机械制图联轴器与离合器的设计

包括凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器等
1．凸缘联铀器 凸缘联铀器是应用最广的刚性联轴器，如图 15-3所示。
图15-3 凸缘联轴器
它是把两个带有凸缘的半联轴器用普通 平键分别与两根轴连接，然后用螺栓把两个 半联轴器连成一体，以传递运动和转矩。
两种主要的结构形式 ① 图15-3(a)所示的是 普通的凸缘联铀器， 通常靠铰制孔用螺栓 来实现两轴对中，当 采用铰制孔用螺栓时， 螺栓矩；
附表15-1 凸缘联轴器（摘自GB/T 5843—2003）
2．套筒联轴器
图15-4 套筒联轴器
这是一种结构最简单的刚 性联轴器，如图15-4所示。这 种联轴器是一个圆柱形套筒， 可用两个圆锥销来传递转矩， 也可以用两个平键代替圆锥销。 该联轴器的优点是径向尺寸小， 结构简单。 结构尺寸推荐： D = (1.5～2)d, L = (2.8～4)d。 此种联轴器尚无标准，需要 自行设计，如机床上就经常 采用这种联轴器。
凸缘联轴器的材料可用灰铸铁和碳钢。 当重载或圆周速度大于30 m/s时应用铸钢或锻 钢，由于凸缘联轴器属于刚性联轴器，对所连 两根轴之间的相对位移缺乏补偿能力，故对两 根轴对中性的要求很高。 当两根轴有相对位移存在时，就会在机件 内引起附加载荷，使工作情况恶化，这是它的 主要缺点。 但由于它构造简单、成本低、可传递较大 的转矩，故当转速低、无冲击、轴的刚性大、 对中性较好时常被采用。
简单实例 图15-1所示的是卷 扬机传动布置图，电动 机与减速器之间用联轴 器连接，减速器与卷筒 之间用离合器连接。当 卷筒暂停转动时，不用 关电动机，操纵离合器 就可使之脱开。
图15-1 卷扬机传动布置图
15.1联轴器的类型和应用 联轴器主要是用在轴与轴之间的联接中， 使两轴可以同时转动，以传递运动和转矩。 用联轴器联接的两根轴，只有在机器停车后， 经过拆卸才能把它们分离。
二、挠性联轴器 1．无弹性元件的挠性联轴器
这类联轴器因具有挠性，故可补偿两 根轴的相对位移。但由于无弹性元件，故 不能缓冲减振。常用的挠性联轴器有以下 几种。
1）十字滑块联轴器 如图15-5所示，十字滑块联轴器由端面开有 凹槽的两个半联轴器1、3和一个两端具有凸牙的 中间圆盘2组成。
图15-5 十字滑块联轴器
图15-6 十字轴式万向联轴器
这种联轴器可以允许两根轴之间有较大 的夹角（夹角α最大可达35°～45°），而在 机器运转时，即使夹角发生改变仍可正常传 动。
但当a 过大时，传动效率会显著降低。 如图15-7(a)所示，主动轴上叉形接头1的叉面 在图纸的平面内，而从动轴上叉形接头2的叉 面则在垂直图纸的平面内，设主动轴以角速 度等速转动，可推出从动轴在此位置时的角 速度 。
注意的是，安装时必须保证主动轴、从动 轴与中间轴之间的夹角相等（a1 = a2），并且 中间轴两端的叉面位于同一平面内，这种双万 向联轴器才可以得到 ，从而降低运转时 的附加动载荷。
2．有弹性元件的挠性联轴器 这类联轴器因装有弹性元件，不仅可以补偿 两根轴之间的相对位移，而且具有缓冲和减振的 能力。弹性元件可储蓄的能量越多，联轴器的缓 冲能力越强；弹性元件的弹性滞后性能与弹性变 形时零件之间的摩擦功越大，联轴器的减振能力 越好。 制造弹性元件的材料有金属和非金属两种。 非金属有橡胶、塑料等，其特点为质量小，价格 便宜，有良好的弹性滞后性能，因而减振能力强。
② 图15-3(b)所示的是有 对中榫的凸缘联铀器， 靠一个半联轴器上的凸 肩与另一个半联轴器上 的凹槽相配合而对中， 两个半联轴器此时用普 通螺栓连接，螺栓杆与 孔壁之间存在间隙，装 配时必须拧紧螺栓，转 矩靠半联轴器接合面的 摩擦力矩来传递。
为了运行安全，凸缘联轴器可做成带防 护边的结构，如图15-3(c)所示。
它只宜用于低速的场合，一般不超过300 r/min。
十字滑块联轴器零件的工作表面一般都要 进行热处理，以提高其硬度。为了减小摩擦及 磨损，使用时应从中间盘的油孔中注油进行润 滑。
2）十字轴式万向联轴器
图15-6所示的是十字轴式万向联轴器的结构图 它主要由两个分别固定在主、从动轴上的叉形接头 1、 3，一个十字形零件2（称为十字头）和轴销4、5（包括销 套及铆钉）组成；轴销4与5互相垂直配置，并分别把两个 叉形接头与中间连接件2连接起来。
联轴器所连接的两根轴，由于制造及安装误差，以及机 器在工作受载时基础、机架和其他零部件的弹性变形与温度 变形，其轴线不可避免地会产生相对位移，如图15-2所示。
图15-2 两根轴间的各种相对位移
根据有无弹性元件和对各种相对位移有 无补偿能力，联轴器可分为刚性联轴器、挠 性联轴器和安全联轴器。 一、刚性联轴器 只能传递运动和转矩，不具备其他功能
机械制图联轴器与离合器的设计
联轴器的类型和应用
联轴器的选择
离合器的类型和应用 离合器的选择
工程背景 联轴器和离合器是 机械传动中常用的部 件，主要用来连接轴 与轴（或连接轴与其 他回转零件），以传 递运动与转矩；有时 也可用做安全装置。 根据工作特性，它们 可分为以下4类。
设计者思维
作为工程师，在设计联轴器或离合器时，需要考虑以下几个 问题： 何时选用联轴器？ 何时采用离合器？ 要如何选择联轴器或离合器的类型？ 如何确定联轴器或离合器的型号？ 联轴器或离合器的尺寸要如何确定（轴径d，轴孔长L）？ 如何校核联轴器或离合器的许用转矩和最大转速？ 多盘摩擦离合器的摩擦盘数如何确定？ 设计出的联轴器或离合器能否满足环境条件的要求？
当主动轴再转过90°时，从动轴也转过 90°，如图15-7(b)所示，此时叉形接头1的叉 面在垂直图纸的平面内，叉形接头2的叉面则 在图纸的平面内，可推出从动轴在此位置时 的角速度 。
当主动轴再转过90°时，主、从动轴的叉 面位置又回到图15-7(a)所示状态。故当主动轴以 等角速度 转动时，从动轴角速度在 1 cosa ≤ 2≤ 1 / cosa 范围内周期性地变化， 因而在传动中引起附加动载荷。为了改善这种 情况，常将万向联轴器成对使用，即使用双万 向联轴器，如图15-8所示。