《机械设计》 联轴器
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1.凸缘联轴器,用六个普通螺栓联接,螺栓分布在mm D 100=的圆周上,接合面摩擦系数f =0.16,防滑系数 1.2f K =,若联轴器传递扭矩为m N .150,试求螺栓螺纹小径。
(螺栓[]MPa 120=σ)。
解: T K r fF f zi i ≥∑=10N r f TK F f 3750)506(16.0101502.1)6(30=⨯⨯⨯⨯==mm F d 19.712037502.5][2.501=⨯=≥πσπ 结论 取M10的螺栓2.图示刚性联轴器,螺栓孔分布圆直径mm D 160=,其传递的扭矩m N T .1200=,若使用16M 的普通螺栓(螺纹内径mm d 84.131=),被联接件接合面的摩擦系数25.0=f ,防滑系数2.1=K f ,螺栓材料的许用应力[]MPa 80=σ,问至少需要多少个螺栓才能满足联接的要求? 解:强度条件:302211332211.34 1.3240010[][]/44 1.32400104 1.3 1.22400107.77[]13.840.2516080s s F K d d fzDK z d fD σσσπππσπ⨯⨯⨯=≤∴≤⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯∴≥==⨯⨯⨯⨯至少需8个螺栓3.已知气缸的工作总压力Q=29000N,螺栓材料为35号钢,许用应力[σ]=150N/mm2,螺栓个数Z = 8,剩余预紧力F'0=1.5 F, 试设计气缸盖螺栓联接。
mmd d d F NF F F NF F NZ Q F 000121999.101505.906243.1][43.15.90625.543736255.543736255.15.136258290001212100≥≤⨯⨯≤⨯='=+='+==⨯=='===∑∑πσπσ查表选取M12,其小径d 1=10.106>10.000121999 符合要求。
4.有一受轴向变载荷作用的紧螺栓联接,预紧力N F 40000=,轴向工作载荷在N 4000~0之间变化,假设螺栓与被联接件刚度相等,试绘制受力变形图并计算:(1)螺栓所受最大和最小载荷是多少?(2)被联接件之间的压紧力最大和最小值是多少?(3)螺栓材料的许用应力[]MPa 80=σ,根据受轴向静载荷计算螺栓尺寸1d 。
教学目地:1熟悉联轴器的类型、特点、应用和选择2了解离合器的类型和应用3了解制动器的类型和应用教学重点:1常用联轴器的特点和选择2常用离合器的类型和工作原理教学难点:常用联轴器的选择和标注第十三章联轴器和离合器和制动器联轴器和离合器是机械传动中的重要部件。
联轴器和离合器可联接主、从动轴,使其一同回转并传递扭矩,有时也可用作安全装置。
联轴器联接的分与合只能在停机时进行,而离合器联接的分与合可随时进行。
如图13-1、图13-2所示为联轴器和离合器应用实例。
1-电动机2、5-联轴器3-制动器4-减速器6-卷筒7-轴承8-机架图13-2图13-1图13-1所示为电动绞车,电动机输出轴与减速器输入轴之间用联轴器联接,减速器输出轴与卷筒之间同样用联轴器联接来传递运动和扭矩。
图13-2所示为自动车床转塔刀架上用于控制转位的离合器。
联轴器和离合器的类型很多,其中多数已标准化,设计选择时可根据工作要求,查阅有关手册、样本,选择合适的类型,必要时对其中主要零件进行强度校核。
13.1联轴器13.1.1 联轴器的性能要求联轴器所联接的两轴,由于制造及安装误差、承载后变形、温度变化和轴承磨损等原因,不能保证严格对中,使两轴线之间出现相对位移,如图13-3所示,如果联轴器对各种位移没有补偿能力,工作中将会产生附加动载荷,使工作情况恶化。
因此,要求联轴器具有补偿一定范围内两轴线相对位移量的能力。
对于经常负载启动或工作载荷变化的场合,要求联轴器中具有起缓冲、减振作用的弹性元件,以保护原动机和工作机不受或少受损伤。
同时还要求联轴器安全、可靠,有足够的强度和使用寿命。
a)b)c)d)a)轴向位移b)径向位移c)角度位移d)综合位移图13-313.1.2 联轴器的分类联轴器可分为刚性联轴器和挠性联轴器两大类。
刚性联轴器不具有缓冲性和补偿两轴线相对位移的能力,要求两轴严格对中,但此类联轴器结构简单,制造成本较低,装拆、维护方便,能保证两轴有较高的对中性,传递转矩较大,应用广泛。
机械设计联轴器选择方法机械设计中,联轴器是用于连接两个轴的装置。
它的作用是传递扭矩和旋转运动,同时允许轴之间产生一定的轴向和径向位移。
联轴器的选择非常重要,因为一个好的联轴器能够提高传动效率、减少振动和噪音,同时保护设备免受损坏。
以下是关于机械设计联轴器选择方法的详细说明:1. 确定扭矩和转速:首先需要确定需要传递的扭矩和转速。
扭矩是联轴器设计的主要参数之一,通常以N·m或kg·m为单位。
转速是指轴的旋转速度,通常以rpm(每分钟转数)为单位。
这些参数对于选择合适的联轴器至关重要。
2.确定工作环境:联轴器将工作在不同的环境条件下,比如温度、湿度和腐蚀性。
这些环境因素将影响联轴器的材料选择和润滑方式。
因此,需要仔细考虑这些因素,并选择适合的联轴器。
3.确定轴的位置和安装方式:联轴器应根据轴的位置和安装方式进行选择。
根据轴之间的角度和相对位置确定联轴器的类型,如直联轴、弹性联轴、齿联轴等。
此外,还需要考虑轴的直径和长度,以确保联轴器能够正确安装在轴上。
4.选择合适的联轴器类型:根据具体应用需求选择适合的联轴器类型。
以下是几种常用的联轴器类型:-弹性联轴器:适用于传递较小扭矩和有轴向和径向位移的应用。
常见的弹性联轴器包括弹性套联轴器、弹性销联轴器和弹性软管联轴器等。
-齿联轴器:适用于传递大扭矩和高速旋转的应用。
常见的齿联轴器包括光柱齿联轴器和弹性齿联轴器等。
齿联轴器具有高传递效率和精确的扭矩传递。
-液力联轴器:适用于需要传递大扭矩和具有阻尼和减振功能的应用。
液力联轴器通过液流阻尼器传递扭矩,可实现平稳的起动和减振效果。
5.选择合适的联轴器尺寸:根据预估的扭矩和转速选择相应的联轴器尺寸。
一般来说,联轴器的额定扭矩应大于实际传递的扭矩,并且转速应在联轴器的工作范围内。
6.考虑预防和维护:选择合适的联轴器还需要考虑预防和维护措施。
例如,选择带有润滑装置的联轴器可以延长使用寿命,而选择易于拆卸和维修的联轴器可以简化维护过程。
联轴器工作原理联轴器是一种常用的机械传动装置,它主要用于连接两个轴,传递动力和转矩。
在工业生产中,联轴器的使用非常广泛,它能够有效地传递动力,并且能够在一定程度上吸收轴线的不同偏差,保护传动系统的安全和稳定。
那么,联轴器是如何工作的呢?接下来,我们将从联轴器的工作原理入手,来详细介绍一下。
首先,联轴器通过连接轴承传递动力。
当两个轴之间需要传递动力时,联轴器就起到了连接作用。
联轴器的内部结构设计能够有效地将动力从一个轴传递到另一个轴,实现机械传动的目的。
在传递动力的过程中,联轴器要求能够保持较好的传动效率,尽量减小能量损耗,以保证传动的稳定性和可靠性。
其次,联轴器能够吸收轴线的不同偏差。
在实际的机械传动中,往往会因为轴线的不对齐或者轴线的偏移而导致传动系统产生振动和噪音,甚至损坏传动零部件。
而联轴器则能够通过其特殊的结构设计,吸收一定范围内的轴线偏差,减小传动系统的振动和噪音,保护传动系统的安全和稳定。
此外,联轴器还能够在一定程度上防止过载。
在机械传动中,由于外部因素的影响,往往会出现瞬时的过载现象,如果没有相应的保护措施,就会导致传动零部件的损坏。
而联轴器则能够通过其特殊的设计结构,在一定程度上吸收过载的能量,保护传动系统的安全。
总的来说,联轴器的工作原理是通过连接轴承传递动力,吸收轴线的不同偏差,以及在一定程度上防止过载,保证机械传动的安全和稳定。
在实际的工程应用中,我们需要根据具体的传动要求和工作环境,选择合适的联轴器类型和规格,以确保传动系统的正常运行和长期稳定性。
总之,联轴器作为一种重要的机械传动装置,在工业生产中发挥着不可替代的作用。
通过深入了解联轴器的工作原理,我们能够更好地应用和维护联轴器,保证传动系统的安全和稳定,提高生产效率,实现经济效益和社会效益的双丰收。
机械设计课程设计综合答辩题1#题:● 电动机的类型如何选择?其功率和转速如何确定?电动机的选择主要有两个因素。
第一是电机容量,主要是额定功率的选择。
首先要确定长期运转载荷稳定的带动工作机的功率值以及估算整个传动系统的功率,以此计算出电机所需的功率,然后按照额定功率大于实际功率的原则选择相应的电机。
第二是个转速因素。
要综合考虑电动机和传动系统的性能、尺寸、重量和价格等因素,做出最佳选择。
● 联轴器的类型如何选择?你选择的联轴器有何特点? 圆柱齿轮的齿宽系数如何选择?闭式传动中的软齿面和硬齿面的齿宽系数有何不同,开式齿轮呢?● 箱体上装螺栓和螺塞处,为何要有鱼眼坑或凸台?● 减小和避免受附加弯曲应力作用2#题:● 试分析你设计的减速器中低速轴齿轮上的作用力。
● 考虑传动方案时,带传动和链传动谁布置在高速级好,谁在低速级好,为什么?答:带传动等摩擦传动承载能力低,传递相同转矩时,外轮廓尺寸较其他形式大,但传动平稳,且具有过载保护,故宜放在转速较高的运动链初始端;链传动因出安定不均匀,传动中有较大冲击振动,故不宜放在高速轴。
● 滚动轴承部件设计时,如何考虑因温度变化而产生轴的热胀或冷缩问题?对于装配前环境温度影响,一般装配精度高的轴承装配前要测量轴承座和轴承尺寸,以保证配合关系。
装配后使用温升,要考虑轴承装配后游隙,保证温升稳定后不会出现抱死等严重问题。
● 为什么要设视孔盖?视孔盖的大小和位置如何确定?3#题:● 一对圆柱齿轮传动啮合时,大小齿轮啮合处的接触应力是否相等?接触许用应力是否 相等?为什么?● 圆柱齿轮在高速轴上非对称布置时,齿轮接近扭转输入端好,还是远离输入端好?为 什么?远离输入端好,这样啮合起来才能更好的传动转力矩 , 不容易使轴受应力集中而弯曲● 轴的强度不够时,应怎么办?● 定位销有什么功能?在箱体上应怎样布置?销的长度如何确定?答:.定位销:保证拆装箱盖时仍保持轴承座孔的加工精度,一般位于箱体纵向两侧连接凸缘处呈非对称布置;● 4#题:● 双级圆柱齿轮减速器的传动比分配的原则是什么?高速级的传动比尽可能选得大是否合适,为什么?● 滚动轴承的类型如何选择?你为什么选择这种轴承?有何特点?根据轴径选轴承内径,初选轴承,选择合适外径,再计算径向当量动载荷及所需基本额定动载荷值,与所选轴承额定值作比较,再调整外径;● 齿形系数与哪些因素有关?试说明齿形系数对弯曲应力的影响?● 以你设计的减速器为例,试说明高速轴的各段长度和跨距是如何确定的?● 减速器内最低和最高油面如何确定?● 最低油面确定后在此基础上加5到10mm 定出最高油面位置。
第17章 联轴器、离合器和制动器17.1 复习笔记联轴器和离合器主要用于轴与轴之间的连接,使它们一起回转并传递转矩。
用联轴器连接的两轴在机器运转时不能分离,停止时才能分离。
用离合器连接的两轴在运转中就能方便地分离和接合。
制动器是用来降低机械运转速度或迫使机械停止运转的装置。
目前,联轴器、离合器大都已经标准化,其选择过程如下:(1)计算转矩-由于机器起动时的惯性力和工作中可能出现的过载现象,计算转矩的计算公式为c A T K T =式中,T 为公称转矩,N ·m ;K A 为工作情况系数。
(2)确定型号根据轴径、计算转矩T c 、转速n 及所选的类型,按照公式c n T T ≤,p n n ≤从标准中选定合适的型号。
(3)必要时应对其中某些零件进行校核验算。
一、联轴器的种类和特性 1.刚性联轴器(1)固定式刚性联轴器固定式刚性联轴器中应用最广的是凸缘联轴器。
它是用螺栓连接两个半联轴器的凸缘,从而实规两轴的连接。
螺栓可以用普通螺栓,也可以用铰制孔螺栓。
如图17-1所示,这种联轴器主要有普通凸缘联轴器,如图17-1(a )所示和有对中榫的凸缘联轴器,如图17-1(b )所示两种结构形式。
(a ) (b )图17-1凸缘联轴器的结构简单,使用方便,可传递的转矩较大,但不能缓冲减振。
常用于载荷较平稳的两轴连接。
(2)可移式刚性联轴器可移式刚性联轴器的组成零件间构成动连接,具有某一方向或几个方向的活动度,因此能补偿两轴的相对位移。
常见的可移式刚性联轴器有以下3种。
①齿式联轴器:由于是多齿接触,因此承载能力大,能传递很大的转矩以及补偿适量的综合位移,常用于重型机械中。
但是,当传递巨大的转矩时,齿间的压力也随着增大,使联轴器的灵活性降低,且其结构笨重,造价较高。
②十字滑块联轴器:可补偿安装及运转时两轴间的相对位移。
但由于两轴线不对中,转速较高时,将产生较大的离心力,并带有附加动载荷,因此只适用于低速,且轴的转速一般不超过300 r/min的场合。
第18章联轴器【思考题】18-1 什么是刚性联轴器?什么是弹性联轴器?两者有什么区别?18-2 固定式刚性联轴器与可移式刚性联轴器的主要区别是什么?18-3 可移式刚性联轴器与弹簧联轴器的异同点是什么?18-4参照机械设计手册,进一步了解联轴器的主要参数。
A级能力训练题1.联轴器与离合器的主要作用是,不能用来联接。
(1)传递扭矩,两根平行轴(2)缓和冲击和振动,套装在轴上的两个零件(3)防止机器发生过载,轴和套装在轴上的零件(4)补偿两轴的不同心度或热膨胀,两根同心轴2.在载荷平稳、冲击轻微且两轴对中准确的情况下,若希望寿命较长,则宜选用联轴器。
在载荷不平稳且具有较大的冲击和振动的场合下,一般宜选用联轴器。
(1)刚性固定式(2)刚性补偿式(3)弹性(4)安全3.刚性联轴器中,应用最广泛的是______联轴器。
(1)套筒 2)凸缘(4)万向节(5)齿轮(3)十字滑块4.弹性套柱销联轴器的主要缺点是。
(1)只能容许两轴线有相对径向偏移(2)制造和装拆困难(3)只能容许两轴线有相对角偏移(4)传递的扭矩很小(5)在轴线相对角偏移较大时,橡胶圈磨损寿命短5.尼龙柱销联轴器的刚度特性属于。
其主要缺点是。
(1)定刚度的,不宜用于高速、起动频繁和正反转多变的传动(2)变刚度的,径向尺寸大、允许的工作温度范围小(3)既可以是定刚度的,也可以是变刚度的,结构复杂、制造不便6.凸缘联轴器依靠铰制孔螺栓来保证两轴同心,也可依靠两个半联轴器上的凸肩和凹槽的配合来保证两轴同心。
以上两者相比较,前者的优点是。
(1)制造比较方便(2)装配比较方便(3)拆卸比较方便(4)对中精度较高7.安全联轴器是用来限制联轴器所传递的。
(1)功率(2)转速(3)扭矩(4)冲击载荷。
第14章 联轴器和离合器重要基本概念1.联轴器和离合器的功用是什么?二者的区别是什么?联轴器和离合器的功用是联接两轴使之一同回转并传递转矩。
二者区别是:用联轴器联接的两轴在工作中不能分离,只有在停机后拆卸零件才能分离两轴,而用离合器可以在机器运转过程中随时分离或接合两轴。
2.联轴器所联两轴的偏移形式有哪些?如果联轴器不能补偿偏移会发生什么情况? 偏移形式有:径向偏移、轴向偏移、角偏移和综合偏移。
如果被联接两轴之间的相对偏移得不到补偿,将会在轴、轴承及其它传动零件间引起附加载荷,使工作情况恶化。
3.刚性可移式联轴器和弹性可移式联轴器的区别是什么?各适用于什么场合? 两类联轴器补偿相对位移的方法不同。
刚性可移式联轴器利用组成零件之间的动联接来补偿相对位移。
弹性可移式联轴器利用弹性零件的变形来补偿位移。
由于刚性可移式联轴器没有弹性零件,不能缓和冲击和振动,一般用于载荷较大,工作较平稳的场合。
而弹性可移式联轴器不仅能补偿综合位移,还能缓冲、吸振。
适用于频繁启动、变载荷、高速度、经常正反转工作的场合。
4.选择联轴器类型和尺寸的依据是什么类型选择依据:被联接两轴的对中性、传递载荷的大小和特性、工作转速、安装尺寸的限制、工作环境等。
尺寸选择依据:计算转矩T c 、轴的转速n 、被联接轴的直径d 。
自测题与答案 一、选择题14-1.联轴器与离合器的主要作用是________。
A .缓冲、减振 B. 传递运动和转矩C .防止机器发生过载 D. 补偿两轴的不同心或热膨胀 14-2.对低速、刚性大的短轴,常选用的联轴器为________。
长沙大学A .刚性固定式联轴器 B. 刚性可移式联轴器C. 弹性联轴器D. 安全联轴器14-3.当载荷有冲击、振动,且轴的转速较高、刚度较小时,一般选用________。
A .刚性固定式联轴器 B. 刚性可移式联轴器C. 弹性联轴器D. 安全联轴器14-4.两轴的偏角位移达30°,这时宜采用__________联轴器。
考试复习与练习题
一、单项选择题
1 对低速、刚性大的短轴,常选用的联轴器为。
A. 刚性固定式联轴器
B. 刚性可移式联轴器
C. 弹性联轴器
D. 安全联轴器
2 在载荷具有冲击、振动,且轴的转速较高、刚度较小时,一般选用。
A. 刚性固定式联轴器
B. 刚性可移式联轴器
C. 弹性联轴器
D. 安全联轴器
3 联轴器与离合器的主要作用是。
A. 缓冲、减振
B. 传递运动和转矩
C. 防止机器发生过载
D. 补偿两轴的不同心或热膨胀
4 金属弹性元件挠性联轴器中的弹性元件都具有的功能。
A. 对中
B. 减磨
C. 缓冲和减振
D. 装配很方便
5 离合器接合最不平稳。
A. 牙嵌
B. 摩擦
C. 安全
D. 离心
二、填空题
6 当受载较大,两轴较难对中时,应选用联轴器来联接;当原动机的转速高且发出动力的较不稳定时,其输出轴与传动轴之间应选用联轴器来联接。
7 传递两相交轴间运动而又要求轴间夹角经常变化时,可以采用联轴器。
8 在确定联轴器类型的基础上,可根据、、、来确定联轴器的型号和结构。
9 按工作原理,操纵式离合器主要分为、和三类。
10 联轴器和离合器是用来部件;制动器是用来
的装置。
11 用联轴器连接的两轴分开:而用离合器连接的两轴在机器工作时。
12 挠性联轴器按其组成中是否具有弹性元件,可分为联轴器和
联轴器两大类。
13 两轴线易对中、无相对位移的轴宜选联轴器:两轴线不易对中、有相对位移的长轴宜选联轴器;起动频繁、正反转多变、使用寿命要求长的大功率重型机械宜选联轴器;起动频繁、经常正反转、受较大冲击载荷的高速轴宜选联轴器。
14 牙嵌离合器只能在或时进行接合。
15 摩擦离合器靠来传递扭矩,两轴可在时实现接合或分离。
三、问答题
16 联轴器和离合器的功用有何相同点和不同点?
17 在选择联轴器、离合器时,引入工作情况系数的目的是什么?K值与哪些因素有关?如何选取?
18 联轴器所联接两轴的偏移形式有哪些?综合位移指何种位移形式?
19 固定式联轴器与可移式联轴器有何区别?各适用于什么工作条件?刚性可移式联轴器和弹性联轴器的区别是什么?各适用于什么工作条件?
20 制动器应满足哪些基本要求?
21 牙嵌离合器的主要失效形式是什么?
四、计算题
22试选择一电动机输出轴用联轴器,已知:电机功率P=11kW,转速n=l 460r/min,轴径d=42mm,载荷有中等冲击。
确定联轴器的轴孔与键槽结构型式、代号及尺寸,写出联轴器的标记.23某离心水泵与电动机之间选用弹性柱销联轴器连接,电机功率P=22kW,转速n=970r/min,两轴轴径均为d=55mm,试选择联轴器的型号并绘制出其装配简图。
24 某机床主传动机构中使用多盘摩擦离合器,已知:传递功率P=5kW,转速n=1200r/min,摩擦盘材料均为淬火钢,主动盘数为4,从动盘数为5,接合面内径D1=60mm,外径D2=100mm,试求所需的操纵轴向力F Q?
复习与练习题参考答案
一、单项选择题
1 A
2 C
3 B
4 C
5 A
二、填空题
6 可移式刚性;弹性
7 万向
8 传递转矩;转速;轴的结构型式;轴的直径
9啮合式;摩擦式;磁力式
10连接两种轴,并传递运动和扭矩的轴系;降低机械速度或迫使机械停止运转
11只有在运动停止后经过拆卸才能彼此;可随时接合或分离
12无弹性元件的挠性(刚性可移式);有弹性元件的挠性(弹性)
13刚性;挠性;齿轮;有弹性元件的挠性(弹性)
14两轴不回转;两轴的转速差很小
15工作面的摩擦力;任何速度
三、问答题
16 参考答案从略
17 参考答案从略
18 参考答案从略
19 参考答案从略
20 参考答案从略
21 参考答案从略
四、计算题
22 解答:1)类型选择:为了隔离振动与冲击,选用弹性套柱销联轴器。
2)确定计算转矩:公称转矩
m N m N n P
T ∙=∙⨯==95.71146011
95509550
由表查得载荷系数K=1.9,故得计算转矩为:
m N m N T K T ca ∙=∙⨯=⋅=71.13695.719.1
3)型号选择:从GB/T4323—1984中查得TL6型弹性套柱销联轴器的公称扭矩为250N .m ,最大许用转速为3800r/min ,轴径为32~42mm 之间,故合用。
4) 标记:19844323/84401124261-⨯⨯T GB C J YC TL 联轴器
分析与思考: (1)在联轴器的选择计算中,引入载荷系数K 是为了考虑哪些因素的影响?
(2)刚性联轴器和弹性联轴器各有何优缺点?分别适用于什么场合?
23 解答:1)确定计算转矩:
公称转矩 m N m N n P
T ∙=∙⨯==59.21697022
95509550
由表查得载荷系数K=1.3,故得计算转矩为:
m N m N T K T ca ∙=∙⨯=⋅=58.28159.2163.1
2)型号选择:
从GB/T5014—1985中查得HL4型弹性柱销联轴器的公称扭矩为1250N ·m ,用转速为4000r /min ,轴径为40~56mm 之间,故合用。
3)标记:19855014/8455112
554-⨯⨯T GB ZC YA HL 联轴器
4) 联轴器装配简图:(略)
24 1)载荷计算:离合器传递的公称转矩为:
mm N n P
T ∙⨯=⨯⨯=⨯=4661098.312000
.51055.91055.9
计算转矩为:mm N KT T ca ∙⨯=⨯⨯==431017.51098.33.1
2)求解轴向力F Q :参考设计手册,取摩擦系数2.0=f ,许用压强[]a MP p 3.0=
由 ()KT D D ZfF T Q ≥+=
412max 得: ()()N D D Zf KT
F Q 3
4211076.0110602.081017.544⨯=+⨯⨯⨯⨯=+≥ 3)压强验算:取F Q =0.8×103N
()()[]p MPa D D F p Q
<=-⨯⨯=-=12.060110108.0442232122ππ
所需操纵轴向力:N F Q 31076.0⨯≥。
分析与思考:(1)牙嵌离合器和摩擦离合器各有什么特点?分别适用于什么场合?
(2)多盘摩擦离合器的许用压强[p]与哪些因素有关?为什么?。