第15章 轴间连接

四.非金属弹性元件挠性联轴器
1. 弹性套柱销联轴器
非金属材料的弹性元件都是变刚度的,常用非金 属材料的刚度多随载荷的增大而增大，故缓冲 性好，特别适用于工作载荷有较大变化的机器。
结构特点：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。结构简单，成本低，允许综合偏移, 且缓冲、吸振。
x
轴向
α
x
y α
二. 无弹性元件挠性联轴器（刚性可移式联轴器）
1.牙嵌联轴器
结构：有两个端面都带有凸牙和凹 槽的半联轴器。为便于两轴对中， 左边半联轴器中装有定中环，并有 螺钉固定，右边的轴伸入该环内。 允许轴向位移
a h
b
D1
D0
d
e
D
二. 无弹性元件挠性联轴器（刚性可移式联轴器）
2.十字滑块联轴器
选用原则：
刚性联轴器— 用于载荷平稳，转速稳定，同轴度好，无 相对位移的场合。
转矩 从动
b c
转矩 主动
a
时间
时间
不同联轴器传递载荷的性质
左图为输入转矩，右图为输出转矩
曲线a— 通过刚性联轴器，无弹性元件挠性联轴器后的情况 曲线b—通过具有缓冲作用的弹性联轴器后的情况 曲线c—通过具有缓冲及减振作用的弹性联轴器后的情况
主要特点：补偿两轴偏移，偏斜，缓 冲、吸振，减小轴的扭转振动。 应用：频繁启动、变载、常正反转动， 两轴不能严格对中的场合。 常用的有：蛇形弹簧联轴器 ，簧片联 轴器。
特性：联轴器受T后，被联接两轴将因弹性元件的变形而产生 相应的扭转角φ。 定刚度—φ与T成正比关系的弹性元件为定刚度， 变刚度—φ与T不成正比的为变刚度。 金属材料的弹性元件由于其结构不同，可有变刚度的与 定刚度的两种。
4. 轮胎式联轴器
组成：轮胎状弹性元件 、加紧板 、两半联轴器 、螺钉 特点：富有弹性，消振能力强，扭转刚度小，但径向尺寸较
大，过载时产生附加轴向载荷。
允许偏移量：△y＝0.01D, △x＝0.02D, △α=5°~12° (D为轮胎外径)
应用：起动频繁，正反转向，nmax=5000r/min，冲击大的
圆柱孔
圆锥孔 注：为补偿较大的轴向位移,安装时要留出间隙；设 计时要留出距离A，以便更换橡胶圈时不必拆开两轴
c
A
பைடு நூலகம்
材料：半联轴器——HT200,ZG270-500,或35钢 柱销——35钢，正火处理 弹性套——天然橡胶或合成橡胶 应用：启动频繁,变载下工作的轴联接；工作温度t=-20~50℃； 圆周速度Vmax＜30m/s；确保无油和其它有害于橡胶的介质。
第二节 联轴器 一. 刚性联轴器
1、套筒联轴器
结构 特点
用一套筒通过销或键与两轴联接
径向尺寸小，结构简单，制造容易，但拆装时需沿轴向移动 较大的距离，且只能联接两轴直径相同的圆柱形轴端
应用
两轴对中性好,工作平稳,经常正反转的小功率传动场合 圆锥销联接
平键联接
2、夹壳联轴器
结构 特点 两个纵向剖分的半圆筒形的夹壳组成的，并用 螺栓锁紧 剖分结构,装拆方便,联接两轴直径相同的圆柱形轴端 低速、工作平稳的场合
齿式联轴器
直齿
R
R1
Ra
鼓形齿
5.滚子链联轴器
结构：一条公用的双排链与两个齿数相 同的并列链轮相啮合，来实现两半联轴 器的连接。为改善润滑并防止污染，一 般将联轴器密封在罩壳内。 特点：结构简单，尺寸紧凑，质量小， 装拆方便，具有一定的位移补偿能力 （径向位移，小的角位移）。不宜用于 逆向传动、频繁起动、高速传动及强烈 冲击的工作场合。
第15章 轴间连接
联轴器、离合器的类型和应用
联 轴 器 和 离 合 器
刚性联轴器 无弹性元件挠性联轴器 有弹性元件挠性联轴器
牙嵌离合器
摩擦式离合器 安全离合器 超越离合器
第一节 概述
功 用 用于将两根轴连接在一起，使它们一起旋转，并传递扭矩 联轴器和离合器的区别 用联轴器连接的两轴，只有在机器停车后，经过拆卸才 能把它们分离；
2. 弹性柱销联轴器
结构：用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器 凸缘的孔中,两侧加挡板（以防柱销滑出） 。 特点：结构简单,制造容易,维护方便,传 递T大,能补偿较大的轴向位移，并允许 微量的径向位移和角位移。缓和冲击、 吸收振动,但对温度敏感,不宜用于高温。
应用：适用于正反向变化多， 启动 频繁的高速轴。代替弹性 套柱销联轴器，传递大的T。 允许偏移量：△y＝0.15~0.25mm,
两轴联接。
第三节 联轴器的选择
联轴器大都已经标准化了，可直接选用 根据工作条件 选联轴器或离合器的类型
转矩 确定型号与规格 转速 轴径 1.类型选择：根据机器工作条件、特点、位移量、工作温度
等，结合各类联轴器的性能选择。 选用原则：低速，刚性大的短轴——刚性固定式联轴器 转速低，刚性小的长轴——刚性可移式联轴器 转矩较大的重型机械——齿轮联轴 中高转速，有振动的轴——弹性联轴器 轴线相交的两轴——万向联轴器 有安全保护要求时——安全联轴器
应用
3、凸缘联轴器
结构 特点 由两个带毂的圆盘并用螺栓联接以实现两轴 的联接
结构简单并能传递较大的转矩，应用最广泛
用铰制孔螺栓对中
用凸肩和凹槽对中
由于制造、安装误差或工作时零件的变形等原因，被连接的两 轴不一定都能精确对中，因而两轴之间会出现一定的偏差。若用 刚性联轴器连接将引起附加动载荷，∴要求联轴器或离合器从结 构上适应各种形式的偏移，以保证正常工作。 两轴线允许的相对位移有: 轴向、径向、角度、综合 y
用离合器连接的两轴，在机器工作中就能方便地使它 们分离或接合。
分类
固定式联轴器
刚性联轴器 移动式联轴器 挠性联轴器
联轴器
联轴器分类：
套筒联轴器 刚性联轴器 (刚性固定式)
凸缘联轴器
夹壳式联轴器 剪销式安全联轴器 十字滑块联轴器
要求两轴严格对中， 工作时两轴不能移动。
无弹性元件 齿轮联轴器 挠性联轴器 强度高，承载能力大,E 大且 万向联轴器 稳定,受T影响小,但成本高。 金属弹性元件联轴 挠性联轴器 器
以上各种联轴器的共同特点：
1）刚性零件，∴缺乏缓冲吸振能力； 2）有相对滑动的零件 ∴磨损↑间隙↑，当载荷、 速度变化时，引起冲击； 3）零件间的摩擦阻力随载荷的增加而增加，当 阻力达到一定程度时，零件移动困难→附加动 载荷。 ∴要求这类联轴器摩擦表面硬度高，且需润滑以 减少摩擦阻力。
三. 金属弹性元件挠性联轴器
查标准，定具体型号尺
必要时对主要零件进行强度验算。
计算转矩Tc： Tc＝KAT
T—所传递的名义转矩 Nmm ; KA—工作情况系数，考虑机器起动时的动载荷和运转中可能出现的过载。
3.给出规定部件相应的安装精度
结构：两个端面开有径向凹槽的半联轴器，两端各具有凸榫的 中间滑块，且两端榫头互相垂直，嵌入凹槽中，构成移动副。 工作原理：当两轴存在不对中和偏斜时，滑块将在凹槽内滑动
y α
优缺点：结构简单、制造容易。滑块因偏心产生离心力和磨损，并给轴和轴 承带来附加动载荷。 适用范围：径向偏移△y较大,T大,无冲击,低速传动的两轴联接， α≤30’, y≤0.04d，n≤300 r/min
α
α
C 1 C 2 α
α
(3) 小型双万向联轴器
结构如图所示，通常采用合金钢制造。
A
α
A--A
α
A
部分动画引自： 《机械设计基础》，王春香等，地震出版社，2003 《机械设计基础CAI电子教案》，潘存云等，高等教育出版社，2003
α
4.齿式联轴器
组成：它由两个带有内齿及凸缘的外壳和两个带有外齿的半联 轴器组成。两个外壳用螺栓连接，两个内套筒分别用键与 两轴连接，依靠内、外齿相互啮合传递转矩。 特点：①齿形为渐开线,α＝20°,一般Z=30~80； ②外齿齿顶制成椭球面,且与内齿啮合后有适当的顶隙和侧 隙，所以有良好的综合位移补偿能力。 ③外壳内贮油，以便润滑啮合齿轮； ④因啮合传动，传递转矩大； ⑤安装精度要求不高， 但结构复杂，制造困难， 成本高，主要用于起重 机、轧钢机等重型机械 中。
无弹性元件挠性联轴器— 用于有相对位移场合。 定刚度弹性联轴器— 用于载荷和速度不大，同轴度 不易保证的场合。
变刚度弹性联轴器— 用于载荷和速度变化较大处。
联轴器的选择
2.尺寸选择：根据 n、d、Tc
寸
使联轴器 d轴径 dmin~dmax 长度L及孔的结构形式由具体情况而定； Tc≤[T](Nm) Tc—计算转矩，[T]—许用转矩或公称转矩； n≤[n] (r/min) n—轴的实际转速，[n]—联轴器的许用转速。
△α=30′ 工作温度： t= -20~60℃ n≤8000 r/min 销与挡板之间留有 间隙
尼龙销
挡板
c
c
3. 梅花形弹性联轴器
组成：将梅花形弹性元 件置于两半联轴器的凸 爪之间,工作时弹性件 受挤压并传递转矩。 弹性元件材料：丁腈橡 胶，聚氨脂，尼龙等。 特点：结构简单，价格低，有良好的补偿位移和减振能力。 允许偏移量：△y＝0.5~1.8mm, △x＝1.2~5mm, △α=1°~2° 允许外缘速度：铸铁V=30~50m/s；铸钢V=60m/s; 锻钢V=100~120m/s 。
3.万向联轴器
作用：用于传递两相交轴之间的动力和运动，而且在传动 过程中，两轴之间的夹角还可以改变。 应用：广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。
α
设计：潘存云
单万向联轴器
（1）单万向联轴器的结构特点： 组成：两个叉形接头、 中间十 字轴 、轴销(在十字轴里) 两传动轴末端各有一个叉形支 架，用铰链与中间的“十字形” 构件相联，“十字形”构件的 中心位于两轴交点处，轴间角 为 α=0~45˚ 特点： ①允许两轴间有较大的 角偏移,αmax=35°～45°(但 α↑ η↓ ) ； ②运转中α变化也能工作，但瞬 时传动比变化，且ω1≠ω2； ③径向尺寸小。