机械设计-联轴器
机械设计-联轴器概述
外观与凸缘联轴器相似，用带橡胶 弹性套的柱销联接两个半联轴器。 预留间隙以补偿轴向位移。
联轴器概述
2 联轴器的分类
2、挠性联轴器：有弹性元件
弹性柱销联轴器
用尼龙制成的柱销置于两个半联轴 器凸缘的孔中。能补偿较大的轴向位 移，并允许微量的径向位移和角位移。
上述两种联轴器的动力通过弹性元 件传递，缓和冲击、吸收振动。
联轴器概述
1 联轴器的功用 2 联轴器的分类 3 小结
CONTENTS
目 录
联轴器概述
1 联轴器的功用
联轴器又称联轴节。用来将不同机构中的主动轴和从动轴牢固地联接起来一 同旋转，并传递运动和扭矩的机械部件。有时也用以联接轴与其他零件（如齿 轮、带轮等）。
2 联轴器的分类
刚性联轴器
联轴器 挠性联轴器
联轴器概述
3 小结
联轴器的功用：传递运动和扭矩的机械部件
刚性联轴器
套筒联轴器 凸缘联轴器
联轴器的分类 挠性联轴器
无弹性元件 有弹性元件
滑块联轴器 万向联轴器 齿轮联轴器
弹性圈柱销联轴器 弹性柱销联轴器 轮胎联轴器
谢谢观看
无弹性元件 有弹性元件
联轴器概述
2 联轴器的分类
1、刚性联轴器 对两轴间的各种相对位移无补偿能力，对两轴对中性要求高。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。
套筒联轴器
凸缘联轴器
联轴器概述
2 联轴器的分类
1、刚性联轴器
套筒联轴器
用套筒通过键或销将两轴连接在一 起，用紧定螺钉来实现轴向固定。如 果销轴尺寸设计得当，过载时会被剪 断，可以防止损坏机械的其他零件。 这种起到安全保护作用的联轴器称为 安全联轴器。
联轴器的设计计算
联轴器的设计计算一、概述联轴器是用来连接两个轴相对旋转或平行位移的装置，可以传递扭矩和运动。
在机械传动系统中，联轴器的设计和计算非常重要，它决定了传动系统的可靠性、效率和寿命。
本文将介绍联轴器的设计和计算方法。
二、设计要求1.承受的扭矩：根据传动装置的要求和工作条件，确定联轴器需要承受的扭矩。
2.轴的直径和长度：根据传动装置的要求和工作条件，确定联轴器轴的直径和长度。
3.连接方式：根据传动装置的要求和工作条件，确定联轴器的连接方式，如齿轮联轴器、弹性联轴器等。
4.工作环境：根据传动装置的工作环境，选择适合的材料和润滑方式。
三、设计计算1.扭矩计算根据传动装置需要传递的扭矩和转速，可以计算出联轴器需要承受的扭矩。
扭矩的计算公式为：T=P/ω其中，T为扭矩（Nm），P为功率（W），ω为角速度（rad/s）。
2.轴的直径和长度计算联轴器轴的直径和长度需要根据承受的扭矩和材料的强度来确定。
根据承受的扭矩和材料的强度，可以计算出轴的直径。
轴的直径计算公式为：d = sqrt[(16 * T) / (π * p * τ)]其中，d为轴的直径（mm），T为扭矩（Nm），p为扭矩传递系数（一般取1.5-2.5），τ为材料的允许应力（MPa）。
根据联轴器的连接方式，可以确定联轴器轴的长度。
在齿轮联轴器中，联轴器轴的长度等于齿轮的轴向厚度。
在弹性联轴器中，联轴器轴的长度需要根据弹性材料的变形和弹性模量来确定。
3.运动计算根据传动装置的工作条件和联轴器的连接方式，可以计算出联轴器的转速和传动比。
在齿轮联轴器中，联轴器的转速和传动比等于齿轮的转速和齿比。
在弹性联轴器中，联轴器的转速和传动比需要根据弹性材料的变形和弹性模量来确定。
4.材料选择根据联轴器的工作环境和工作条件，选择适合的材料。
常用的材料有钢、铸铁、铜、铝等。
材料的选择要考虑到强度、刚性、耐磨性、耐腐蚀性等因素。
另外，根据工作环境和工作条件，选择适当的润滑方式，以减少磨损和摩擦。
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
机械设计联轴器选择方法
机械设计联轴器选择方法机械设计中，联轴器是用于连接两个轴的装置。
它的作用是传递扭矩和旋转运动，同时允许轴之间产生一定的轴向和径向位移。
联轴器的选择非常重要，因为一个好的联轴器能够提高传动效率、减少振动和噪音，同时保护设备免受损坏。
以下是关于机械设计联轴器选择方法的详细说明：1. 确定扭矩和转速：首先需要确定需要传递的扭矩和转速。
扭矩是联轴器设计的主要参数之一，通常以N·m或kg·m为单位。
转速是指轴的旋转速度，通常以rpm（每分钟转数）为单位。
这些参数对于选择合适的联轴器至关重要。
2.确定工作环境：联轴器将工作在不同的环境条件下，比如温度、湿度和腐蚀性。
这些环境因素将影响联轴器的材料选择和润滑方式。
因此，需要仔细考虑这些因素，并选择适合的联轴器。
3.确定轴的位置和安装方式：联轴器应根据轴的位置和安装方式进行选择。
根据轴之间的角度和相对位置确定联轴器的类型，如直联轴、弹性联轴、齿联轴等。
此外，还需要考虑轴的直径和长度，以确保联轴器能够正确安装在轴上。
4.选择合适的联轴器类型：根据具体应用需求选择适合的联轴器类型。
以下是几种常用的联轴器类型：-弹性联轴器：适用于传递较小扭矩和有轴向和径向位移的应用。
常见的弹性联轴器包括弹性套联轴器、弹性销联轴器和弹性软管联轴器等。
-齿联轴器：适用于传递大扭矩和高速旋转的应用。
常见的齿联轴器包括光柱齿联轴器和弹性齿联轴器等。
齿联轴器具有高传递效率和精确的扭矩传递。
-液力联轴器：适用于需要传递大扭矩和具有阻尼和减振功能的应用。
液力联轴器通过液流阻尼器传递扭矩，可实现平稳的起动和减振效果。
5.选择合适的联轴器尺寸：根据预估的扭矩和转速选择相应的联轴器尺寸。
一般来说，联轴器的额定扭矩应大于实际传递的扭矩，并且转速应在联轴器的工作范围内。
6.考虑预防和维护：选择合适的联轴器还需要考虑预防和维护措施。
例如，选择带有润滑装置的联轴器可以延长使用寿命，而选择易于拆卸和维修的联轴器可以简化维护过程。
机械设计-联轴器
工作原理：通电松开，断电后靠弹簧拉力实现制动。 借助于瓦块与制动轮之间的摩擦力来实现制动。断 电制动 是为了保 证设备安 全。
第十六章 联轴器、离合器和制动器 32
瓦块材料：铸铁、或铸铁表面复以皮革或石棉带。 瓦块制动器已经规范化，可根据所需的制动力矩选型。
二、带式制动器
引起磨损和发热；
22
第十六章 联轴器、离合器和制动器 25
第十六章 联轴器、离合器和制动器 26
2）多片式圆盘摩 主动摩擦片 被动摩擦片 调整螺母
擦离合器
杠杆 滑环
结构特点： 多个摩擦片叠加在 一起；
工作原理：移动 滑环，通过杠杆 作用，压紧或放 松磨擦片，来实 现两轴的结合与 分离。
第十六章 联轴器、离合器和制动器 27 3. 滚柱超越离合器
第十六章 联轴器、离合器和制动器 24
1）单片式圆盘摩擦离合器 结构：由固定圆盘1、活动圆盘2、滑环组成。
工作原理：移动滑环，可实现两圆盘的结合与分离，靠摩擦 力带动从动轴转动。
优点：
1.在任何转速条件下两轴都可 Rf
以进行结合； 2.过载时打滑，起保护作用；
33
Fa
3.结合平稳、冲击和振动小。
缺点：结合过程中不可避免出现打滑， 1
第十六章 联轴器、离合器和制动器 9 3.套筒联轴器
这是一种结构最简单的固定式联轴器（图 19-4），这种联轴器是一个圆柱形套筒，用两个 圆锥销来传递转矩。当然也可以用两个平键代替 圆锥销。其优点是径向尺寸小，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。
第十六章 联轴器、离合器和制动器 28
机械设计课程设计联轴器
机械设计课程设计联轴器一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解和掌握联轴器的基本原理、结构和设计方法。
知识目标包括：掌握联轴器的分类、工作原理和主要参数；了解联轴器的设计方法和步骤。
技能目标包括：能够运用所学的知识对简单的联轴器进行设计和计算；能够分析联轴器在使用中可能出现的问题并提出解决方案。
情感态度价值观目标包括：培养学生的创新意识和团队合作精神，使学生认识到机械设计在工程实际中的应用价值。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括联轴器的原理、结构、分类、设计方法和步骤。
教学大纲如下：1.联轴器的基本原理和结构1.1 联轴器的作用和分类1.2 联轴器的主要参数2.联轴器的设计方法和步骤2.1 设计前的准备工作2.2 联轴器的设计计算2.3 联轴器的校核计算2.4 联轴器的设计图纸3.联轴器的应用案例分析3.1 某型发动机联轴器的设计3.2 联轴器在工程实际中的应用三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：用于讲解联轴器的基本原理、结构和设计方法。
2.讨论法：引导学生探讨联轴器的设计方法和步骤，培养学生的创新意识和团队合作精神。
3.案例分析法：分析实际工程案例，使学生了解联轴器在工程实际中的应用价值。
4.实验法：安排课后实验，让学生动手操作，加深对联轴器的理解和掌握。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：《机械设计基础》2.参考书：《联轴器设计与应用》3.多媒体资料：联轴器的结构原理动画、实际应用视频等4.实验设备：联轴器实验装置、测量工具等以上教学资源将有助于提高本节课的教学质量和学生的学习效果。
五、教学评估本节课的评估方式包括平时表现、作业和考试三个部分，以全面反映学生的学习成果。
1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与度、提问回答和小组讨论等情况，评估学生的学习态度和理解能力。
机械设计专升本章节练习题(含答案)——联轴器
第18章联轴器【思考题】18-1 什么是刚性联轴器？什么是弹性联轴器？两者有什么区别？18-2 固定式刚性联轴器与可移式刚性联轴器的主要区别是什么？18-3 可移式刚性联轴器与弹簧联轴器的异同点是什么？18-4参照机械设计手册，进一步了解联轴器的主要参数。
A级能力训练题1.联轴器与离合器的主要作用是，不能用来联接。
（1）传递扭矩，两根平行轴（2）缓和冲击和振动，套装在轴上的两个零件（3）防止机器发生过载，轴和套装在轴上的零件（4）补偿两轴的不同心度或热膨胀，两根同心轴2.在载荷平稳、冲击轻微且两轴对中准确的情况下，若希望寿命较长，则宜选用联轴器。
在载荷不平稳且具有较大的冲击和振动的场合下，一般宜选用联轴器。
（1）刚性固定式（2）刚性补偿式（3）弹性（4）安全3.刚性联轴器中，应用最广泛的是______联轴器。
（1）套筒 2）凸缘（4）万向节（5）齿轮（3）十字滑块4.弹性套柱销联轴器的主要缺点是。
（1）只能容许两轴线有相对径向偏移（2）制造和装拆困难（3）只能容许两轴线有相对角偏移（4）传递的扭矩很小（5）在轴线相对角偏移较大时，橡胶圈磨损寿命短5.尼龙柱销联轴器的刚度特性属于。
其主要缺点是。
（1）定刚度的，不宜用于高速、起动频繁和正反转多变的传动（2）变刚度的，径向尺寸大、允许的工作温度范围小（3）既可以是定刚度的，也可以是变刚度的，结构复杂、制造不便6.凸缘联轴器依靠铰制孔螺栓来保证两轴同心，也可依靠两个半联轴器上的凸肩和凹槽的配合来保证两轴同心。
以上两者相比较，前者的优点是。
（1）制造比较方便（2）装配比较方便（3）拆卸比较方便（4）对中精度较高7.安全联轴器是用来限制联轴器所传递的。
（1）功率（2）转速（3）扭矩（4）冲击载荷。
机械零件设计 联轴器
2.2
透平压缩机、木工机械、输送机
1.5
1.7
2.0
2.4
搅拌机、增压机、有飞轮的压缩机
1.7
1.9
2.2
2.6
织布机、水泥搅拌机、拖拉机
1.9
2.1 2.4
2.8
挖掘机、起重机、碎石机、造纸机械 2.3
2.5 2.8
3.2
压延机、重型初轧机、无飞轮活塞泵 3.1
3.3 3.6
4.0
3. 确定联轴器的型号
梅花形弹性联轴器 轮胎联轴器
（一）刚性联轴器 1 、固定式刚性联轴器 （1）凸缘联轴器
（a）
（b）
图19-2 凸缘联轴器
凸缘联轴器应用实例
（2）套筒联轴器
结构：用一个套筒通过键将两轴联接在一起。用紧定 螺钉来实现轴向固定。
半圆键 型式：
普通平键
特点：结构简单、使用方便、 传递扭矩较大，但不 能缓冲减振 。
应用：用于载荷较平稳的 两轴联接 。
潘存云教授研制
套筒联轴器
潘存云教授研制
2 、可移式刚性联轴器
（1）齿式联轴器
齿式联轴器是由两个带内齿的外套筒3和两个带外齿的
套筒1组成。套筒与轴相联，两个外套筒用螺栓5联成一体。
1 23
4 56
工作时靠啮合的轮
齿传递扭矩。为了减少 轮齿的磨损和相对移动 时的 摩擦阻力，在壳内
进行必要的承载能力校核
为安全起见，凸缘联轴器的外圈还应加上防护罩或将 凸缘制成轮缘型式。制造凸缘联轴器时，应准确保持半联 轴器的凸缘端面与孔的轴线垂直，安装时应使两轴精确同 心。
半联轴器的材料通常为铸铁，当受重载或圆周速度 v≥30m/s时，可采用铸钢或锻钢。凸缘联轴器的结构简单、 使用方便、可传递的转矩较大，但不能缓冲减振。常用于 载荷较平稳的两轴联接。它的基本参数和主要尺寸见有关 参考文献或设计手册。
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滚柱定向离合器
DUT-MYL 33
自动离合器
—— 离心式自动离合器
瓦块2 外鼓轮1 转轴4
弹簧3
常开式—— 自动接合
常闭式——
自动分离
DUT-MYL 34
磁粉离合器
金属套筒1为从动件 铁和石墨的粉末2 环形励磁线圈3 电磁铁4
DUT-MYL 35
实例：
图为汽车变速箱中轮系机构简图，其中A、B
为分别联于主、从动轴的两部分的离合器。由于
凸缘式、套筒式、夹壳式、 铰制孔螺栓定位
凸缘式联轴器
DUT-MYL 6
？
凸肩与凹槽定位 凸缘式联轴器
DUT-MYL 7
加防护边凸缘式联轴器
DUT-MYL 8
刚性联轴器
套筒式联轴器
夹壳式
DUT-MYL 9
剪切销安全联轴器（单剪）
DUT-MYL
剪切销安全联轴器（双剪）
10
二、挠性联轴器 1、无弹性元件联轴器
Ⅰ、Ⅱ在同一变速箱中，两轴对中性好，选用牙
嵌式离合器。
DUT-MYL 36
§4 制 动 器
外抱块式制动器—长行程块式制动器、
短行程块式制动器
内胀蹄式制动器—双蹄制动器、多蹄制动器
制动器
（摩常擦开式、制常动闭器）
带式制动器—简单带式制动器、差动带式制动器、 组合带式制动器
钳盘—固定钳式制动器、浮动钳式制动器
万向联轴器3.swf 万向联轴器2.swf 万向联轴器T-MwYfL 13
4）齿式联轴器
特点： 补偿较大的综合 位移； 成本较高。
DUT-MYL 14
5）滚子链联轴器
特点： 结构简单、尺寸 小、成本低； 一定的补偿能力 及缓冲吸振能力； 不宜于频繁启停、 高速场合。
DUT-MYL 15
蛇形弹簧联轴器
DUT-MYL 22
§ 2 联轴器的选择
一、类型选择
主要依据
1、转矩大小性质、缓冲、减振
2、转速、离心力
3、相对位移大小、方向
4、可靠性、工作环境
5、制造、安装、维护、成本
二、联轴器计算转矩
Tca = KA T
T —— 公称转矩 KA —— 工况系数
DUT-MYL 23
三、确定联轴器的型号 Tca ≤ [T]
DUT-MYL 25
实例2： 图示为起重机电机与减速器的连接，
——选用梅花弹性块联轴器，以补偿两轴间的误差。
DUT-MYL 26
§3 离合器
牙嵌 离合器
牙型：矩形、三角形、梯形
离 合 器
摩擦 离合器
单片式 多片式
手动、电动、 液压、气动
特殊 离合器
安全离合器 单向（超越）离合器 自动离合器 磁粉离合器
DUT-MYL 27
牙嵌式离合器
DUT-MYL 28
圆盘摩擦离合器
DUT-MYL 29
多盘摩擦离合器
.swf
摩 擦 离 合 器 工 作 过 程
DUT-MYL 30
电磁摩擦离合器
齿形离合器
DUT-MYL 31
滚珠安全离合器
F n
DUT-MYL 32
单向（超越）离合器
星轮1 滚柱3 弹簧顶杆4 外圈2
联 轴 器
无弹性 2.滑块联轴器 元件 3.十字轴式万向联轴器 4.齿式联轴器
挠性 联轴器
(有补偿能力）
有弹性 元件
5.滚子链联轴器
1.弹性套柱销联轴器 2.弹性柱销联轴器 3.星形弹性联轴器 4.梅花形弹性联轴器 5.轮胎式联轴器
6.膜片联轴器
DUT-MYL 5
2、联轴器的类型 （1）、刚性联轴器
四、校核最大转速 n ≤ nmax
五、协调轴孔直径 六、确定安装精度 七、校核
联轴器主要传动件的校核
DUT-MYL 24
实例1： 高速轴——转速较高，
电机与减速箱中心高不同， 两轴必有相对偏差， ——弹性柱销联轴器；弹性套 柱销联轴器。 低速轴——转速较低， 载荷较大，两轴有相对偏差， ——选无弹性元件的挠性联轴 器，如齿轮联轴器或链式联轴 器。
联轴器特性：1）缓冲吸振（具有弹性元件）
2）误差补偿
两轴的相对位移类型：
★ 径向位移
★ 轴向位移
综合位移
★ 角位移
DUT-MYL 3
1、两轴的相对位移 轴向位移:x
径向位移:y
角位移:α
综合位移:x、y、α
DUT-MYL 4
2.联轴器类型
1.套筒式
刚性
2.夹壳式
联轴器 3.凸缘式
(无补偿能力）
1.十字滑块联轴器
1）十字滑块联轴器
补偿径向位移 转速不宜过高
DUT-MYL 11
2）滑块联轴器
补偿径向位移 采用胶木滑块 极限转速较高
DUT-MYL 12
无弹性元件的挠性联轴器
万向联轴器0.swf
3）万向联轴器
具有大的角位移补偿能
力α≤45°；
ω1≠ω2 ； 成对使用
当α1=α2 O1、O2 在同一平面时 ω1=ω2
第15章 联 轴 器 和 离合器
主要内容 1、联轴器的类型、特点及应用； 2、联轴器类型的选择； 3、离合器类型、特点及应用
DUT-MYL 1
轿车传动系统
DUT-MYL 2
§1 概 述
一、功用
联轴器——轴与轴间的联接,运转时不能分合；
离合器——轴与轴间的联接, 运转时随时分合；
制动器——
二、联轴器特性和种类
2、有弹性元件联轴器 1）弹性套柱销联轴器
DUT-MYL 16
2）弹性柱销联轴器
DUT-MYL 17
3）星形弹性联轴器
DUT-MYL 18
4）梅花形弹性联轴器
DUT-MYL 19
5）轮胎式联轴器
DUT-MYL 20
6）膜片联轴器
DUT-MYL 21
7）其它联轴器
弹簧圆柱联轴器
径向 弹簧 片联 轴器
盘式制动器
全盘—单盘制动器、多盘制动器、
载荷自制盘式制动器
锥盘—锥盘制动器、载荷自制锥盘制动器
磁粉式制动器（半摩擦式）
非摩擦式制动器
磁涡流式制动器 水涡流式制动器
DUT-MYL 37
The End Thanks！
DUT-MYL 38