机械设计基础 联轴器

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。

第二节联轴器的选择联轴器的种类很多，我们本章主要介绍实际中常用的几种。

大家注意，部分联轴器已经标准化，有标准系列产品，对于我们来讲，主要是如何选用的问题。

1、联轴器类型的选择当载荷稳定，转速稳定，同轴性好，无相对位移时，可选刚性联轴器，也可选用弹性联轴器；当载荷稳定，转速稳定，但有相对位移时，可选用无弹性元件的挠性联轴器，也可选用弹性联轴器；当载荷、转速变化时，应选弹性联轴器。

（当然，载荷稳定，转速稳定时，也可以选弹性联轴器的。

）对于标准联轴器，往往是根据传递的转矩的大小，工作转速，轴的直径等确定联轴器的具体型号。

选择联轴器类型时，应考虑：(1)所需传递转矩的大小和性质，对缓冲、减振功能的要求以及是否可能发生共振等。

(2)由制造和装配误差、轴受载和热膨胀变形以及部件之间的相对运动等引起两轴轴线的相对位移程度。

(3)许用的外形尺寸和安装方法，为了便于装配、调整和维修所必需的操作空间。

对于大型的联轴器，应能在轴不需作轴向移动的条件下实现装拆。

此外，还应考虑工作环境、使用寿命以及润滑和密封和经济性等条件，再参考各类联轴器特性，选择一种合用的联轴器类型。

联轴器的标准系列，可查机械设计手册2、联轴器型号、尺寸的确定对于已标准化和系列化的联轴器，选定合适类型后，可按转矩、轴直径和转速等确定联轴器的型号和结构尺寸。

联轴器的计算转矩：Tca=K A T式中：T为联轴器的名义转矩(N.m)；T ca为联轴器的计算转矩(N.m)；K A为工作情况系数，其值见表(此系数也适用于离合器的选择)。

根据计算转矩、轴直径和转速等，由下面条件，可从有关手册中选取联轴器的型号和结构尺寸。

T ca[T]n式中：[T]为所选联轴器的许用转矩(N.m)；n为被联接轴的转速(r/min)；为所选联轴器允许的最高转速(r/min)。

多数情况下，每一型号的联轴器适用的轴径均有一个范围。

标准中已给出轴径的最大与最小值，或者给出适用直径的尺寸系列，被联接的两轴应在此范围之内。

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。

机械设计课程设计联轴器一、教学目标本节课的教学目标是让学生了解和掌握联轴器的基本原理、结构和设计方法。

知识目标包括：掌握联轴器的分类、工作原理和主要参数；了解联轴器的设计方法和步骤。

技能目标包括：能够运用所学的知识对简单的联轴器进行设计和计算；能够分析联轴器在使用中可能出现的问题并提出解决方案。

情感态度价值观目标包括：培养学生的创新意识和团队合作精神，使学生认识到机械设计在工程实际中的应用价值。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括联轴器的原理、结构、分类、设计方法和步骤。

教学大纲如下：1.联轴器的基本原理和结构1.1 联轴器的作用和分类1.2 联轴器的主要参数2.联轴器的设计方法和步骤2.1 设计前的准备工作2.2 联轴器的设计计算2.3 联轴器的校核计算2.4 联轴器的设计图纸3.联轴器的应用案例分析3.1 某型发动机联轴器的设计3.2 联轴器在工程实际中的应用三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。

1.讲授法：用于讲解联轴器的基本原理、结构和设计方法。

2.讨论法：引导学生探讨联轴器的设计方法和步骤，培养学生的创新意识和团队合作精神。

3.案例分析法：分析实际工程案例，使学生了解联轴器在工程实际中的应用价值。

4.实验法：安排课后实验，让学生动手操作，加深对联轴器的理解和掌握。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：《机械设计基础》2.参考书：《联轴器设计与应用》3.多媒体资料：联轴器的结构原理动画、实际应用视频等4.实验设备：联轴器实验装置、测量工具等以上教学资源将有助于提高本节课的教学质量和学生的学习效果。

五、教学评估本节课的评估方式包括平时表现、作业和考试三个部分，以全面反映学生的学习成果。

1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与度、提问回答和小组讨论等情况，评估学生的学习态度和理解能力。