联轴器、离合器和弹簧 1、教学目的: 了解联轴器、离合器工作原理,掌握常用联轴器、离合器、弹簧的选用方法 2、重点与难点: 重点:联轴器、离合器的工作原理及应用 难点:联轴器、离合器工作原理 3、教学手段与方法:多媒体 4、教学时间:2学时 联轴器 -)联轴器的功用:联轴器与离合器的功用是将轴与轴(或轴与旋转零件)联成一体,使其 同运转,并将一轴转矩传递给另一轴,联轴器在运转时,两轴不能分离,必须停车后,经 过拆卸才能分离。离合器在运转或停车后,不用拆卸,两轴便能分离。联轴器与离合器都是 由若干零件组成的通用部件。 二)联轴器的分类:如果联轴器的中间联接件是刚性的,便称这类联轴器为刚性联轴器:如 果中阃联接件是弹性的,便称这类联轴器为弹性联轴器。刚性联轴器又按有无补偿两轴轴线 间相对偏移能力分为两类,没有补偿能力的联轴器称为固定式联轴器,有补偿能力的联轴器, 称为可移式联轴器。联轴器已标准化,它的主要性能参数为:标志传递能力的公称传矩T, 许用转速团],被联接两轴的直径范围和标志补偿能力的偏移补偿。使用时,只需按要求直 接选用。 )常用联轴器类型 1.刚性联轴器 常用的刚性联轴器有套筒联轴器和凸缘联轴器等。 (1)套筒联轴器 如图112所示,套筒联轴器是利用套筒及连接零件(键或销)将两轴连接起来,图11.2a 中的螺钉用作轴向固定:当轴超载时,图11.2b中的锥销会被剪断,可起到安全保护的作用 套简 销 b)销连接 图11.2套筒联轴器 套筒联轴器结构简单、径向尺寸小、容易制造,但缺点是装拆时因被连接轴需作轴向移 动而使用不太方便。适用于载荷不大、工作平稳、两轴严格对中并要求联轴器径向尺寸小的 场合。此种联轴器目前尚未标准化。 (2)凸缘联轴器 如图11.3所示,凸缘联轴器由两个带凸缘的半联轴器和一组螺栓组成。这种联轴器有
11. 联轴器、离合器和弹簧 1、教学目的： 了解联轴器、离合器工作原理，掌握常用联轴器、离合器、弹簧的选用方法 2、重点与难点： 重点：联轴器、离合器的工作原理及应用 难点：联轴器、离合器工作原理 3、教学手段与方法：多媒体 4、教学时间：2 学时 一、联轴器 一）联轴器的功用：联轴器与离合器的功用是将轴与轴（或轴与旋转零件）联成一体，使其 一同运转，并将一轴转矩传递给另一轴，联轴器在运转时，两轴不能分离，必须停车后，经 过拆卸才能分离。离合器在运转或停车后，不用拆卸，两轴便能分离。联轴器与离合器都是 由若干零件组成的通用部件。 二）联轴器的分类：如果联轴器的中间联接件是刚性的，便称这类联轴器为刚性联轴器；如 果中间联接件是弹性的，便称这类联轴器为弹性联轴器。刚性联轴器又按有无补偿两轴轴线 间相对偏移能力分为两类，没有补偿能力的联轴器称为固定式联轴器，有补偿能力的联轴器， 称为可移式联轴器。联轴器已标准化，它的主要性能参数为：标志传递能力的公称传矩 T0 ， 许用转速 n ，被联接两轴的直径范围和标志补偿能力的偏移补偿。使用时，只需按要求直 接选用。 三）常用联轴器类型 1．刚性联轴器 常用的刚性联轴器有套筒联轴器和凸缘联轴器等。 （1）套筒联轴器 如图 11.2 所示，套筒联轴器是利用套筒及连接零件（键或销）将两轴连接起来，图 11.2a 中的螺钉用作轴向固定；当轴超载时，图 11.2b 中的锥销会被剪断，可起到安全保护的作用。 图 11.2 套筒联轴器 套筒联轴器结构简单、径向尺寸小、容易制造，但缺点是装拆时因被连接轴需作轴向移 动而使用不太方便。适用于载荷不大、工作平稳、两轴严格对中并要求联轴器径向尺寸小的 场合。此种联轴器目前尚未标准化。 （2）凸缘联轴器 如图 11.3 所示，凸缘联轴器由两个带凸缘的半联轴器和一组螺栓组成。这种联轴器有
两种对中方式:一种是通过分别具有凸槽和凹槽的两个半联轴器的相互嵌合来对中,半联轴 器之间采用普通螺栓连接,靠半联铀器接合面间的摩擦来传递转矩,如图113a所示:另一 种是通过铰制孔用螺栓与孔的紧配合对中,靠螺栓杆承受载荷来传递转矩,如图113b所示。 当尺寸相同时后者传递的转矩较大,且装拆时轴不必做轴向移动。 图11.3凸缘联轴器 凸缘联轴器的主要特点是结构简单、成本低、传递的转矩较大,但要求两轴的同轴度要 好。适用于刚性大、振动冲击小和低速大转矩的连接场合,是应用最广的一种刚性联轴器 这种联轴器已标准化(GB5843-86) 2.可移式刚性联轴器 由于制造、安装误差和工作时零件变形等原因,不易保证两轴对中时,宜采用具有补偿 两轴相对偏移能力的可移式刚性联轴器。这类联轴器能补偿两轴相对轴向偏移Δτ图11.l 径向偏移Δν图114b、角偏移Δa图114c和这些偏移组合的综合偏移 可移式刚性联轴器有齿式联轴器、滑块联轴器和万向联轴器等。 (1)齿式联轴器 齿式联轴器如图115所示。它是利用内、外齿啮合以实现两轴相对偏移的补偿。内 外齿径向有间隙,可补偿两轴径向偏移:外齿顶部制成球面,球心在轴线上,可补偿两轴之 间的角偏移。两内齿凸缘利用螺栓联接。齿式联轴器能传递很大的转矩,又有较大的补偿偏 移的能力,常用于重型机械,但结构笨重,造价较高。 图114 图115齿式联轴器 (2)十字滑块联轴器 如图116所示,由两个在端面上开有凹槽的半联轴器1、3和一个两端面均带有凸牙的 间盘2组成,中间盘两端面的凸牙位于互相垂直的两个直径方向上,并在安装时分别嵌入
两种对中方式：一种是通过分别具有凸槽和凹槽的两个半联轴器的相互嵌合来对中，半联轴 器之间采用普通螺栓连接，靠半联铀器接合面间的摩擦来传递转矩，如图 11.3a 所示；另一 种是通过铰制孔用螺栓与孔的紧配合对中，靠螺栓杆承受载荷来传递转矩，如图 11.3b 所示。 当尺寸相同时后者传递的转矩较大，且装拆时轴不必做轴向移动。 图 11.3 凸缘联轴器 凸缘联轴器的主要特点是结构简单、成本低、传递的转矩较大，但要求两轴的同轴度要 好。适用于刚性大、振动冲击小和低速大转矩的连接场合，是应用最广的一种刚性联轴器。 这种联轴器已标准化（GB 5843—86）。 2．可移式刚性联轴器 由于制造、安装误差和工作时零件变形等原因，不易保证两轴对中时，宜采用具有补偿 两轴相对偏移能力的可移式刚性联轴器。这类联轴器能补偿两轴相对轴向偏移 x 图 11.4a、 径向偏移 y 图 11.4b、角偏移 a 图 11.4c 和这些偏移组合的综合偏移。 可移式刚性联轴器有齿式联轴器、滑块联轴器和万向联轴器等。 （1）齿式联轴器 齿式联轴器如图 11.5 所示。它是利用内、外齿啮合以实现两轴相对偏移的补偿。内、 外齿径向有间隙，可补偿两轴径向偏移；外齿顶部制成球面，球心在轴线上，可补偿两轴之 间的角偏移。两内齿凸缘利用螺栓联接。齿式联轴器能传递很大的转矩，又有较大的补偿偏 移的能力，常用于重型机械，但结构笨重，造价较高。 图 11.4 图 11.5 齿式联轴器 （2）十字滑块联轴器 如图 11.6 所示，由两个在端面上开有凹槽的半联轴器 1、3 和一个两端面均带有凸牙的 中间盘 2 组成，中间盘两端面的凸牙位于互相垂直的两个直径方向上，并在安装时分别嵌入
1、3的凹槽中。因为凸牙可在凹槽中滑动,故可补偿安装及运转时两轴间的相对位移和偏斜 图116十字滑块联轴器 因为半联轴器与中间盘组成移动副,不能相对转动,故主动轴与从动轴的角速度应相等。 但在两轴间有偏移的情况下工作时,中间盘会产生很大的离心力,故其工作转速不宜过大 这种联轴器一般用于转速较低,轴的刚性较大,无剧烈冲击的场合 (3)万向联轴器 万向联轴器中常见的有十字轴式万向联轴器,如图11.7所示。它利用中间联接件十字 轴3联接两边的半联轴器,两轴线间夹角。可达40°~45°。单个十字轴式万向联轴器的主动 轴1作等角速转动时,其从动轴2作变角速转动。为避免这种现象,可采用两个万向联轴器, 使两次角速度变动的影响相互抵消,从而使主动轴1与从动轴2同步转动图11.8。但各轴相 互位置必须满足:主动轴1、从动轴2与中间轴C之间的夹角相等,即a1=a2;中间轴两 端叉面必须位于同一平面内,如图11.8a、b、图11.8c是双十字轴式万向联轴器的结构图 图11.7 C
l、3 的凹槽中。因为凸牙可在凹槽中滑动，故可补偿安装及运转时两轴间的相对位移和偏斜。 图 11.6 十字滑块联轴器 因为半联轴器与中间盘组成移动副，不能相对转动，故主动轴与从动轴的角速度应相等。 但在两轴间有偏移的情况下工作时，中间盘会产生很大的离心力，故其工作转速不宜过大。 这种联轴器一般用于转速较低，轴的刚性较大，无剧烈冲击的场合。 （3）万向联轴器 万向联轴器中常见的有十字轴式万向联轴器，如图 11.7 所示。它利用中间联接件十字 轴 3 联接两边的半联轴器，两轴线间夹角。可达 40°～45°。单个十字轴式万向联轴器的主动 轴 1 作等角速转动时，其从动轴 2 作变角速转动。为避免这种现象，可采用两个万向联轴器， 使两次角速度变动的影响相互抵消，从而使主动轴 1 与从动轴 2 同步转动图 11.8。但各轴相 互位置必须满足：主动轴 1、从动轴 2 与中间轴 C 之间的夹角相等，即 a1 = a2 ；中间轴两 端叉面必须位于同一平面内，如图 11.8a、b、图 11.8c 是双十字轴式万向联轴器的结构图。 图 11.7
图118 3.弹性联轴器 弹性联轴器是利用弹性联接件的弹性变形来补偿两轴相对位移,缓和冲击和吸收振动 的。弹性联轴器有弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器和轮胎式联轴器等。 (1)弹性套柱销联轴器 弹性套柱销联轴器如图119所示,是利用一端具有弹性套的柱销作为中间联接件。为 了补偿轴向偏移,在两轴间留有轴向间隙c。为了更换易损元件弹性套,留出一定的空间距 离A。弹性套柱销联轴器的标准号为GB4323-84,见表11.1 d1=42mm,L=112mm 从动端 J1型轴孔,A型键糟 T6联轴器 GB43284 图119弹性套柱销联轴器结构 (2)弹性柱销联轴器 弹性柱销联轴器如图11.10所示,是直接利用具有弹性的非金属(如尼龙)柱销2种为 中间联接件,将半联轴器1联接在一起。为了防止柱销由凸缘孔中滑出,在两端配置有档板 3。这种联轴器的柱销结构简单,更换方便;安装时,要留有轴向间隙S。 弹性套柱销联轴器和弹性柱销联轴器的径向偏移和角偏移的许用范围不大,故安装时, 需注意两轴对中,否则会使柱销或弹性套迅速磨损。 J型轴孔 ￥型轴孔 6
图 11.8 3．弹性联轴器 弹性联轴器是利用弹性联接件的弹性变形来补偿两轴相对位移，缓和冲击和吸收振动 的。弹性联轴器有弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器和轮胎式联轴器等。 （1）弹性套柱销联轴器 弹性套柱销联轴器如图 11.9 所示，是利用一端具有弹性套的柱销作为中间联接件。为 了补偿轴向偏移，在两轴间留有轴向间隙 c。为了更换易损元件弹性套，留出一定的空间距 离 A。弹性套柱销联轴器的标准号为 GB4323—84，见表 11.1。 图 11.9 弹性套柱销联轴器结构 （2）弹性柱销联轴器 弹性柱销联轴器如图 11.10 所示，是直接利用具有弹性的非金属（如尼龙）柱销 2 种为 中间联接件，将半联轴器 1 联接在一起。为了防止柱销由凸缘孔中滑出，在两端配置有档板 3。这种联轴器的柱销结构简单，更换方便；安装时，要留有轴向间隙 S。 弹性套柱销联轴器和弹性柱销联轴器的径向偏移和角偏移的许用范围不大，故安装时， 需注意两轴对中，否则会使柱销或弹性套迅速磨损
图110弹性柱销联轴器 图11.11轮胎式联轴器 (3)轮胎式联轴器 轮胎式联轴器如图7.所示,利用轮胎式橡胶制品2作为中间联接件,将半联轴1与3 联接在一起。这种联轴器结构简单可靠,能补偿较大的综合偏移,可用于潮湿多尘的场合 它的径向尺寸大,而轴向尺寸比较紧凑。轮胎式联轴器标准号为GB5844-86 4.安全联轴器 为了防止机器过载而损伤机器零、部件和造成事故,常在传动的某个环节,设置安全联 轴器,起到保护机器的作用。常用的安全联轴器有销钉式安全联轴器和牙嵌式安全联轴器 (1)销钉式安全联轴器 图112所示为销钉式安全联轴器,它的传力件是细小的销钉,销钉装在两段钢套中, 正常工作时,销钉温度足够:过载时,销钉首先被切断,以保证轴的安全。销钉式安全联轴 器用于偶发性过载 ∠销钉 图11.12销钉式安全联轴器图11.13牙嵌式安全联轴器 (2)牙嵌式安全联轴器 图11.13所示为牙嵌式安全联轴器,它的两半联轴器端面上有牙,依靠弹簧使牙齿与齿 槽相互嵌入并压紧,以传递转矩;过载时,由于它具有牙形角a大于摩擦p的结构特点, 故推开弹簧,两半联轴器的牙齿脱开,以保证轴的安全。牙嵌式安全联轴功率器用于经常性 过载 四)联轴器的选择 常用联轴器多已标准化,一般先依据机器的工作条件选择合适的类型:再依据计算转矩、 轴的直径和转速,从标准中选择所需型号及尺寸:必要时对某些薄弱、重要的零件进行验算 1联轴器类型的选择 选择类型的原则是使用要求应与所选联轴器的特性一致。例如:两轴能精确对中,轴的 刚性较好,可选刚性固定式的凸缘联轴器,否则选具有补偿能力的刚性可移式联轴器:两轴 轴线要求有一定夹角的,可选十字轴式万向联轴器:转速较高、要求消除冲击和吸收振动的, 选弹性联轴器。由于类型选择涉及因素较多,一般要参考以往使用联轴器的经验,进行选择 2联轴器型号、尺寸的选择 选择类型后,根据计算转矩、轴径、转速,由手册或标准中选择联轴器的型号、尺寸 选择时要满足:
图 11.10 弹性柱销联轴器 图 11.11 轮胎式联轴器 （3）轮胎式联轴器 轮胎式联轴器如图 7.11 所示，利用轮胎式橡胶制品 2 作为中间联接件，将半联轴 1 与 3 联接在一起。这种联轴器结构简单可靠，能补偿较大的综合偏移，可用于潮湿多尘的场合， 它的径向尺寸大，而轴向尺寸比较紧凑。轮胎式联轴器标准号为 GB5844—86。 4．安全联轴器 为了防止机器过载而损伤机器零、部件和造成事故，常在传动的某个环节，设置安全联 轴器，起到保护机器的作用。常用的安全联轴器有销钉式安全联轴器和牙嵌式安全联轴器。 （1）销钉式安全联轴器 图 11.12 所示为销钉式安全联轴器，它的传力件是细小的销钉，销钉装在两段钢套中， 正常工作时，销钉温度足够；过载时，销钉首先被切断，以保证轴的安全。销钉式安全联轴 器用于偶发性过载。 图 11.12 销钉式安全联轴器 图 11.13 牙嵌式安全联轴器 （2）牙嵌式安全联轴器 图 11.13 所示为牙嵌式安全联轴器，它的两半联轴器端面上有牙，依靠弹簧使牙齿与齿 槽相互嵌入并压紧，以传递转矩；过载时，由于它具有牙形角 a 大于摩擦 的结构特点， 故推开弹簧，两半联轴器的牙齿脱开，以保证轴的安全。牙嵌式安全联轴功率器用于经常性 过载。 四）联轴器的选择 常用联轴器多已标准化，一般先依据机器的工作条件选择合适的类型；再依据计算转矩、 轴的直径和转速，从标准中选择所需型号及尺寸；必要时对某些薄弱、重要的零件进行验算。 1.联轴器类型的选择 选择类型的原则是使用要求应与所选联轴器的特性一致。例如：两轴能精确对中，轴的 刚性较好，可选刚性固定式的凸缘联轴器，否则选具有补偿能力的刚性可移式联轴器；两轴 轴线要求有一定夹角的，可选十字轴式万向联轴器；转速较高、要求消除冲击和吸收振动的， 选弹性联轴器。由于类型选择涉及因素较多，一般要参考以往使用联轴器的经验，进行选择。 2.联轴器型号、尺寸的选择 选择类型后，根据计算转矩、轴径、转速，由手册或标准中选择联轴器的型号、尺寸。 选择时要满足：