。當機組存在軸向，徑向和角位移時，金屬膜片便產(chǎn)生波狀變形。特點：扭轉(zhuǎn)彈性較低，緩沖減振性能差。用于載荷比較平穩(wěn)的高速傳動。第36頁,共57頁，2024年2月25日，星期天§14－2聯(lián)軸器的選擇絕大多數(shù)聯(lián)軸器均已經(jīng)標準化或規(guī)格化（見有關(guān)手冊）設(shè)計者的任務是選用。選用聯(lián)軸器的步驟如下：（一）：選擇聯(lián)軸器的類型：根據(jù)傳遞載荷的大小，軸轉(zhuǎn)速的高低，被聯(lián)接兩部分的安裝精度，參考各類聯(lián)軸器特性，選擇合適的類型。選擇時，考慮如下幾點：1）所需傳遞的轉(zhuǎn)矩大小與性質(zhì)以及對減振緩沖功能的要求。2）聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低所引起的離心力大小。3）兩軸相對位移的大小和方向。4）聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境。5）聯(lián)軸器的制造，安裝，維護和成本。第37頁,共57頁，2024年2月25日，星期天§14－2聯(lián)軸器的選擇（二）：計算聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩

Tca=KAT式中：T為公稱轉(zhuǎn)矩N.mKA為工作情況系數(shù)，見表14-1P353第38頁,共57頁，2024年2月25日，星期天(三)：確定聯(lián)軸器的型號

Tca≤[T].[T]為該型號聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩。(四)校核最大轉(zhuǎn)速聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)速n不應超過所選聯(lián)軸器許用的最高轉(zhuǎn)速nmax即

n≤nmax（五）協(xié)調(diào)軸孔直徑多數(shù)情況下，每一型號的聯(lián)軸器適應的軸的直徑均有一個范圍。標準中給出軸直徑的最大最小值，或者給出適應直徑的尺寸系列，被聯(lián)接軸的直徑應當在此范圍之內(nèi).（六）規(guī)定部件相應的安裝精度根據(jù)所選聯(lián)軸器允許軸的相對位移偏差，規(guī)定部件相應的安裝精度。（七）進行必要的校核應對聯(lián)軸器的主要傳動零件進行強度校核使用非金屬彈性元件的聯(lián)軸器時，工作溫度不超過允許的最高溫度。第39頁,共57頁，2024年2月25日，星期天例題：

某車間起重機根據(jù)工作要求，選用一電動機，其功率P=10kw，轉(zhuǎn)速n=960r/min,電動機軸伸的直徑d=42mm，試選擇所需的聯(lián)軸器（只要求與電動機軸伸聯(lián)接的半聯(lián)軸器滿足直徑要求。）解：（1）類型選擇為了隔離振動與沖擊，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。（2）載荷計算：公稱轉(zhuǎn)矩：T=9550P/n=9550*10/960=99.48N.m

由表14－1P353查得KA=2.3,則計算轉(zhuǎn)矩為：

Tca=KAT=2.3*99.48=228.80N.m(3)型號選擇從GB4323-84中查得TL6型彈性套柱銷聯(lián)軸器

[T]=250N.m,nmax=3800r/min,d=32~42適用第40頁,共57頁，2024年2月25日，星期天§14－3離合器離合器的作用：

可將傳動系統(tǒng)隨時分離和接合。類型：常用的可分為：牙嵌式與摩擦式兩大類。對離合器的要求：

接合平穩(wěn)，分離迅速徹底，調(diào)節(jié)和修理方便，外廓尺寸小，質(zhì)量小，耐磨性能好和有足夠的散熱性能等。第41頁,共57頁，2024年2月25日，星期天§14－3離合器1.牙嵌離合器：

(1)結(jié)構(gòu)：牙嵌離合器由兩個端面上有牙的半離合器組成。其中一個半離合器固定在主動軸上，另一個半離合器用導鍵（或滑鍵）與從動軸聯(lián)接，并可以由操縱機構(gòu)使其作軸向移動，以實現(xiàn)離合器的分離和接合。牙嵌離合器是靠牙的相互嵌合來傳遞運動和轉(zhuǎn)矩的。為了使兩個半離合器能夠?qū)χ?，在主動軸端的半離合器上固定一個對中環(huán)，從動軸可在對中環(huán)內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。第42頁,共57頁，2024年2月25日，星期天第43頁,共57頁，2024年2月25日，星期天§14－3離合器1.牙嵌離合器：(2)牙形：P356圖14－16所示，常用的有:

三角形牙：用于傳遞小轉(zhuǎn)矩的低速離合器；

矩形牙：無軸向分力，但不便于接合和分離，使用較少。

鋸齒形牙：強度高，只能傳遞單向轉(zhuǎn)矩，用于特定的工作條件處。

梯形牙：強度高，能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，能自動補償牙的磨損與間隙，從而減少沖擊，故應用廣泛。

圖f所示的牙形主要用于安全離合器第44頁,共57頁，2024年2月25日，星期天3：驗算牙面上的壓力P及牙根彎曲應力σb

式中：W:牙根的抗彎截面系數(shù)，W=a2b/6[P]:許用壓力，當靜止狀態(tài)下接合時，

[P]≤90～120MPa[σ]b:許用彎曲應力，靜止狀態(tài)下接合時，

[σ]b=σs/1.5MPa第45頁,共57頁，2024年2月25日，星期天4:應用：一般用于轉(zhuǎn)矩不大，低速接合處。材料：常用低碳鋼表面滲碳，硬度為56～

62HRC；或采用中碳鋼表面淬火，硬度為

48～54HRC；不重要的和靜止狀態(tài)接合的離合器，也允許用HT200制造。第46頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

（二）圓盤摩擦離合器

圓盤摩擦離合器是在主動摩擦盤轉(zhuǎn)動時，由主從動盤的接觸面間產(chǎn)生的摩擦力矩來傳遞轉(zhuǎn)矩的。

第47頁,共57頁，2024年2月25日，星期天

（二）圓盤摩擦離合器1單盤摩擦離合器結(jié)構(gòu)：在主動軸1和從動軸2上，分別安裝摩擦盤3和4，操縱環(huán)5可以使摩擦盤4沿軸2移動。接合時以力Q將盤4壓在盤3上，主動軸上的轉(zhuǎn)矩即由兩盤接觸面產(chǎn)生的摩擦力矩傳到從動軸。第48頁,共57頁，2024年2月25日，星期天傳遞的最大轉(zhuǎn)矩：

Tmax=QfR

式中：f為摩擦系數(shù)第49頁,共57頁，2024年2月25日，星期天2：多盤摩擦離合器結(jié)構(gòu)：它有兩組摩擦盤組成一組外摩擦盤，外齒插入主動軸的外鼓輪的縱向槽中，盤的孔壁則不與任何零件接觸，與軸1一起轉(zhuǎn)動。并可在軸向力推動下沿軸向移動。另一組內(nèi)摩擦盤：孔壁凹槽與從動軸上的套筒的凸齒相配合而盤的外緣不與任何零件接觸。盤可與軸3一起轉(zhuǎn)動，也可在軸向力作用下作軸向移動。當滑環(huán)向左移動時，曲臂壓桿通過壓板將內(nèi)、外摩擦盤緊壓在調(diào)節(jié)螺母上，離合器即進入接觸狀態(tài)。當滑環(huán)向右移動時，摩擦盤即松脫開。第50頁,共57頁，2024年2月25日，星期天第51頁,共57頁，2024年2月25日，星期天最大轉(zhuǎn)矩Tmax和壓力P：多盤摩擦離合器所能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩Tmax

接合面上的壓力P:式中：D1,D2:摩擦盤接合面的內(nèi)徑合外徑（mm）[p]:許用壓力，它等于基本許用壓力[p]。與系數(shù)kakbkc的乘積即：[p]=[p]。kakbkc式中：[p]。見表14－2P358:kakbkc分別為根據(jù)離合器平均圓周速度，主動摩擦盤的數(shù)目，每小時接合次數(shù)等不同而引入的修正系數(shù)。其值p358表14－3。分為干式和油式兩種。3：摩擦離合器和牙嵌離合器相比，其優(yōu)點：不論在何種速度時，兩軸都可以接合或分離；接合過程平穩(wěn)，沖擊，振動較小；第52頁,共57頁，2024年2月25日，星期天從動軸的加速時間和所傳遞的最大轉(zhuǎn)矩可以調(diào)節(jié)；過載時可發(fā)生打滑，以保護重要零件不致?lián)p壞。缺點：外廓尺寸較大，在接合，分離過程中要產(chǎn)生滑動摩擦，發(fā)熱量大，磨損也較大。4設(shè)計方法：（1）：可先選定摩擦面材料和根據(jù)結(jié)構(gòu)要求初步確定摩擦盤接合面的直徑D1和D2對油式摩擦離合器：D1=(1.5~2)d,d為軸徑；

D2=(1.5~2)D1;對干式摩擦離合器：D1=(2~3)dD2=(1.5~2.5)D1

（2）：求出軸向壓力Q。根據(jù)式計算；

摩擦結(jié)合面數(shù)目Z：根據(jù)式計算.增加Z