机械设计第十四章
说明: 1.轴孔型式代号:
Y,J,J1,Z
2.Y型孔和A型键不标注;
3.联轴器两端轴孔型号和尺寸完全相同的只标一端, 另一端省略不标注。
例:
J 30 60 YL3联轴器 GB5843 86 J1B28 44
§14-2联轴器的选择 (一)选择联轴器的类型
1) 所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲减振功能的要求。例如,对大功率的 重载传动,可选用齿式联轴器;对严重冲击载荷或要求消除轴系扭转振动的传动,可 选用轮胎式联轴器等具有高弹性的联轴器。 2) 联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小。对于高速传动轴,应选用平衡 精度高的联轴器,例如膜片联轴器等,而不宜选用存在偏心的滑块联轴器等。 3) 两轴相对位移的大小和方向。当安装调整后,难以保持两轴严格精确对中, 或工作过程中两轴将产生较大的附加相对位移时,应选用挠性联轴器。例如当径向位 移较大时,可选滑块联轴器,角位移较大或相交两轴的联接可选用万向联轴器等。 4) 联轴器的可靠性和工作环境。通常由金属元件制成的不需润滑的联轴器此较 可靠;需要润滑的联轴器,其性能易受润滑完善程度的影响,且可能污染环境。含有 橡胶等非金属元件的联轴器对温度、腐蚀性介质及强光等比较敏感,而且容易老化。 5)联轴器的制造、安装、维护和成本。在满足便用性能的前提下,应选用装拆 方便、维护简单、成本低的联轴器。例如刚性联轴器不但结构简单,而且装拆方便, 可用于低速、刚性大的传动轴。一般的非金属弹性元件联轴器(例如弹性套柱销联轴 器、弹性柱销联轴器、梅花形弹性联轴器等),由于具有良好的综合能力,广泛适用 于一般的中小功率传动。
弹性套柱销联轴器
联轴器的构造与 凸缘联轴器相似,只 是用套有弹性套的柱 销代替了联接螺栓。 因为通过蛹状的弹性 套传递转矩,故可缓 冲减振。弹性套的材 料常用耐油橡胶,并 作成截面形状如图中 网纹部分所示,以提 高其弹性。半联轴器 与轴的配合孔可作成 圆柱形或圆锥形。
特点和应用:制造容易,装拆方便,成本较低,但弹性套易磨损,
大,且无剧烈冲击处。效率η=1-(3~5)fy/d,这里f为摩擦系 数,一般取为0.12~0.25;y为两轴间径向位移量,单位为mm;d 为轴径,单位为mm。
滑块联轴器 这种联轴器与十字滑块联轴器相似,只是两半联轴器上的沟 槽很宽,并把原来的中间盘改为两面不带凸牙的方形滑块,且通 常用夹布胶木制成。由于中间滑块的质量减小,又具有弹性,故 允许较高的极限转速。中间滑块也可用尼龙6制成,并在配制时加 入少量的石墨或二硫化钼,以便在使用时可以自行润滑。
特点和应用:能传递很大的转矩,并允许有较大的偏移量,
安装精度要求不高;但成本较高,在重型机械中广泛应用。
滚子链联轴器
利用一条公用的双排链条2同时与两个齿数相同的并列链轮啮 合来实现两半联轴器1与4的联接。为了改善润滑条件并防止污染, 一般都将联轴器密封在罩壳3内。
特点和应用:结构简单,尺寸紧凑,质量小,装拆方便,维修容
3)安全联轴器及安全离合器 机器工作时,如果转矩超过规定 值,这种联轴器及离合器即可自行断开或打滑,以保证机器中 的主要零件不至因过载而损坏。
4)特殊功用的联轴器及离合器 用于某些有特殊要求处,例如 在一定的回转方向或达到一定的转速时,联轴器或离合器即可 自动接合或分离等。 联轴器和离合器的种类繁多,本章仅介绍少数典型结构及其 相关知识。至于其它的类型,可参阅有关资料1、3上均制有凸牙,用橡胶等类材料制成的星形弹性件 2,放臵在两半联轴器的凸牙之间。工作时,星形弹性件受压缩并 传递转矩。这种联轴器允许轴的径向位移为0.2mm,偏角位移为 1°30'。因为弹性件只受压不受拉,工作情况有所改善,故寿命较
梅花形弹性联轴器
其结构形式及工作原理与星形弹性联轴器相似,但半联轴器与 轴配合的孔可作成圆柱形或圆锥形,并以梅花形弹性件取代星形弹 性件。弹性件可根据使用要求选用不同硬度的聚氨酯橡胶、铸型尼 龙等材料制造。工作温度范围为-35~+80℃,短时工作温度可达 100℃,传递的公称转矩为16~25000N· m。
§14-1联轴器的种类和工作特性
联轴器所联接的两轴,由于制造及安装误差、承载后的 变形以及温度变化的影响等,往往不能保证严格的对中,而 是存在着某种程度的相对位移,这就要求设计联轴器时,要 从结构上采取各种不同的措施,使之具有适应一定范围的相 对位移的性能。
刚性联轴器 联 轴 器 挠性联轴器 有弹性元件的挠性联轴器 无弹性元件的挠性联轴器
第十四章
联轴器和离合器
概
述
联轴器和离合器是机械传动中常用的部件。它们主要用来 联接轴与轴(或联接轴与其它回转零件),以传递运动与转矩; 有时也可用作安全装臵。 类型 1)联轴器 用来把两轴联接在一起,机器运转时两轴不能 分离;只有在机器停车并将联接拆开后,两轴才能分离。 2)离合器 在机器运转过程中,可使两轴随时接合或分离 的一种装臵。它可用来操纵机器传动系统的断续,以便进 行变速及换向等。
(二)计算联轴器的计算转矩
Tca K AT
式中T为公称转矩,单位为N· m;KA为工作情况系数
工作机 分类 I II III IV V VI 工作情况及举例 转矩变化很小,如发电机,小型通风机,小型离心 泵 转矩变化小,如透平压缩机,木工机床,运输机 转矩变化中等,如搅拌机,增压泵,有飞轮的压缩 机,冲床 转矩变化和冲击载荷中等,如织布机,水泥搅拌机, 拖拉机 转矩变化和冲击载荷大,如造纸机,挖掘机,起重 机,碎石机 转矩变化大并有极强烈冲击载荷,如压延机,无飞 轮的活塞泵,重型初轧机 电动机, 汽轮机 1.3 1.5 1.7 1.9 2.3 3.1 KA 原动机 四缸和四缸 以上内燃机 1.5 1.7 1.9 2.1 2.5 3.3 双缸内燃 机 1.8 2.0 2.2 2.4 2.8 3.6 单缸内 燃机 2.2 2.4 2.6 2.8 3.2 4.0
膜片联轴器
膜片联轴器的典型结构。其弹性元件为一定数量的很薄的多边环形(或圆 环形)金属膜片叠合而成的膜片组,在膜片的圆周上有若干个螺栓孔,用 铰制孔用螺栓交错间隔与半联轴器相联接。这样将弹性元件上的弧段分 为交错受压缩和受拉伸的两部分,拉伸部分传递转矩,压缩部分趋向皱 折。当机组存在轴向、径向和角位移时,金属膜片便产生波状变形。
易、价廉并具有一定的补偿性能和缓冲性能,但因链条的套筒与 其相配件间存在间隙,不宜用于逆向传动和起动频繁或立轴传动。 同时由于受离心力影响也不宜用于高速传动。
2.有弹性元件的挠性联轴器
这类联轴器具有挠性,可以补偿两轴的相对位移。这类联轴器 因装有弹性元件,不仅可以补偿两轴间的相对位移,而且具有缓冲 减振的能力。弹性元件所能储蓄的能量愈多,则联轴器的缓冲能力 愈强;弹性元件的弹性滞后性能与弹性变形时零件间的摩擦功愈大、 则联轴器的减振能力愈好。这类联轴器目前应用很广,品种亦愈来 愈多。 制造弹性元件的材料有非金属和金属两种。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。金属材料制成的弹性元件(主要为各种弹簧)则强度高、 尺寸小而寿命较长。 联轴器在受到工作转矩T以后,被联接两轴将因弹性元件的变形 而产生相应的扭转角φ;φ与T成正比关系的弹性元件为定刚度,不 成正比的为变刚度。非金属材料的弹性元件都是变刚度的,金属材 料的则由其结构不同可有变刚度的与定刚度的两种。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。
(二)挠性联轴器
1.无弹性元件的挠性联轴器
这类联轴器具有挠性,可以补偿两轴的相对位移。但由于无弹 性元件,不能缓冲减振。 十字滑块联轴器
十字滑块联轴器由两个在端面上开有凹槽的半联轴器1、3, 和一个两面带有凸牙的中间盘2所组成。凹凸牙可在凹槽中滑动, 可以补偿安装及运转时两轴间的相对位移。
特点和应用:这种联轴器一般用于转速n<250r/min,轴的刚度较
(三)确定联轴器的型号
根据计算转矩及所选的联轴器类型,按照:Tca≤[T]的条件由 联轴器标准中选定该联轴器型号。式中的[T]为该型号联轴器的 许用转矩。
(四)校核最大转速
被联接轴的转速n不应超过所选联轴器允许的最高转速nmax: n≤nmax。
(五)协调轴孔直径
轮胎式联轴器 轮胎式联轴器用橡胶或橡胶 织物制成轮胎状的弹性元件 1,两端用压板2及螺钉3分 别压在两个半联轴器4上。 这种联轴器富有弹性,具有 良好的消振能力,能有效地 降低动载荷和补偿较大的轴 向位移,而且绝缘性能好, 运转时无噪声。缺点是径向 尺寸较大;当转矩较大时, 会因过大扭转变形而产生附 加轴向载荷。
(一)刚性联轴器
套筒式联轴器
夹壳式联轴器
凸缘式联轴器 凸缘联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器用键分别与两轴联接, 然后用螺栓把两个半联轴器联成一体,以传递运动和转矩。
特点和应用:。构造简单、成本低、可传递较大转矩、对两轴
对中性的要求很高。常用于转速低、无冲击、轴的刚性大、对 中性较好的场合。
普通的凸缘联轴器,通常是依靠铰 制孔用螺栓联接实现两轴对中。
有对中榫的凸缘联轴器,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。联接两个 半联轴器的螺栓可以采用A级或B级 的普通螺栓,此时螺栓杆与钉孔壁 间存在间隙,转矩靠半联轴器接合 面的摩擦力矩来传递,也可采用铰 制孔用螺栓,此时螺栓杆与钉孔为 过渡配合,靠螺栓杆承受挤压与剪 切来传递转矩
特点和应用:这种联轴器结构简单,尺寸紧凑,适用于小功率、
高转速而无剧烈冲击处。
十字轴式万向联轴器
由两个叉形接头1、3,一个中间联接件2和轴销4(包括销套及铆钉)、 5所组成;轴销4与5互相垂直配臵并分别把两个叉形接头与中间件2联接起 来。这样,就构成了一个可动的联接。这种联轴器可以允许两轴间有较大 的夹角(夹角α最大可达35°~45°),而且在机器运转时,夹角发生改变 仍可正常传动;但当过大时,传动效率会显著降低。
寿命较短。它适用于联接载荷平稳、需正反转或起动频繁的传递 中、小转矩的轴。