轴和联轴器的结构与工作原理
联轴器工作原理
联轴器工作原理
联轴器是一种通过传递旋转力矩和回转运动的装置。
它通常由两个相互连接的轴和一个连接轴的元件组成。
联轴器的工作原理基于传递动力的需求，允许两个轴以一定角度相互连接，同时保持各自独立的旋转运动。
联轴器通常用于解决以下问题：当两个轴之间有一定的轴向或角向位移时，如何传递力矩；当两个轴之间的角度发生变化时，如何保持传递动力的连续性。
为了实现这些目标，联轴器设计了各种不同的结构和机制。
最常见的联轴器类型之一是插销联轴器。
插销联轴器通过均匀分布在元件外圆上的插销和孔槽来连接两个轴。
当插销与孔槽配合时，旋转力可以传递，同时允许有一定的轴向或角向位移。
插销联轴器适用于传递小到中等功率的情况。
齿轮联轴器是另一种常见的类型。
齿轮联轴器通过齿轮的啮合来传递力矩。
它适用于需要传递高功率并要求更高精度的应用。
齿轮联轴器可以耐受较大的轴向位移，并提供较高的刚性和传动效率。
弹性联轴器是一种用弹性材料连接轴的装置。
它适用于需要吸收和减轻转矩冲击和振动的应用。
弹性联轴器使用具有较高弹性变形能力的材料，如橡胶或弹簧片，以允许一定程度的轴向或角向位移，同时保持传递力矩。
总的来说，联轴器的工作原理是通过选择适当的结构和机制，
允许轴之间发生一定的位移或角度变化，然后传递旋转力矩和回转运动。
不同类型的联轴器适用于不同的应用需求，提供了灵活性、可靠性和高效率的动力传递解决方案。
联轴器的工作原理
联轴器的工作原理
联轴器是一种用于传递轴对轴之间的旋转动力的机械装置，它能够将来自于驱动轴的动力传递给从动轴，同时还能够允许轴之间存在一定的轴向位移和角度偏差。
联轴器主要通过两个轮对（通常为齿轮或凸轮）之间的啮合来实现转动的传递。
联轴器的工作原理可分为两种主要类型，即刚性联轴器和弹性联轴器。
1. 刚性联轴器：
刚性联轴器通过一个或多个传递装置（例如齿轮、凸轮等）的固定连接来实现传递，使驱动轴和从动轴保持相对的位置和角度。
这种类型的联轴器适用于需要传递大功率和高扭矩的应用场合，例如车辆传动系统和大型机械设备。
2. 弹性联轴器：
弹性联轴器通过柔性的材料（例如橡胶、金属弹簧等）来连接驱动轴和从动轴，从而实现传递动力的同时允许一定程度的轴向位移和角度偏差。
当驱动轴和从动轴之间发生轻微的不对中或不平行时，联轴器可以吸收这些变形，并减少对轴承和传动装置的负载，有效保护机械设备。
这种类型的联轴器适用于需要提供柔性连接的应用场合，例如发电机组和工业机械。
总结起来，联轴器的工作原理是通过传递装置的旋转啮合实现轴对轴之间的动力传递，刚性联轴器通过固定连接实现传递，而弹性联轴器通过弹性材料的柔性连接实现传递并允许一定程度的轴向位移和角度偏差。
联轴器 工作原理
联轴器工作原理
联轴器是一种将两个轴连接在一起的机械装置，它能够传输扭矩和旋转运动。
联轴器的工作原理主要基于两个基本原则：一是轴的对齐，二是轴之间的相对运动。
首先，通过联轴器将两个轴连接在一起。
联轴器通常由两个相互配合的耦合部件组成，分别安装在两个轴上。
这些耦合部件通过螺栓、键槽等方式牢固地连接在一起，确保轴能够保持相对固定的位置。
接下来，当一个轴转动时，它会传递扭矩到联轴器上。
联轴器将扭矩传递到另一个轴上，从而实现了轴之间的扭矩传输。
这是通过联轴器内部的传动机构实现的，传动机构可以是齿轮、链条、弹性元件等。
在扭矩传递过程中，联轴器需要能够适应轴之间的相对运动。
例如，当两个轴不完全对齐时，联轴器允许轴之间产生一定的角度偏差，从而避免由于对齐不准确而产生的不良影响。
此外，联轴器还可以吸收由于轴之间的相对运动引起的震动和冲击。
值得注意的是，联轴器的工作原理与具体的类型和设计有关。
不同类型的联轴器可能采用不同的传动机构和连接方式，但基本的工作原理是相似的。
总的来说，联轴器通过连接两个轴并传递扭矩，实现了轴之间的协调运动。
它在机械传动系统中起到了重要的作用，能够保证传动效率和可靠性。
机械设计基础-第9章-轴和联轴器
碳素钢
500许用弯曲应力170
75
45
600
200
95
55
700
230
110
65
800
合金钢
900
270
130
75
300
140
80
1000
330
150
90
铸钢
400
500
100
50
30
120
70
40
折合系数取值：α=
0.3 ----转矩不变； 0.6 ----脉动变化； 1 ----频繁正反转。
设计公式： d 3 M d
滑动轴承 向心球轴承 调心球轴承 圆柱滚子轴承 圆锥滚子轴承 安装齿轮处轴
的截面
允许偏转角 [θ](rad)
0.001 0.005 0.05 0.0025 0.0016
0.001~0.00 2
四、轴的设计
类比法 根据轴的工作条件，选择与其相似的轴进行类比及结构设计，画出 轴的零件图。
设计计算法
根据轴的工作条件选择材料，确定许用应力。 按扭转强度估算出轴的最小直径。 设计轴的结构，绘制出轴的结构草图。包括
第九章 轴和联轴器
§9.1 轴的分类和材料 §9.2 轴的结构 §9.3 轴的计算 §9.4 轴毂联结 §9.5 联轴器和离合器
§9-1 轴的分类和材料
轴是组成机器的重要零件之一，其主要功能是支持作回转 运动的传动零件(如齿轮、蜗轮等)，并传递运动和动力。
分类： 按承受载荷分有：
类 型
按轴的形状分有：
为了减少键槽对轴的削弱，可按以下方式修正轴径
有一个键槽
有两个键槽
轴径d＞ 100mm
联轴器工作原理
联轴器工作原理
联轴器是一种用于传递旋转运动和扭矩的机械装置。
它常用于传动轴与轴之间的连接，使两个轴能够同时旋转而不必在同一直线上。
联轴器主要由两个轴套和一个轴承组成。
工作时，一个轴套通过键连接在一根轴上，另一个轴套通过键连接在另一根轴上。
两个轴套在轴承的作用下能够相互转动，并且能够胀缩变形。
联轴器的工作原理如下：
当传动力矩作用在联轴器上时，首先通过主动轴传递给一个轴套。
当传动力矩达到一定值时，轴套开始发生胀缩变形，将力矩传递给被动轴套。
被动轴套同步旋转，将力矩传递给被动轴。
当传动力矩消失时，联轴器恢复原状，准备下一次传动。
联轴器的主要作用是实现轴之间的功率传递和角度传输，同时具有减震、吸振和保护设备的功能。
在机械传动系统中，联轴器能够有效地减少因功率传递不平衡而引起的振动和冲击，提高传动系统的工作平稳性和可靠性。
根据不同的工作原理和结构形式，联轴器可分为刚性联轴器、弹性联轴器和液体联轴器等多种类型。
刚性联轴器适用于输出端传动平稳、变形较小的情况。
弹性联轴器适用于在传动过程中会发生轻微失配的情况，能够吸收一定的振动和冲击。
而液体联轴器则适用于大功率传动和需要起动顺滑的情况，具有良好的减震和起动特性。
总之，联轴器是一种重要的机械连接装置，通过其特殊的工作原理，能够实现不同轴之间的有效传递和转换运动。
它在机械
传动系统中的应用十分广泛，并为机械传动过程提供了可靠性和平稳性的保障。
联轴器原理及应用方法
联轴器原理及应用方法联轴器是一种用于连接两个轴线的机械装置，它可以将两个轴传递动力和转矩，同时允许一定程度的相对位移和轴线角度偏差。
联轴器由轴承、套筒、齿轮和弹簧等部件组成，通过这些部件的配合工作，实现轴线的连接和传递动力。
联轴器的原理是基于轴的承载和传递力的。
当两个轴线顺直连接时，联轴器轴承会承受两个轴线的力，并通过套筒传递给另一侧的轴承。
同时，齿轮在联轴器内部工作，通过齿轮之间的啮合传递动力和转矩。
当两个轴线存在一定的相对位移或角度偏差时，联轴器的弹簧会起到一定的作用，允许轴线产生一定的位移和转动。
联轴器的应用方法主要包括以下几个方面：1. 传动：联轴器主要用于轴线之间的传动，可以将动力和转矩从一个轴线传递到另一个轴线。
在机械设备中，常见的应用场景包括传动轴、步进电机、减速器等。
2. 隔振和缓冲：联轴器还可以起到隔振和缓冲的作用，减少轴承和齿轮在工作过程中的冲击和震动。
通过联轴器的弹簧和套筒的配合，可以有效减少轴线之间的冲击和位移。
3. 对中和调整：联轴器还可以对中和调整轴线之间的相对位移和角度偏差。
通过联轴器的弹性特性和转动特性，可以适应不同轴线之间的位移和偏差，使得设备能够正常工作。
4. 保护设备：联轴器还可以起到保护设备和降低故障率的作用。
当设备遇到异常情况或负载突变时，联轴器可以自动断开连接，保护设备免受严重损坏。
除了这些基本的应用方法，联轴器还可以根据具体的工作需求进行优化和改进。
例如，在高速轴传动中，可以采用弹性材料和高精度的制造工艺，提高联轴器的传动效率和可靠性。
在重载工况下，可以采用更大的齿轮和更坚固的结构，增加联轴器的承载能力。
根据不同的工作环境和工作条件，选择合适的联轴器类型和安装方法，可以有效提高设备的工作效率和使用寿命。
综上所述，联轴器是一种重要的机械装置，具有连接轴线、传递动力和转矩、隔振和缓冲、对中和调整、保护设备等多种应用方法。
合理选择和使用联轴器，可以提高机械设备的工作效率和可靠性，同时降低故障率和维护成本。
联轴器工作原理
联轴器工作原理联轴器是一种常用的机械传动装置，它主要用于连接两个轴，传递动力和转矩。
在工业生产中，联轴器的使用非常广泛，它能够有效地传递动力，并且能够在一定程度上吸收轴线的不同偏差，保护传动系统的安全和稳定。
那么，联轴器是如何工作的呢？接下来，我们将从联轴器的工作原理入手，来详细介绍一下。
首先，联轴器通过连接轴承传递动力。
当两个轴之间需要传递动力时，联轴器就起到了连接作用。
联轴器的内部结构设计能够有效地将动力从一个轴传递到另一个轴，实现机械传动的目的。
在传递动力的过程中，联轴器要求能够保持较好的传动效率，尽量减小能量损耗，以保证传动的稳定性和可靠性。
其次，联轴器能够吸收轴线的不同偏差。
在实际的机械传动中，往往会因为轴线的不对齐或者轴线的偏移而导致传动系统产生振动和噪音，甚至损坏传动零部件。
而联轴器则能够通过其特殊的结构设计，吸收一定范围内的轴线偏差，减小传动系统的振动和噪音，保护传动系统的安全和稳定。
此外，联轴器还能够在一定程度上防止过载。
在机械传动中，由于外部因素的影响，往往会出现瞬时的过载现象，如果没有相应的保护措施，就会导致传动零部件的损坏。
而联轴器则能够通过其特殊的设计结构，在一定程度上吸收过载的能量，保护传动系统的安全。
总的来说，联轴器的工作原理是通过连接轴承传递动力，吸收轴线的不同偏差，以及在一定程度上防止过载，保证机械传动的安全和稳定。
在实际的工程应用中，我们需要根据具体的传动要求和工作环境，选择合适的联轴器类型和规格，以确保传动系统的正常运行和长期稳定性。
总之，联轴器作为一种重要的机械传动装置，在工业生产中发挥着不可替代的作用。
通过深入了解联轴器的工作原理，我们能够更好地应用和维护联轴器，保证传动系统的安全和稳定，提高生产效率，实现经济效益和社会效益的双丰收。
轴和联轴器的结构与工作原理
心 轴─只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。
转
轴─同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。
传动轴
发动机
传动轴 后桥
传动轴1端接变速器，2端接后桥齿轮系
分析火车轮轴属于什么类型？
分析自行车轴属于什么类型？
心轴
车厢重力
转动心轴 支撑反力 火车轮轴
转动轴
2.按结构形状分
轴有实心轴、空心轴（车床的主轴）、曲轴、挠性钢丝轴和直轴。
2 2 M Mh MV
绘出合成弯矩图
（4）作出转矩（T）图 （5）计算当量弯矩 M e M 2 aT 2 ，绘出当量弯矩图 （6）校核危险截面的强度。
M 2 (T )2 Me e [ 1b ] 3 W 0.1d
9.5 轴的使用与维护
轴若使用不当，没有良好的维护，就会影响其正常工作， 甚至产生意外损坏，降低轴的使用寿命。因此，轴的正确使 用和良好的维护，对轴的正常工作及保证轴的疲劳寿命有着 很重要的意义.
b)半圆键
c)楔键
e)花键
返回
2.制造工艺和装配工艺要求
要求是指轴的结构应尽可能便于加工，节约加工成本。
轴的形状要力求简单，阶梯轴的级数应尽可能少，轴上各段的圆角半径、 倒角等尺寸应尽可能统一，以利于加工和检验
轴上需磨削的轴段应设计出砂轮越程槽，需车制螺纹的轴段应有退刀槽
当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于轴的同一母线上
y
径向
轴向
x
y
角度
α
综合
α
55
刚性联轴器
被联接两轴间的各种相对位移无补偿能力，故对两
轴对中性的要求高。当两轴有相对位移时，会在结构内引起附加 载荷。这类联轴器的结构比较简单。
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9.4 轴的工作能力计算
轴的设计步骤
1、按扭转强度初步估算最小轴径。 d30.2 T[]39.0 5.2[ 51T]n 6 0PC3P n 2、轴的结构设计（确定轴各段的直径和长度）
25
（2） 周向固定
为了传递运动和转矩，防止轴上零件与轴作相对转动，轴 上零件的周向固定必须可靠。常用的周向固定方法有键、花ห้องสมุดไป่ตู้、 销和过盈配合等联接。
a)普通平键、导向平键、滑键
b)半圆键
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c)楔键
e)花键
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返回
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2.制造工艺和装配工艺要求
要求是指轴的结构应尽可能便于加工，节约加工成本。
如果轴的结构设计不合理，可能会影响轴的工作能 力，增加轴的制造成本或轴上零件装配的困难。因此 轴的结构设计是轴设计中的重要内容
Mmax Mmax
卷筒的轮毂结构
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16
9.3.1 轴的结构及各部分名称
⑴轴头
支承传动零件、联 轴器等，并与这些零件 保持一定的配合的轴段
⑵轴颈
与轴承配合的轴段
⑶轴身
联接轴头与轴颈的轴段
应用：常用于轴的中部和端部
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弹性挡圈
特点：结构简单紧凑，只能承受很小的轴向力。
应用：常用于固定滚动轴承等的轴向定位
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23
轴端压板
特点：可承受剧烈振动和冲击。 应用：用于轴端零件的固定，
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紧定螺钉
特点：可承受很小的轴向力。 应用：适用于轴向力很小，转速低 的场合
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轴，有较高的力学性能，但价格较贵，对应力集中敏感，所
以在结构设计时必须尽量减少应力集中. 40Cr 35SiMn
（3）球墨铸铁 耐磨、价格低，但可靠性较差，一般用于形
状复杂的轴
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15
轴的结构设计主要取决于轴在机器中的安装位置及 形式，轴上零件的定位、固定以及联接方法，轴所承 受的载荷，轴的加工工艺以及装配工艺要求等
装配段不宜过长。
保证轴上零件压紧可靠，轴上零件宽度应大于相配轴段长度。
B
轴套
L
L = B-(1～3编）辑课件
33
3.标准尺寸要求
轴上的零件多数都是标准零件，如滚动轴承、联轴 器、圆螺母等，因此与标准零件配合处的轴段尺寸必须 符合标准零件的标准尺寸系列.
4.提高轴的疲劳强度
加大轴肩处的过渡圆角半径和减小轴肩高度，就可 以减少应力集中，从而提高轴的疲劳强度。提高轴的表 面质量、合理分布载荷等也可以提高轴的疲劳强度
1
2
5
6
7
3 4
如图所示，共有7处错误。 （1）轴肩高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸； （2）轴头长度太长（轮毂长度过短），轮毂定位不准确； （3）键过长，无法装配； （4）套筒高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸； （5）没有退导槽，螺母无法拧紧，轴承定位不可靠； （6）半联轴器没有定位。 （7）轴过长。
转轴设计程序框图
9.2 轴的材料
长期承受交变应力作用下的疲劳破坏是轴的主要失效形式
因此，轴的材料要求具有较好的强度、韧性，与轴上零
件有相对滑动的部位还应具有较好的耐磨性
（1）碳素钢 工程中广泛采用35、45、50等优质碳素钢
对于轻载和不重要的轴也可采用Q235、Q255等普通碳素钢
（2）合金钢 常用于高温、高速、重载以及结构要求紧凑的
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1
编辑课件
2
做回转运动的传动零件， 如图所示减速器示意图中 的齿轮、联轴器等，都是 安装在轴上，并通过轴实 现传动。因此，轴的主要 功用就是支承零件并传递 运动和动力。
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3
9.1.2 轴的分类
轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。
➢ 传动轴─只承受扭矩的轴，如汽车的传动轴。 ➢心 轴─只承受弯矩的轴，如火车车轮轴。 ➢ 转 轴─同时承受弯矩和扭矩的轴，如减速器的轴。
轴肩
轴环
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9.3.2 轴的结构设计中重点解决的问题
1.轴上零件的轴向定位、固定和周向固定
(1) 轴向固定 轴上零件的轴向定位主要靠轴肩和轴环或 套筒来完成。
轴肩和轴环
为了保证轴上零件靠紧 定位面，轴肩处的圆角半 径R必须小于零件内孔的 圆角R1 或倒角C1
轴肩高度一般取h= （0.07～0.1）d，轴环宽 度b≈1.4h
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轴系结构改错
四处错误
正确编答辑课案件
35
分析下图错误
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36
1
3
6
4 5
2
如图所示，共有6处错误。 （1）轴肩高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸； （2）键过长，无法装配； （3）轴头长度太长（轮毂长度过短），轮毂定位不准确； （4）套筒高度超过轴承内圈高度，轴承无法拆卸； （5）轴承处直径和右端直径一样，导致装配和加工难度增加; （6）没有密封装置，导致润滑剂流失。
（1）结构设计要求 轴应具有合理的结构形状和尺寸。 （2）工作能力要求 轴应具有足够的疲劳强度，对于某 些特殊用途的轴，还应有刚度、振动稳定性等方面的要求
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11
2.轴的设计步骤 为转轴设计程序框图，其他类型轴的设计
步骤与此类似，其中结构设计与验算工作能力 往往是交叉进行的，也是最重要的两步。
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轴的形状要力求简单，阶梯轴的级数应尽可能少，轴上各段的圆角半径、 倒角等尺寸应尽可能统一，以利于加工和检验
轴上需磨削的轴段应设计出砂轮越程槽，需车制螺纹的轴段应有退刀槽
当轴上有多处键槽时，应使各键槽位于轴的同一母线上
为使轴便于装配，轴端应有倒角 、中心孔。 对于阶梯轴常设计成两端小中间大的形状，以便于零件从两端装拆 轴肩高度不能妨碍零件的拆卸
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h
h
h
h
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轴上零件的轴向 固定就是不允许 轴上零件沿轴向 窜动。
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套筒
应用：齿轮、带轮、联轴器、轴承等的轴向定位。
轴上间距不大的两零件的轴向定位。与滚动轴承组
合时，套筒的厚度不应超过轴承内圈的厚度，以便
轴承拆卸。
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圆螺母
正确
错误
错误
特点：定位可靠，装拆方便，可承受较大的轴向力 由于切制螺纹使轴的疲劳强度下降
传动轴
发动机 传动轴1端接变速器，2端接后桥齿轮系
传动轴
后桥
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分析火车轮轴属于什么类型？
分析自行车轴属于什么类型？
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6
心轴
车厢重力
转动心轴
支撑反力 火车轮轴
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7
转动轴
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8
曲轴 阶梯轴
光轴
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挠性钢丝轴
9
曲轴
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9.1.3 轴设计的要求和步骤
1.轴的设计要求