1、概概 述述第十四章第十四章 聯軸器和離合器聯軸器和離合器 聯軸器聯軸器和離合器離合器是機械傳動中常用的部件。它們主要用來聯接軸與軸軸與軸(或聯接軸與其它回轉零件軸與其它回轉零件)，以傳遞運動與轉矩；有時也可用作安全裝置。類型1)聯軸器聯軸器 用來把兩軸聯接在一起，機器運轉時兩軸不能分離；只有在機器停車并將聯接拆開后，兩軸才能分離。2)離合器離合器 在機器運轉過程中，可使兩軸隨時接合或分離的一種裝置。它可用來操縱機器傳動系統的斷續，以便進行變速及換向等。3)安全聯軸器及安全離合器安全聯軸器及安全離合器 機器工作時，如果轉矩超過規定值，這種聯軸器及離合器即可自行斷開或打滑，以保證機器中的主要零件不

2、至因過載而損壞。4)特殊功用的聯軸器及離合器特殊功用的聯軸器及離合器 用于某些有特殊要求處，例如在一定的回轉方向或達到一定的轉速時，聯軸器或離合器即可自動接合或分離等。 聯軸器和離合器的種類繁多，本章僅介紹少數典型結構及其相關知識。至于其它的類型，可參閱有關資料和手冊。 14-1聯軸器的種類和工作特性 聯軸器所聯接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證嚴格的對中，而是存在著某種程度的相對位移，這就要求設計聯軸器時，要從結構上采取各種不同的措施，使之具有適應一定范圍的相對位移的性能。 聯軸器剛性聯軸器撓性聯軸器無彈性元件的撓性聯軸器有彈性元件的撓性聯軸器(一)

3、剛性聯軸器套筒式聯軸器夾殼式聯軸器凸緣式聯軸器凸緣聯軸器是把兩個帶有凸緣的半聯軸器用鍵分別與兩軸聯接，然后用螺栓把兩個半聯軸器聯成一體，以傳遞運動和轉矩。特點和應用特點和應用:。構造簡單、成本低、可傳遞較大轉矩、對兩軸對中性的要求很高。常用于轉速低、無沖擊、軸的剛性大、對中性較好的場合。普通的凸緣聯軸器，通常是依靠鉸制孔用螺栓聯接實現兩軸對中。有對中榫的凸緣聯軸器，靠一個半聯軸器上的凸肩與另一個半聯軸器上的凹槽相配合而對中。聯接兩個半聯軸器的螺栓可以采用A級或B級的普通螺栓，此時螺栓桿與釘孔壁間存在間隙，轉矩靠半聯軸器接合面的摩擦力矩來傳遞，也可采用鉸制孔用螺栓，此時螺栓桿與釘孔為過渡配合，靠

4、螺栓桿承受擠壓與剪切來傳遞轉矩 (二)撓性聯軸器1.無彈性元件的撓性聯軸器這類聯軸器具有撓性，可以補償兩軸的相對位移。但由于無彈性元件，不能緩沖減振。十字滑塊聯軸器 十字滑塊聯軸器由兩個在端面上開有凹槽的半聯軸器1、3，和一個兩面帶有凸牙的中間盤2所組成。凹凸牙可在凹槽中滑動，可以補償安裝及運轉時兩軸間的相對位移。特點和應用特點和應用:這種聯軸器一般用于轉速n250r/min，軸的剛度較大，且無劇烈沖擊處。效率1-(35)fy/d，這里f為摩擦系數，一般取為0.120.25；y為兩軸間徑向位移量，單位為mm；d為軸徑，單位為mm。滑塊聯軸器 這種聯軸器與十字滑塊聯軸器相似，只是兩半聯軸器上的溝

5、槽很寬，并把原來的中間盤改為兩面不帶凸牙的方形滑塊，且通常用夾布膠木制成。由于中間滑塊的質量減小，又具有彈性，故允許較高的極限轉速。中間滑塊也可用尼龍6制成，并在配制時加入少量的石墨或二硫化鉬，以便在使用時可以自行潤滑。特點和應用特點和應用:這種聯軸器結構簡單，尺寸緊湊，適用于小功率、高轉速而無劇烈沖擊處。十字軸式萬向聯軸器 由兩個叉形接頭1、3，一個中間聯接件2和軸銷4(包括銷套及鉚釘)、5所組成；軸銷4與5互相垂直配置并分別把兩個叉形接頭與中間件2聯接起來。這樣，就構成了一個可動的聯接。這種聯軸器可以允許兩軸間有較大的夾角(夾角最大可達3545)，而且在機器運轉時，夾角發生改變仍可正常傳動

6、；但當過大時，傳動效率會顯著降低。特點和應用特點和應用:當主動軸角速度1為常數時，從動軸的角速度 并不是常數，而是在一定范圍內(1cos3 1/cos)變化，因而在傳動中將產生附加動載荷。為了改善這種情況，常將十字軸式萬向聯軸器成對使用，但應注意安裝時必須保證軸、 軸與中間軸之間的夾角相等，并且中間軸的兩端的叉形接頭應在同一平面內。只有這種雙萬向聯軸器才可以得到3 =1 15-9 齒式聯軸器齒式聯軸器由兩個帶有內齒及凸緣的外套筒3和兩個帶有外齒的內套筒1所組成。兩個內套筒1分別用鍵與兩軸聯接，兩個外套簡3用螺栓5聯成一體，依靠內外齒相嚙合以傳遞轉矩。由于外齒的齒頂制成橢球面，且保證與內齒嚙合后

7、具有適當的頂隙和側隙，故在傳動時，套筒1可有軸向和徑向位移以及角位移。又為了減少磨損，可由油孔4注入潤滑油,并在套筒1和3之間裝有密封圈6,以防止潤滑油泄漏。 特點和應用特點和應用：能傳遞很大的轉矩，并允許有較大的偏移量，安裝精度要求不高；但成本較高，在重型機械中廣泛應用。 滾子鏈聯軸器 利用一條公用的雙排鏈條2同時與兩個齒數相同的并列鏈輪嚙合來實現兩半聯軸器1與4的聯接。為了改善潤滑條件并防止污染，一般都將聯軸器密封在罩殼3內。 特點和應用特點和應用：結構簡單，尺寸緊湊，質量小，裝拆方便，維修容易、價廉并具有一定的補償性能和緩沖性能，但因鏈條的套筒與其相配件間存在間隙，不宜用于逆向傳動和起動

8、頻繁或立軸傳動。同時由于受離心力影響也不宜用于高速傳動。 2.有彈性元件的撓性聯軸器 這類聯軸器具有撓性，可以補償兩軸的相對位移。這類聯軸器因裝有彈性元件，不僅可以補償兩軸間的相對位移，而且具有緩沖減振的能力。彈性元件所能儲蓄的能量愈多，則聯軸器的緩沖能力愈強；彈性元件的彈性滯后性能與彈性變形時零件間的摩擦功愈大、則聯軸器的減振能力愈好。這類聯軸器目前應用很廣，品種亦愈來愈多。制造彈性元件的材料有非金屬和金屬兩種。非金屬有橡膠、塑料等，其特點為質量小，價格便宜，有良好的彈性滯后性能，因而減振能力強。金屬材料制成的彈性元件(主要為各種彈簧)則強度高、尺寸小而壽命較長。 聯軸器在受到工作轉矩T以后

9、，被聯接兩軸將因彈性元件的變形而產生相應的扭轉角；與T成正比關系的彈性元件為定剛度，不成正比的為變剛度。非金屬材料的彈性元件都是變剛度的，金屬材料的則由其結構不同可有變剛度的與定剛度的兩種。常用非金屬材料的剛度多隨載荷的增大而增大，故緩沖性好，特別適用于工作載荷有較大變化的機器。 彈性套柱銷聯軸器 聯軸器的構造與凸緣聯軸器相似，只是用套有彈性套的柱銷代替了聯接螺栓。因為通過蛹狀的彈性套傳遞轉矩，故可緩沖減振。彈性套的材料常用耐油橡膠，并作成截面形狀如圖中網紋部分所示，以提高其彈性。半聯軸器與軸的配合孔可作成圓柱形或圓錐形。 特點和應用特點和應用：制造容易，裝拆方便，成本較低，但彈性套易磨損，壽

10、命較短。它適用于聯接載荷平穩、需正反轉或起動頻繁的傳遞中、小轉矩的軸。彈性柱銷聯軸器工作時轉矩通過 兩半聯軸器及中間的尼龍柱銷而傳給從動軸。為了防止柱銷脫落，在半聯軸器的外側，用螺釘固定了擋板。特點和應用特點和應用：這種聯軸器與彈性套柱銷聯軸器很相似，但傳遞轉矩的能力很大，結構更為簡單，安裝、制造方便，耐久性好，也有一定的緩沖和吸振能力，允許被聯接兩軸有一定的軸向位移以及少量的徑向位移和角位移，適用于軸向竄動較大、正反轉變化較多和起動頻繁的場合，由于尼龍柱銷對溫度較敏感，故使用溫度限制在-20+70的范圍內。 星形彈性聯軸器兩半聯軸器1、3上均制有凸牙，用橡膠等類材料制成的星形彈性件2，放置在

11、兩半聯軸器的凸牙之間。工作時，星形彈性件受壓縮并傳遞轉矩。這種聯軸器允許軸的徑向位移為0.2mm，偏角位移為130。因為彈性件只受壓不受拉，工作情況有所改善，故壽命較長。梅花形彈性聯軸器 其結構形式及工作原理與星形彈性聯軸器相似，但半聯軸器與軸配合的孔可作成圓柱形或圓錐形，并以梅花形彈性件取代星形彈性件。彈性件可根據使用要求選用不同硬度的聚氨酯橡膠、鑄型尼龍等材料制造。工作溫度范圍為-35+80，短時工作溫度可達100，傳遞的公稱轉矩為1625000Nm。輪胎式聯軸器輪胎式聯軸器用橡膠或橡膠織物制成輪胎狀的彈性元件1，兩端用壓板2及螺釘3分別壓在兩個半聯軸器4上。這種聯軸器富有彈性，具有良好的

12、消振能力，能有效地降低動載荷和補償較大的軸向位移，而且絕緣性能好，運轉時無噪聲。缺點是徑向尺寸較大；當轉矩較大時，會因過大扭轉變形而產生附加軸向載荷。膜片聯軸器膜片聯軸器的典型結構。其彈性元件為一定數量的很薄的多邊環形(或圓環形)金屬膜片疊合而成的膜片組，在膜片的圓周上有若干個螺栓孔，用鉸制孔用螺栓交錯間隔與半聯軸器相聯接。這樣將彈性元件上的弧段分為交錯受壓縮和受拉伸的兩部分，拉伸部分傳遞轉矩，壓縮部分趨向皺折。當機組存在軸向、徑向和角位移時，金屬膜片便產生波狀變形。特點和應用特點和應用：結構比較簡單，彈性元件的聯接沒有間隙，不需潤滑，維護方便，平衡容易，質量小，對環境適應性強，但扭轉彈性較低

13、，緩沖減振性能差，主要用于載荷比較平穩的高速傳動。 （二）聯軸器的標記標準代號從動端軸孔配合長度徑鍵型代號從動端軸孔直從動端孔型代號從動端主動端軸孔配合長度徑鍵型代號主動端軸孔直主動端孔型代號主動端型號聯軸器說明：1.軸孔型式代號:2.Y型孔和A型鍵不標注;3.聯軸器兩端軸孔型號和尺寸完全相同的只標一端,另一端省略不標注。例：ZJJY，18658434428603031GBBJJYL 聯軸器14-2聯軸器的選擇(一)選擇聯軸器的類型 1) 所需傳遞的轉矩大小和性質以及對緩沖減振功能的要求。例如，對大功率的重載傳動，可選用齒式聯軸器；對嚴重沖擊載荷或要求消除軸系扭轉振動的傳動，可選用輪胎式聯軸器

14、等具有高彈性的聯軸器。2) 聯軸器的工作轉速高低和引起的離心力大小。對于高速傳動軸，應選用平衡精度高的聯軸器，例如膜片聯軸器等，而不宜選用存在偏心的滑塊聯軸器等。3) 兩軸相對位移的大小和方向。當安裝調整后，難以保持兩軸嚴格精確對中，或工作過程中兩軸將產生較大的附加相對位移時，應選用撓性聯軸器。例如當徑向位移較大時，可選滑塊聯軸器，角位移較大或相交兩軸的聯接可選用萬向聯軸器等。4) 聯軸器的可靠性和工作環境。通常由金屬元件制成的不需潤滑的聯軸器此較可靠；需要潤滑的聯軸器，其性能易受潤滑完善程度的影響，且可能污染環境。含有橡膠等非金屬元件的聯軸器對溫度、腐蝕性介質及強光等比較敏感，而且容易老化。

15、5）聯軸器的制造、安裝、維護和成本。在滿足便用性能的前提下，應選用裝拆方便、維護簡單、成本低的聯軸器。例如剛性聯軸器不但結構簡單，而且裝拆方便，可用于低速、剛性大的傳動軸。一般的非金屬彈性元件聯軸器(例如彈性套柱銷聯軸器、彈性柱銷聯軸器、梅花形彈性聯軸器等)，由于具有良好的綜合能力，廣泛適用于一般的中小功率傳動。 (二)計算聯軸器的計算轉矩TKTAca式中T為公稱轉矩，單位為Nm；KA為工作情況系數 工作機KA原動機分類工作情況及舉例電動機，汽輪機四缸和四缸以上內燃機雙缸內燃機單缸內燃機I轉矩變化很小，如發電機，小型通風機，小型離心泵1.31.51.82.2II轉矩變化小，如透平壓縮機，木工機

16、床，運輸機1.51.72.02.4III轉矩變化中等，如攪拌機，增壓泵，有飛輪的壓縮機，沖床1.71.92.22.6IV轉矩變化和沖擊載荷中等，如織布機，水泥攪拌機，拖拉機1.92.12.42.8V轉矩變化和沖擊載荷大，如造紙機，挖掘機，起重機，碎石機2.32.52.83.2VI轉矩變化大并有極強烈沖擊載荷，如壓延機，無飛輪的活塞泵，重型初軋機3.13.33.64.0(三)確定聯軸器的型號根據計算轉矩及所選的聯軸器類型，按照：TcaT的條件由聯軸器標準中選定該聯軸器型號。式中的T為該型號聯軸器的許用轉矩。(四)校核最大轉速被聯接軸的轉速n不應超過所選聯軸器允許的最高轉速nmax： nnmax。

17、(五)協調軸孔直徑多數情況下，每一型號聯軸器適用的軸的直徑均有一個范圍。標準中或者給出軸直徑的最大和最小值，或者給出適用直徑的尺寸系列，被聯接兩鈾的直徑應當在此范圍之內。一般情況下被聯接兩軸的直徑是不同的，兩個軸端的形狀也可能是不同的，如主動軸軸端為圓柱形，所聯接的從動軸軸端為圓錐形。(六)規定部件相應的安裝精度根據所選聯軸器允許軸的相對位移偏差，規定部件相應的安裝精度。通常標準中只給出單項位移偏差的允許值。如果有多項位移偏差存在，則必須根據聯軸器的尺寸大小計算出相互影響的關系，以此作為規定部件安裝精度的依據。(七)進行必要的校核如有必要，應對聯軸器的主要傳動零件進行強度校核。使用有非金屬彈性

18、元件的聯軸器時，還應注意聯軸器所在部位的工作溫度不要超過該彈性元件材料允許的最高溫度。例題例題 某車間起重機根據工作要求選用一電動機，其功率P=10kW，轉速n=960r/min，電動機軸伸的直徑d=42mm，試選擇所需的聯軸器（只要求與電動機軸伸聯接的半聯軸器滿足直徑要求）。 解:1 1類型選擇類型選擇 為了隔離振動與沖擊，選用彈性套柱銷聯軸器。 2 2載荷計算載荷計算mNTKTAca.80.22848.993 . 2mNnPT.48.999601095509550由表14-1查得KA2.3 3 3型號選擇型號選擇從GB4323-1984中查得TL6型彈性套柱銷聯軸器844323844011

19、2426GBJCTL 聯軸器14-3 離合器 離合器在機器運轉中可將傳動系統隨時分離或接合。對離合器的要求有:接合平穩，分離迅速而徹底；調節和修理方便；外廓尺寸小；質量小；耐磨性好和有足夠的散熱能力；操縱方便省力。離合器的類型很多，常用的可分牙嵌式與摩擦式兩大類。 (一)牙嵌離合器牙嵌離合器由兩個端面上有牙的半離合器組成.其中一個半離合器固定在主動軸上；另一個半離合器用導鍵(或花鍵)與從動軸聯接，并可由操縱機構便其作軸向移動，以實現離合器的分離與接合。牙嵌離合器是借牙的相互嵌合來傳遞運動和轉矩的。為使兩半離合器能夠對中，在主動軸端的半離合器上固定一個對中環，從動軸可在對中環內自由轉動。 牙嵌離

20、合器常用的牙形如圖所示，三角形牙(圖a、b)用于傳遞小轉矩的低速離合器；矩形牙(圖e)無軸向分力，但不便于接合與分離，磨損后無法補償，故使用較少；梯形牙(圖c)的強度高，能傳遞較大的轉矩，能自動補償牙的磨損與間隙，從而減少沖擊，故應用較廣；鋸齒形牙(圖d)強度高，只能傳遞單向轉矩，用于特定的工作條件處；圖f所示的牙形主要用于安全離合器；圖g所示為牙形的縱截面。牙數一般取為360。 牙嵌離合器的主要尺寸可從有關手冊中選取，必要時應按下式驗算牙面上的壓力p及牙根彎曲應力b。即 2200bAbAzWDThKpzADTKp式中：A每個牙的接觸面積，單位為 ；D0離合器牙齒所在圓環的平均直徑，單位為 m

21、m；h牙的高度，單位為 mm；z半離合器上的牙數；W牙根的抗彎截面系數， ，其中a、b所代表的尺寸如圖14-18所示；p許用壓力，當靜止狀態下接合時，p90120Mpa；低速狀態下接合時，p507OMPa；較高速狀態下接合時，p=3545Mpa；b許用彎曲應力，靜止狀態下接合時，b=S/1.5MPa；運轉狀態下接合時，b=S/(56) MPa 。 2mm62baW 特點和應用特點和應用：用于轉矩不大，低速接合處。材料常用低碳鋼表面滲碳，硬度為5662HRC；或采用中碳鋼表面淬火，硬度為48541HRC；不重要的和靜止狀態接合的離合器，也允許用HT2O0制造。(二)圓盤摩擦離合器圓盤摩擦離合器是

22、在主動摩擦盤轉動時，由主、從動盤的接觸面間產生的摩擦力矩來傳遞轉矩的，有單盤式和多盤式兩種。 單盤摩擦離合器在主動軸1和從動軸2上，分別安裝摩擦盤3和4，操縱環5可以使摩擦盤4沿軸2移動。接合時以力F將盤4壓在盤3上，主動軸上的轉矩即由兩盤接觸面間產生的摩擦力矩傳到從動軸上。設摩擦力的合力作用在平均半徑R的圓周上，則可傳遞的最大轉矩Tmax為:Tmax=FfR 多盤摩擦離合器它有兩組摩擦盤：一組外摩擦盤5以其外齒插入主動軸1上的外鼓輪2內緣的縱向槽中，盤的孔壁則不與任何零件接觸，故盤5可與軸l一起轉動，并可在軸向力推動下沿軸向移動；另一組內摩擦盤6以其孔壁凹槽與從動軸3上的套筒4的凸齒相配合，

23、而盤的外緣不與任何零件接觸，故盤6可與軸3一起轉動，也可在軸向力推動下作軸向移動。另外在套筒4上開有三個縱向槽，其中安置可繞銷軸轉動的曲臂壓桿8；當滑環7向左移動時，曲臂壓桿8通過壓板9將所有內、外摩擦盤緊壓在調節螺母10上，離合器即進入接合狀態。螺母10可調節摩擦盤之間的壓力。內摩擦盤也可作成碟形,當承壓時，可被壓平而與外盤貼緊；松脫時，由于內盤的彈力作用可以迅速與外盤分離。 多盤摩擦離合器所能傳遞的最大轉矩Tmax和作用在摩擦盤接合面上的壓力p為: )(44112212maxPDDFpTKDDzfFTA式中；D1,D2摩擦盤接合面的內徑和外徑，單位為mm；z接合面的數目；Q操作軸向力，單位為N；f摩擦系數；p許用壓力，它等于基本許用壓力p0 與系數ka、kb、kc的乘積，即式中p0 見表；ka、kb、kc分別為根據離合器平均圓周速度、主動摩擦盤的數目、每小時的接合次數等不同而引入的修正系數，其值見表14-3。cbakkk