联轴器的介绍

6.刚性联轴器
特点：(1)重量轻，超低惯性和高灵敏度
(2)免维护，超强抗油和耐腐蚀性 (3)无法容许偏心，使用时应让轴尽量外露 (4)主体材质可选铝合金/不锈钢 (5)固定方式有夹紧、顶丝固定。
应用场合：适用于伺服电机、步进电机。
7.滑块联轴器
特点：(1)无齿隙的连接，用于小扭矩的测量传动结构简单
I a —丝杠危险截面的轴惯性矩
Ia
d1
4
64

0.04576
64
4
2.15 10 m
7
4
—长度系数，双推-简支时， 2 / 3
2 EI a 2 206 10 9 2.15 10 7 5 Fcr 6 . 93 10 (N ) 2 2 ( l ) (2 / 3 1.2)
丝杠的支撑方式3
• 支承—支承”型：K2=1 • 优点： 结构简单，适用 于中转速，中精度的场合。 • 缺点：由于支承点随受力 方向变化，定位可控性较 低。此形式结构简单，受 力情况较差，应用较 少。 • 该形式两端分别设一个轴 承，分别承受径向力和单 方向的轴向力，随负荷方 向的变化，分别由两个轴 承单独承担某一 方向的力
丝杠的支撑方式1
1、“固定—固定”
型： K2=4 • 优点：在定位要求很高的场合， 可以根据受力情况和丝杠热变 形趋势精确设定目标行程补偿 量，进一步提高定位精度。 • 缺点：由于此形式结构较复杂， 调整较难，因此一般仅在定位 要求很高时采用。适用于高转 速、高精度的场合。 • 该形式两端分别分别由一对轴 承约束轴向和径向自由度，负 荷由两组轴承副共同承担。也 可以使两端的轴承副承受反 向 预拉伸力，从而提高传动刚度.
表 1
载 荷 性 质 无冲击平稳运 转 1~1.2 一般运转 1.2~1.5 有冲击和振动 运转 1.5~2.5
KF
滚道实际硬度 HRC
K H — 硬度系数，按表2选取；
表 2 ≥58 1.0 1、2 55 1.11 3、4 50 1.56 5 45 2.4 40 3.85 10
KH
精度系数
K A —精度系数，按表3选取；
设计步骤：1、求出计算载荷Fc
•
•
2、根据寿命计算出额定动载荷 C a 3、查滚珠丝杠副系列中的额定动载荷 ，使 初选几个规格（或型号），列出其主要参数 4、验算传动效率、刚度、稳定性等
Fc 3
nm Lh 1.6710 4 ，
对于低速传动（n10r/min）传动，只按额定静载荷计算即可。
K F — 载荷系数，按表1选取；
8.万向联轴器
特点：1.是角向补偿量较大，不同结构型式万向联轴器两
轴线夹角不相同，一般在5°-45°之间。 2.结构具有较大的角向补偿能力，结构紧凑，传动 效率高。
应用场合：冶金机械、重型机械、石油机械、工程机
械、起重运输机械、机车车辆、轻工机械以及精密机械和 控制机械等及其它重机行业的机械轴系中传递转矩。
数控系统的安装与调试
第一小组编制
总分：92.4
2014.2.27
了解什么是联轴器？
• 用于连接驱动装置与被驱动装置，以达到 将驱动装置的转动传递到被驱动装置的产 品。 • 驱动装置一般是：电动机、柴油机、蒸汽 机等，或是齿轮箱。 • 被驱动装置就非常多了，常见的有水泵、 空压机、鼓风机、轮毂、齿轮箱等。
规格型号 FFZD3210-3 FFZD5006-5
D0
32 50
公称导 程 p 10 6
丝杠外 径 d 32.5 48.9
钢球直 径 d0 7.144 3.969
丝杠内 径 d1 27.3 45.76
循环圈 数 3 5
动负荷 Ca(KN) 25.7 26.4
• (4) 稳定性验算 • ①由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能发生失稳, 所以在设计时应验算其安全系数S,其值应大于[S]。 • 丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷 Fcr 2 EI a Fcr ( l )2 • 式中：E—丝杠的弹性模量，对钢 E 206GPa
丝杠的支撑方式2
2、“固定—游动” K2=2 • 优点：负荷由一对轴承副 承担，游动的 单个轴承能 防止悬臂挠度，并消化由 热变形产生的应力。结构 较简单，效果良好，应用 广泛。适用于中转速、高 精度的场合。 • 缺点： 不明显 • 该形式一端由一对轴承约 束轴向和径向自由度，另 一端由单个轴承约束径向 自由度
联轴器的分类
• • • • • • • 弹性联轴器 膜片联轴器 波纹管联轴器 滑块联轴器 梅花联轴器 伺服联轴器 安全联轴器 • • • • • • • 刚性联轴器 万向联轴器 数控机床联轴器 挠性联轴器 刚性联轴器 凸缘联轴器 弹性柱销联轴器
刚性与挠性联轴器
• 刚性联轴器不具有缓冲性和补偿两轴线相对位移的能力， 要求两轴安装严格对中。但结构简单，制造成本低，装拆， 维护方便能保证两轴具有较高的对中性，传递转矩较大， 所以应用广泛。 • 挠性联轴器可分为有弹性元件挠性联轴器和无弹性元件挠 性联轴器。无弹性元件的只具有补偿两轴线相对位移的能 力，但不能缓冲减振；有弹性元件的除具有补偿两轴线相 对位移的能力外，还具有缓冲和减振的作用
万向联轴器剖面图
• 万向联轴器
万向联轴器剖面图
• 万向联轴器
9.安全联轴器
特点：1.转矩控制的范围宽，控制精度高。转矩与激磁电
流在相当广泛的范围内成正比，能完善、简化进行传递转 矩的控制。 2.具有恒转矩性。 3.无冲击，振动，无噪音，运转平稳。 4.结构简单，体积小，质量小氧化性，耐热性好， 寿命长， 可靠性高。
• 应用场合：凸缘联轴器结构简单,能传递较大的扭矩,
应用很广,适用于轴的刚性大,对中性较好的场合
2.膜片联轴器
特点
(1)高刚性、转矩，低惯性 (2)采用环形或方形弹性不锈刚片变形 (3)大扭矩承载，高扭矩刚性和卓越的灵敏度 (4)零回转间隙、顺时针和逆时针回转特性相同 (5)免维护、超强抗油和耐腐蚀性 (6)双不锈钢膜片可补偿径向、角向、轴向偏差，单 膜片则不能补偿径向偏差 性、无背隙等特点，广泛应用于伺服电机以及化工工业场 合。
规格型号 FFZD3210-3 FFZD5006-5
D0
32 50
公称导 程 p 10 6
丝杠外 径 d 32.5 48.9
钢球直 径 d0 7.144 3.969
丝杠内 径 d1 27.3 45.76
循环圈 数 3 5
动负荷 Ca(KN) 25.7 26.4
• 考虑各种因素，选FFZD5006-5，其中： • 公称直径：D0=50mm • 导程：p=6mm • 螺旋角：λ=arctan(6/(50π))=2°11′ • 滚珠直径：d0=3.969mm • 丝杠内径：d1=45.76mm
滚珠丝杆的选型
1---公称直径 常见规格有12、14、16、20、25、32、40、50、63、80、 100、120.公称直径和负载基本成正比，直径越大的负载越大 额定负荷并非最大负荷，实际负荷与额定负荷的比值越小，丝杠的理 论寿命越高。推荐：直径尽量选16~63 2---导程 也称螺距，即螺杆每旋转一周螺母直线运动的距离 ， 常见的导程有1，2，4，6，8，10，16，20，25.导程与直线速度有 关，在输入转速一定的情况下，导程越大速度越快。推荐：导程尽量 选5和10 3---长度 长度有两个概念，一个是全长，另一个是螺纹长度。螺纹长度 中也有两个部分，一个是螺纹全长，一个是有效行程。前者是指部分 的总长度，后者是指螺母直线移动的理论最大长度。
Fcr 6.93 10 5 安全系数 S 182 .2 [ S ] 2.5 ~ 3.3 Fm 3800
应用场合：适用于普通微型电机
4.弹性联轴器
特点：(1)一体成型的金属弹性体
(2)零回转间隙、可同步运转 (3)弹性作用补偿径向、角向和轴向偏差 (4)高扭矩刚性和卓越的灵敏度 (5)顺时针和逆时针回转特性完全相同 (6)免维护、抗油和耐腐蚀性 (7)有铝合金和不锈钢材料供选择
应用场合：适用于旋转编码器、步进电机
(2)使用方便、容易安装、节省时间、尺寸范围广、转动 惯量小，便于目测检查 (3)抗油腐蚀，可电气绝缘，可供不同材料的滑块弹性体 选择 (4)轴套和中间件之间的滑动能容许大径向和角向偏差， 中间件的特殊凸点设计产生支撑的作用，容许较大的角度 偏差，不产生弯曲力矩，使轴心负荷降至最低。
应用场合：适用于普通微型电机
应用场合：可用作线性调节元件，
可用于精确控制， 工作频率较高的场合。
课外小知识
固定侧（后加K表示如BK12）和支撑单元装（用F表示如 BF12）它们都有用预压调整的JIS5级的角接触球轴承。 滚珠丝杆的解释 例如：滚珠丝杆R32-10T3-FDI-453-629-0.018 • R 右旋 32 直径 10 导程 T3 珠圈为3（螺母里的滚珠绕丝杆轴3圈） FDI 有法兰 双螺母 I型螺母 实际行程453 全程 629 最后那个是精度C5级的
5.梅花联轴器
特点：(1)紧凑型、无齿隙，提供三种不同硬度弹性体
(2)可吸收振动，补偿径向和角向偏差 (3)结构简单、方便维修、便于检查 (4)免维护、抗油及电气绝缘、工作温度20℃-60℃ (5)梅花弹性体有四瓣、六瓣、八瓣和十瓣 (6)固定方式有顶丝，夹紧，键槽固定。
应用场合：适用于伺服电机、步进电机
滚珠丝杆的选型
4---螺母形式 按法兰形式分大约有圆法兰、单切边 法兰、双切边法兰和无法兰几种。按螺母长度分 有单螺母和双螺母 推荐：螺母形式尽量选内循环 双切边法兰单螺母。
5---精度。滚珠丝杠按GB分类有P类和T类，即传 动类和定位类，精度等级有1、2、3、4.....几种 一般来说，通用机械或普通数控机械选C7推荐： 精度尽量选C7。
丝杠的支撑方式4
• “固定—自由”型K2=0.25 • 优点：结构简单，但在行 程小、转速低时 也经常用 到。适用于低转速，中精 度，轴向长度短的场合 • 缺点：受力情况差
• 该形式一端由一对轴承wenku.baidu.com束轴 向和径向自由度，另一端悬空 呈自由状态，负荷均由同一对 轴承副承担， 并且需克服丝杠 回转离心力（及水平安装时的 重力）造成的弯矩。
FC K F K H K A Fm
1.2 1.0 1.0 3800 4560 ( N )
• (2) 根据寿命条件计算额定动载荷
' Ca
' Ca
FC 3
nm Lh 1.67 10
4
4560 3
100 15000 1.67 10
4
20422 ( N )
(3)按照满足Ca≥ C'a的原则选择丝杠副尺寸，查表得 如下规格：
1.凸缘联轴器
• 特点：结构上1.由两个带有凸缘的半联轴器用螺栓联
接而成,半联轴器轴用键联接.2.对中形式：凸肩对中,对中 性好；剖分环对中,装拆方便.3.螺栓联接：精制螺栓联接, 间隙靠摩擦力；铰制孔用螺栓,紧配合靠挤压剪切.4.常用 材料：HT28-48或碳钢,重载或 V＞30m/s时应用铸钢或锻 钢.
应用场合：膜片联轴器为金属膜片式结构，由于其高刚
3.滑块联轴器
特点：(1)无齿隙的连接，用于小扭矩的测量传动结构简单
(2)使用方便、容易安装、节省时间、尺寸范围广、转动 惯量小，便于目测检查 (3)抗油腐蚀，可电气绝缘，可供不同材料的滑块弹性体 选择 (4)轴套和中间件之间的滑动能容许大径向和角向偏差， 中间件的特殊凸点设计产生支撑的作用，容许较大的角度 偏差，不产生弯曲力矩，使轴心负荷降至最低。
表 3
KA
1.0
1.1
1.25
1.43
• 例1 试设计一数控铣床工作台进给用滚珠丝杠副。 已知平均工作载荷Fm＝3800N，丝杠工作长度l＝ 1.2m，平均转速nm＝100r/min，最大转速nmax＝ 10000r/min，使用寿命Lh ＝15000h左右，丝杠材 料为CrWMn钢，滚道硬度为58~62HRC，传动精 度要求 0.03mm • 解：(1) 求计算载荷Fc
滚珠丝杠副的选择步骤（设计计算）
• • • • •
已知条件：
工作载荷F（N）或平均工作载荷Fm （N）; 丝杠副的使用寿命Lh （h） ； 丝杠的工作长度（或螺母的有效长度）l(m); 丝杠的转速n（平均转速nm或最大转速nmax）(r/min); 滚道硬度HRC及运转情况。 :Fc=KFKHKA Fm