10轴联轴器离合器

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第十章 轴、 联轴器 、离合器,9/22/2024,1,内容,第一节 概述,第二节 轴,第三节 联轴器,第四节 离合器,9/22/2024,2,第一节 概述,一、轴,使用意义：,是组成精密机械的重要零件之一。,一切作回传运动的零件，都必须装在轴上才能实现其运动。,轴的分类：,按照所受载荷和应力的不同,心轴,转轴,传动轴,工作时只受转矩或主要承受转矩。,9/22/2024,3,一、轴,心轴,可以随回转零件一起转动（图,10,1a,），也可不随回转零件一起转动（图,10,1b,），,工作时只受弯矩而不传递转矩。,转动的心轴受变应力，不转的心轴受静应力。,9/22/2024,4,一、轴,转轴：,工作时既受弯矩又承受转矩。,9/22/2024,5,一、轴,按轴的中心线形状不同,直轴,轴的各截面中心在同一直线上,精密机械中多用，分为,光轴：易于加工,阶梯轴：各轴段强度相近，便于轴上零件的安装和固定。,可实心，可空心,曲轴,各轴段截面中心不在同一直线上,属于专用零件，多用于动力机械,钢丝软轴,轴线可随意变化，把回转运动灵活地传到任何位置,用于受连续振动的场合，具有缓和冲击的作用。,9/22/2024,6,二、联轴器、离合器,联轴器、离合器的功能,用来联接两根轴，使之一同回转并传递转矩的一种部件。,联轴器、离合器的区别,联轴器：只有在运动停止后用拆卸的方法才能把轴分离。,离合器：在运动过程中随时使两轴分离或接合。,联轴器、离合器的设计,首先按工作要求选定合适的类型,然后按轴的直径、计算转矩、工作转速、工作温度等，从手册中查出适用的型号和具体结构尺寸,必要时，应对其中个别关键性零件进行验算。,9/22/2024,7,第二节 轴,轴的重要性,轴系中的重要零件,涉及到回转精度、强度、刚度、热变形、振动稳定性、结构工艺性等问题。,轴的设计,将轴和轴系零部件的整体结构密切联系起来考虑。,包括：选定轴的材料、确定结构、计算强度和刚度，对于高速运转的轴，有时还要计算振动稳定性，并绘制轴的零件工作图。,9/22/2024,8,一、,轴的材料及其选择,轴材料的设计考虑,根据轴的工作能力,(,强度、刚度、振动稳定性、耐磨性,),要求,实现这些要求所采用的热处理方式,制造工艺,经济合理,9/22/2024,9,一、,轴的材料及其选择,轴的常用材料,碳素钢,应力集中敏感性小，价格低廉，应用广。,优质碳素结构钢：,35,、,45,、,50,钢，调质、正火处理,普通碳素结构钢：,Q235,、,Q275(,不重要或受力较小的传动轴,),合金钢,具有较高的力学性能和热处理性能，用于受力较大并要求尺寸小、重量轻或耐磨性较高重要的轴。,常用合金钢：,20Cr,、,40Cr,，温度超过,300,可用含,Mo,的合金钢。,举例,受力小，耐磨性高的轴：,T8A,、,T10A,等碳素工具钢,仪表防磁，用黄铜、青铜制造轴,防腐蚀，用,2Cr13,、,4Cr13,等不锈钢作轴,轴常用材料的主要力学性能：表,10,1,9/22/2024,10,二、轴的结构设计,轴的组成,轴颈：被支承部分,轴头：安装轮毂的部分,轴身：联接轴颈、轴头的部分,轴的结构,轴的结构取决于轴上零件的结构和尺寸、布置和固定方式、装配和拆卸工艺以及轴的受力状况等因素。,设计轴使之满足,轴和装在轴上的零件有准确的轴向工作位置，便于装拆和调整；,轴应有良好的加工工艺性。,9/22/2024,11,二、轴的结构设计,（一）,轴的外形结构例：一级圆柱齿轮减速机,轴的外形结构尽可能简单，加工方便、热处理不易变形，减少应力集中，提高轴的疲劳强度。,9/22/2024,12,二、轴的结构设计,(二) 零件在轴上的固定方法,零件在轴上的,轴向,固定,轴肩：定位面内圆角,内圆角半径,r,应小于零件上倒角,C,或外圆角半径,R,轴环：尺寸可取轴环高度,a=(0.070.1)d,；轴环宽度,b=1.4a,；,挡环、螺母、套筒,9/22/2024,13,二、轴的结构设计,零件在轴上的,周向,固定,平键、半圆键（参考十四章键联接）,零件在轴上的固定方法：,销联接、紧定螺钉联接和压合联接,9/22/2024,14,三、,轴的强度计算,（一）按许用切应力计算轴径,开始设计轴时，轴上零件位置、作用力、弯矩未知，由轴传递的功率、转速求轴直径。,9/22/2024,15,三、,轴的强度计算,轴的最小直径设计公式,表102列出几种常用材料的许用切应力和C值,9/22/2024,16,三、,轴的强度计算,（二）按弯曲和扭转复合强度计算轴径,一般顺序：图107,绘出轴的空间受力简图。求出垂直面和水平面中的支点反力。,绘出垂直面内的弯矩,M,图,绘出水平面内的弯矩,M,图,绘出合成弯矩,M,图,绘出转矩,T,图,9/22/2024,17,三、,轴的强度计算,绘出当量弯矩,Mv,图,9/22/2024,18,三、,轴的强度计算,计算轴的直径,（,10,4,）求轴的危险截面直径。,截面有一个键槽时，轴径加大,4,；,有两个键槽互成,180,时，轴径尺寸加大,10,。,9/22/2024,19,三、,轴的强度计算,轴的设计中，常用的三种步骤（p259）,一般形状不甚复杂的轴,从已知条件直接进行结构设计,进行必要的校核计算，,画出轴的零件工作图,用来传递转矩而不承受弯矩或弯矩很小的传动轴,按许用切应力计算轴径，,进行轴的结构化,确定轴的最终形状和尺寸,除传递转矩外，还承受弯矩的转轴,根据传递的转矩，按许用切应力计算轴径，,进行结构设计,根据需要进行弯扭复合强度计算,画出轴的零件工作图,9/22/2024,20,三、,轴的强度计算,例题101，p.259,9/22/2024,21,三、,轴的强度计算,解：,估算轴的直径,轴的设计,轴的外形,轴的直径,轴的长度,按弯曲和扭转复合强度计算轴径,9/22/2024,22,三、,轴的强度计算,绘出轴的空间受力简图。求出垂直面和水平面中的支点反力。,绘出垂直面内的弯矩,M,图,绘出水平面内的弯矩,M,图,绘出合成弯矩,M,图,绘出转矩,T,图,绘出当量弯矩,Mv,图,9/22/2024,23,四、轴的刚度计算,刚度计算的目的,分析轴的变形是否超过允许范围,载荷作用下，轴的弯曲和扭转变形过大，影响轴上零件的正常工作和传动精度。,根据轴使用条件，进行刚度计算,（一）扭转刚度计算,9/22/2024,24,四、轴的刚度计算,（二）弯曲刚度计算,定义,y,，轴截面,C,处产生的挠度,，截面,C,处产生的转角。,计算,挠曲线微分方程求解,工程上采用查表法。,9/22/2024,25,第三节 联轴器,联轴器分类,按两轴相对位置和位置变动情况，分两类,刚性联轴器：两轴严格对中，工作中不发生位移的地方；,挠性联轴器：两轴有相对位移的地方。,无弹性元件,金属弹性元件,非金属弹性元件,2,、,3,称为弹性联轴器,9/22/2024,26,第三节 联轴器,联轴器的选择,对于载荷平稳、转速稳定、同轴度好、无相对位移的选用刚性联轴器；,有相对位移，选用无弹性元件的挠性联轴器；,对同轴度不易保证，载荷、速度变化较大的场合，选用具有缓冲、减振作用的弹性联轴器。,对联轴器的其它要求,装拆方便,尺寸较小,质量较轻,维护简便,安装位置尽量靠近轴承,9/22/2024,27,第三节 联轴器,联轴器设计,标准化,根据工作要求确定联轴器型号，关键零件作必要验算,联轴器和离合器的计算转矩Tj。,9/22/2024,28,一、,刚性联轴器,（一）,凸缘联轴器,组成：两个分装在轴端的半联轴器联接螺栓,材料：,中等以下载荷，,v,35m/s,采用中等强度的铸铁；,重载，,v,75m/s,采用锻钢或铸钢。,按对中方式不同，凸缘联轴器有两种型式,具有凸肩的半联轴器和具有凹槽的半联轴器相嵌合而对中；制作简便，价格较低。,用铰制孔和受剪螺栓对中。装卸简便。能传递较大的转矩。,9/22/2024,29,一、,刚性联轴器,特点,对中精度可靠，传递转矩较大，要求两轴同轴度好，主要用于载荷平稳的联接中。,采用六角头螺栓，且螺栓与螺栓之间具有少量间隙时，,依靠结合面摩擦力传递转矩,。每个螺栓需要加预紧力，可用,F,校核螺栓尺寸。,联轴器铰制孔与受剪螺栓配合为,H7/k6,或,H7/js6,时，依靠螺栓剪切和挤压传递转矩。传递最大转矩时，每个螺栓所受剪力，可用,F,0,校核螺栓尺寸。,9/22/2024,30,一、,刚性联轴器,（二）,套筒联轴器,组成：套筒联接零件,键,销钉,紧钉螺钉,过盈配合,套筒弹性力,9/22/2024,31,一、,刚性联轴器,刚性联轴器的主要优点：构造简单、价格较低。,刚性联轴器的缺点：,无法补偿两轴偏斜和位移，对两轴的对中性要求较高；,联轴器中都是刚性零件，缺乏缓冲和吸振的能力。,9/22/2024,32,二、挠性联轴器,两轴相对位置变化，最好采用挠性联轴器,补偿两轴偏斜和位移的方法,利用联轴器工作零件间构成的动联接具有某一方向或几个方向的活动度来补偿做成,无弹性元件挠 性联轴器,；,利用联轴器中弹性件的变形来补偿。做成,弹性联轴器,。,9/22/2024,33,二、挠性联轴器,（一）无弹性元件挠性联轴器,盘销联轴器,结构,9/22/2024,34,二、挠性联轴器,盘销联轴器允许被连接轴有轴向位移，位移量要小于两盘之间的最大间隙（一般为,0.8,1.5mm,）,盘销联轴器的空回误差,间隙相同时，盘销联轴器的空回误差较小；,销钉与槽配合通常采用,H7/h6,或,H8/h7,。,9/22/2024,35,二、挠性联轴器,传动误差,被连接轴线的不重合所引起的传动误差。,为减小传递误差，应尽量减小被联接轴的径向位移,e,，增大销钉到被联接轴轴线之间的距离,r,。,9/22/2024,36,二、挠性联轴器,滑块联轴器,结构,用途：,联接径向位移或角位移很小的两根轴。,问题：,偏心产生离心力,加剧磨损,9/22/2024,37,二、挠性联轴器,解决方法,中间圆盘制成空心的，内径约为外径的,0.7,；使,e,0.04d,，并限制,n300r/min,。,榫、槽摩擦表面需要淬硬到,55HRC,以上，适当润滑。,允许径向位移量在,0.04d,以下，允许的角位移,30,。,引起空回误差，故榫和槽配合多采用,H7/h6,。,9/22/2024,38,二、挠性联轴器,万向联轴器,单万向联轴器,结构,万向接头套,1,万向接头环,2,球头轴,3,销杆,4,特点：不能传递等角位移,主要用于精度要求不高的传动中。,9/22/2024,39,二、挠性联轴器,双万向联轴器,结构：由两个单万向联轴器组成。,9/22/2024,40,二、挠性联轴器,特点,实现主动轴和从动轴的等角位移传动,满足两个条件,1,2,中间轴两端的万向接头环3、5应在同一平面内。,传动误差,用于精度要求不高的传动中，无需计算；,用于精度要求较高的传动中，计算方法如下：,9/22/2024,41,二、挠性联轴器,9/22/2024,42,二、挠性联轴器,讨论：,主动轴、从动轴平行时，没有传动误差；,实际上，,总存在，所引起的传动误差按正弦规律变化,双万向联轴器的,空回误差,9/22/2024,43,二、挠性联轴器,（二）有弹性元件的挠性联轴器（弹性联轴器）,特点,不仅可补偿两轴偏斜和位移，而且具有缓和冲击和吸收振动的能力。,弹性元件储存能量越多，缓冲能力越好；弹性滞后性能越好，消振能力越强。,用于频繁起动、受变载荷、高速运动、经常反向和两轴不便于严格对中的地方。,弹性联轴器可减小轴的扭转振动或改变传动系统的自振频率。,材料：非金属和金属,9/22/2024,44,二、挠性联轴器,分类,金属弹性元件的挠性联轴器,具有补偿两轴偏斜和位移，缓冲和消振的能力。,波纹管联轴器和螺旋弹簧联轴器适用于传递小转矩场合。,非金属弹性元件的挠性联轴器,优点：,具有弹性滞后特性，具有一定消振能力；,单位重量的非金属材料储能比金属材料大许多倍，缓冲性能较好；,联轴器结构简单、价格便宜。,缺点：强度较低，尺寸较大，寿命较短。,9/22/2024,45,9/22/2024,46,二、挠性联轴器,弹性套柱销联轴器,结构,半联轴器,柱销,弹性套,用途,联接起动频繁、变载荷下运动的轴,工作环境温度,20,50,无油质有害于橡胶介质,9/22/2024,47,二、挠性联轴器,特性,轴径32160mm时，相应的许用转矩为25016000Nm，许用转速38001150r/min。,预留间隙C，两轴作少量轴向位移,允许最大位移量：,轴向27.5mm；,径向0.20.7mm；,角度1,3030。,联轴器外径的最大圆周速度不得超过30m/s。,9/22/2024,48,二、挠性联轴器,弹性套单位面积压力和柱销的弯曲强度的验算,9/22/2024,49,二、挠性联轴器,弹性圆盘联轴器,用于小型精密机械中的弹性联轴器结构。,结构,弹性圆盘：皮革、橡胶、夹布等非金属材料,允许微小径向、轴向位移。,9/22/2024,50,第四节 离合器,对离合器的基本要求,接合迅速，分离彻底，动作准确可靠，平稳无冲击；,结构简单，制造、调整和维修方便；,强度高，散热好，使用寿命长；,尺寸小和重量轻。,9/22/2024,51,一、牙嵌离合器,结构,半离合器,半离合器,导向环,拨叉,9/22/2024,52,一、牙嵌离合器,牙形,矩形,不便于接合，齿根强度低，分离困难,梯形,强度较高，传递较大载荷，能自行补偿牙的磨损和牙侧间隙，避免冲击,锯齿形,强度高，只能传递单向转矩。,三角形,低速下接合的离合器，牙形角取,30,。,9/22/2024,53,一、牙嵌离合器,牙数,3,60,传递转矩越大，选用牙数越少；,接合时间越短，选用牙数越多；,牙数越多，分担载荷越不均匀。,优点,结构简单、尺寸较小、能保证两轴精确同步转动。,特性,只能在静止、或圆周速度小于,0.70.8m/s,或转速小于,150r/min,工作条件下，接合两轴。,离合器牙的工作表面应有较高的硬度。,必要时验算牙面压强和牙根弯曲应力。,9/22/2024,54,二、摩擦式离合器,（一）单圆盘式摩擦离合器,结构,能传递的最大转矩和作用在单位摩擦面上的压强,9/22/2024,55,二、摩擦式离合器,（二）圆锥式摩擦离合器,结构,优点：,散热好,自动对中心,传递较大转矩,锥角大于摩擦角，取,22.5,或,30,缺点：锥面加工困难,9/22/2024,56,二、摩擦式离合器,摩擦式离合器的优点,两轴可在任何不同角度下进行接合或分离；,改变摩擦面间的压力即可调节从动轴的加速时间；,接合的冲击和振动较小；,过载时打滑，可保护其它零件免受损坏。,工作面间有弹性滑动，不宜用于示数传动链。,9/22/2024,57,