轴联轴器离合器解析ppt课件.ppt

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2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,1,第十章轴、联轴器、离合器,周怡琳,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,2,内容,第一节概述第二节轴第三节联轴器第四节离合器,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,3,第一节概述,一、轴使用意义：

是组成精密机械的重要零件之一。

一切作回传运动的零件，都必须装在轴上才能实现其运动。

轴的分类：

按照所受载荷和应力的不同心轴转轴传动轴工作时只受转矩或主要承受转矩。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,4,一、轴,心轴可以随回转零件一起转动（图101a），也可不随回转零件一起转动（图101b），工作时只受弯矩而不传递转矩。

转动的心轴受变应力，不转的心轴受静应力。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,5,一、轴,转轴：

工作时既受弯矩又承受转矩。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,6,一、轴,按轴的中心线形状不同直轴轴的各截面中心在同一直线上精密机械中多用，分为光轴：

易于加工阶梯轴：

各轴段强度相近，便于轴上零件的安装和固定。

可实心，可空心曲轴各轴段截面中心不在同一直线上属于专用零件，多用于动力机械钢丝软轴轴线可随意变化，把回转运动灵活地传到任何位置用于受连续振动的场合，具有缓和冲击的作用。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,7,二、联轴器、离合器,联轴器、离合器的功能用来联接两根轴，使之一同回转并传递转矩的一种部件。

联轴器、离合器的区别联轴器：

只有在运动停止后用拆卸的方法才能把轴分离。

离合器：

在运动过程中随时使两轴分离或接合。

联轴器、离合器的设计首先按工作要求选定合适的类型然后按轴的直径、计算转矩、工作转速、工作温度等，从手册中查出适用的型号和具体结构尺寸必要时，应对其中个别关键性零件进行验算。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,8,第二节轴,轴的重要性轴系中的重要零件涉及到回转精度、强度、刚度、热变形、振动稳定性、结构工艺性等问题。

轴的设计将轴和轴系零部件的整体结构密切联系起来考虑。

包括：

选定轴的材料、确定结构、计算强度和刚度，对于高速运转的轴，有时还要计算振动稳定性，并绘制轴的零件工作图。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,9,一、轴的材料及其选择,轴材料的设计考虑根据轴的工作能力（强度、刚度、振动稳定性、耐磨性）要求实现这些要求所采用的热处理方式制造工艺经济合理,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,10,一、轴的材料及其选择,轴的常用材料碳素钢应力集中敏感性小，价格低廉，应用广。

优质碳素结构钢：

35、45、50钢，调质、正火处理普通碳素结构钢：

Q235、Q275（不重要或受力较小的传动轴）合金钢具有较高的力学性能和热处理性能，用于受力较大并要求尺寸小、重量轻或耐磨性较高重要的轴。

常用合金钢：

20Cr、40Cr，温度超过300可用含Mo的合金钢。

举例受力小，耐磨性高的轴：

T8A、T10A等碳素工具钢仪表防磁，用黄铜、青铜制造轴防腐蚀，用2Cr13、4Cr13等不锈钢作轴轴常用材料的主要力学性能：

表101,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,11,二、轴的结构设计,轴的组成轴颈：

被支承部分轴头：

安装轮毂的部分轴身：

联接轴颈、轴头的部分轴的结构轴的结构取决于轴上零件的结构和尺寸、布置和固定方式、装配和拆卸工艺以及轴的受力状况等因素。

设计轴使之满足轴和装在轴上的零件有准确的轴向工作位置，便于装拆和调整；轴应有良好的加工工艺性。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,12,二、轴的结构设计,

（一）轴的外形结构例：

一级圆柱齿轮减速机轴的外形结构尽可能简单，加工方便、热处理不易变形，减少应力集中，提高轴的疲劳强度。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,13,二、轴的结构设计,

（二）零件在轴上的固定方法零件在轴上的轴向固定轴肩：

定位面内圆角内圆角半径r应小于零件上倒角C或外圆角半径R轴环：

尺寸可取轴环高度a=（0.070.1）d；轴环宽度b=1.4a；挡环、螺母、套筒,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,14,二、轴的结构设计,零件在轴上的周向固定平键、半圆键（参考十四章键联接）零件在轴上的固定方法：

销联接、紧定螺钉联接和压合联接,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,15,三、轴的强度计算,

（一）按许用切应力计算轴径开始设计轴时，轴上零件位置、作用力、弯矩未知，由轴传递的功率、转速求轴直径。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,16,三、轴的强度计算,轴的最小直径设计公式表102列出几种常用材料的许用切应力和C值,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,17,三、轴的强度计算,

（二）按弯曲和扭转复合强度计算轴径一般顺序：

图107绘出轴的空间受力简图。

求出垂直面和水平面中的支点反力。

绘出垂直面内的弯矩M图绘出水平面内的弯矩M图绘出合成弯矩M图绘出转矩T图,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,18,三、轴的强度计算,绘出当量弯矩Mv图,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,19,三、轴的强度计算,计算轴的直径（104）求轴的危险截面直径。

截面有一个键槽时，轴径加大4；有两个键槽互成180时，轴径尺寸加大10。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,20,三、轴的强度计算,轴的设计中，常用的三种步骤（p259）一般形状不甚复杂的轴从已知条件直接进行结构设计进行必要的校核计算，画出轴的零件工作图用来传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小的传动轴按许用切应力计算轴径，进行轴的结构化确定轴的最终形状和尺寸除传递转矩外，还承受弯矩的转轴根据传递的转矩，按许用切应力计算轴径，进行结构设计根据需要进行弯扭复合强度计算画出轴的零件工作图,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,21,三、轴的强度计算,例题101，p.259,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,22,三、轴的强度计算,解：

估算轴的直径轴的设计轴的外形轴的直径轴的长度按弯曲和扭转复合强度计算轴径,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,23,三、轴的强度计算,绘出轴的空间受力简图。

求出垂直面和水平面中的支点反力。

绘出垂直面内的弯矩M图绘出水平面内的弯矩M图绘出合成弯矩M图绘出转矩T图绘出当量弯矩Mv图,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,24,四、轴的刚度计算,刚度计算的目的分析轴的变形是否超过允许范围载荷作用下，轴的弯曲和扭转变形过大，影响轴上零件的正常工作和传动精度。

根据轴使用条件，进行刚度计算

（一）扭转刚度计算,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,25,四、轴的刚度计算,

（二）弯曲刚度计算定义y，轴截面C处产生的挠度，截面C处产生的转角。

计算挠曲线微分方程求解工程上采用查表法。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,26,第三节联轴器,联轴器分类按两轴相对位置和位置变动情况，分两类刚性联轴器：

两轴严格对中，工作中不发生位移的地方；挠性联轴器：

两轴有相对位移的地方。

无弹性元件金属弹性元件非金属弹性元件2、3称为弹性联轴器,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,27,第三节联轴器,联轴器的选择对于载荷平稳、转速稳定、同轴度好、无相对位移的选用刚性联轴器；有相对位移，选用无弹性元件的挠性联轴器；对同轴度不易保证，载荷、速度变化较大的场合，选用具有缓冲、减振作用的弹性联轴器。

对联轴器的其它要求装拆方便尺寸较小质量较轻维护简便安装位置尽量靠近轴承,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,28,第三节联轴器,联轴器设计标准化根据工作要求确定联轴器型号，关键零件作必要验算联轴器和离合器的计算转矩Tj。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,29,一、刚性联轴器,

（一）凸缘联轴器组成：

两个分装在轴端的半联轴器联接螺栓材料：

中等以下载荷，v35m/s采用中等强度的铸铁；重载，v75m/s采用锻钢或铸钢。

按对中方式不同，凸缘联轴器有两种型式具有凸肩的半联轴器和具有凹槽的半联轴器相嵌合而对中；制作简便，价格较低。

用铰制孔和受剪螺栓对中。

装卸简便。

能传递较大的转矩。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,30,一、刚性联轴器,特点对中精度可靠，传递转矩较大，要求两轴同轴度好，主要用于载荷平稳的联接中。

采用六角头螺栓，且螺栓与螺栓孔之间具有少量间隙时，依靠结合面摩擦力传递转矩。

每个螺栓需要加预紧力，可用F校核螺栓尺寸。

联轴器铰制孔与受剪螺栓配合为H7/k6或H7/js6时，依靠螺栓剪切和挤压传递转矩。

传递最大转矩时，每个螺栓所受剪力，可用F0校核螺栓尺寸。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,31,一、刚性联轴器,

（二）套筒联轴器组成：

套筒联接零件键销钉紧钉螺钉过盈配合套筒弹性力,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,32,一、刚性联轴器,刚性联轴器的主要优点：

构造简单、价格较低。

刚性联轴器的缺点：

无法补偿两轴偏斜和位移，对两轴的对中性要求较高；联轴器中都是刚性零件，缺乏缓冲和吸振的能力。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,33,二、挠性联轴器,两轴相对位置变化，最好采用挠性联轴器补偿两轴偏斜和位移的方法利用联轴器工作零件间构成的动联接具有某一方向或几个方向的活动度来补偿做成无弹性元件挠性联轴器；利用联轴器中弹性件的变形来补偿。

做成弹性联轴器。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,34,二、挠性联轴器,

（一）无弹性元件挠性联轴器盘销联轴器结构,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,35,二、挠性联轴器,盘销联轴器允许被连接轴有轴向位移，位移量要小于两盘之间的最大间隙（一般为0.81.5mm）盘销联轴器的空回误差间隙相同时，盘销联轴器的空回误差较小；销钉与槽配合通常采用H7/h6或H8/h7。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,36,二、挠性联轴器,传动误差被连接轴线的不重合所引起的传动误差。

为减小传递误差，应尽量减小被联接轴的径向位移e，增大销钉到被联接轴轴线之间的距离r。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,37,二、挠性联轴器,滑块联轴器结构用途：

联接径向位移或角位移很小的两根轴。

问题：

偏心产生离心力加剧磨损,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,38,二、挠性联轴器,解决方法中间圆盘制成空心的，内径约为外径的0.7；使e0.04d，并限制n300r/min。

榫、槽摩擦表面需要淬硬到55HRC以上，适当润滑。

允许径向位移量在0.04d以下，允许的角位移30。

引起空回误差，故榫和槽配合多采用H7/h6。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,39,二、挠性联轴器,万向联轴器单万向联轴器结构万向接头套1万向接头环2球头轴3销杆4特点：

不能传递等角位移主要用于精度要求不高的传动中。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,40,二、挠性联轴器,双万向联轴器结构：

由两个单万向联轴器组成。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,41,二、挠性联轴器,特点实现主动轴和从动轴的等角位移传动满足两个条件12中间轴两端的万向接头环3、5应在同一平面内。

传动误差用于精度要求不高的传动中，无需计算；用于精度要求较高的传动中，计算方法如下：

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,42,二、挠性联轴器,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,43,二、挠性联轴器,讨论：

主动轴、从动轴平行时，没有传动误差；实际上，总存在，所引起的传动误差按正弦规律变化双万向联轴器的空回误差,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,44,二、挠性联轴器,

（二）有弹性元件的挠性联轴器（弹性联轴器）特点不仅可补偿两轴偏斜和位移，而且具有缓和冲击和吸收振动的能力。

弹性元件储存能量越多，缓冲能力越好；弹性滞后性能越好，消振能力越强。

用于频繁起动、受变载荷、高速运动、经常反向和两轴不便于严格对中的地方。

弹性联轴器可减小轴的扭转振动或改变传动系统的自振频率。

材料：

非金属和金属,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,45,二、挠性联轴器,分类金属弹性元件的挠性联轴器具有补偿两轴偏斜和位移，缓冲和消振的能力。

波纹管联轴器和螺旋弹簧联轴器适用于传递小转矩场合。

非金属弹性元件的挠性联轴器优点：

具有弹性滞后特性，具有一定消振能力；单位重量的非金属材料储能比金属材料大许多倍，缓冲性能较好；联轴器结构简单、价格便宜。

缺点：

强度较低，尺寸较大，寿命较短。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,46,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,47,二、挠性联轴器,弹性套柱销联轴器结构半联轴器柱销弹性套用途联接起动频繁、变载荷下运动的轴工作环境温度2050无油质有害于橡胶介质,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,48,二、挠性联轴器,特性轴径32160mm时，相应的许用转矩为25016000Nm，许用转速38001150r/min。

预留间隙C，两轴作少量轴向位移允许最大位移量：

轴向27.5mm；径向0.20.7mm；角度13030。

联轴器外径的最大圆周速度不得超过30m/s。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,49,二、挠性联轴器,弹性套单位面积压力和柱销的弯曲强度的验算,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,50,二、挠性联轴器,弹性圆盘联轴器用于小型精密机械中的弹性联轴器结构。

结构弹性圆盘：

皮革、橡胶、夹布等非金属材料允许微小径向、轴向位移。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,51,第四节离合器,对离合器的基本要求接合迅速，分离彻底，动作准确可靠，平稳无冲击；结构简单，制造、调整和维修方便；强度高，散热好，使用寿命长；尺寸小和重量轻。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,52,一、牙嵌离合器,结构半离合器半离合器导向环拨叉,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,53,一、牙嵌离合器,牙形矩形不便于接合，齿根强度低，分离困难梯形强度较高，传递较大载荷，能自行补偿牙的磨损和牙侧间隙，避免冲击锯齿形强度高，只能传递单向转矩。

三角形低速下接合的离合器，牙形角取30。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,54,一、牙嵌离合器,牙数360传递转矩越大，选用牙数越少；接合时间越短，选用牙数越多；牙数越多，分担载荷越不均匀。

优点结构简单、尺寸较小、能保证两轴精确同步转动。

特性只能在静止、或圆周速度小于0.70.8m/s或转速小于150r/min工作条件下，接合两轴。

离合器牙的工作表面应有较高的硬度。

必要时验算牙面压强和牙根弯曲应力。

2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,55,二、摩擦式离合器,

（一）单圆盘式摩擦离合器结构能传递的最大转矩和作用在单位摩擦面上的压强,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,56,二、摩擦式离合器,

（二）圆锥式摩擦离合器结构优点：

散热好自动对中心传递较大转矩锥角大于摩擦角，取22.5或30缺点：

锥面加工困难,2023/4/30,第十章轴、联轴器、离合器,57,二、摩擦式离合器,摩擦式离合器的优点两轴可在任何不同角度下进行接合或分离；改变摩擦面间的压力即可调节从动轴的加速时间；接合的冲击和振动较小；过载时打滑，可保护其它零件免受损坏。

工作面间有弹性滑动，不宜用于示数传动链。