机械设计基础第16章

第十六章联轴器、离合器和制动器§16-1 联轴器一、联轴器的功用与分类联轴器主要是用在轴与轴之间的联接中，使两轴可以同时转动，以传递运动和转矩。

用联轴器联接的两根轴，只有在机器停车后，经过拆卸才能把它们分离。

由于制造、安装误差或工作时零件的变形等原因，一般无法保证被联接的两轴精确同心，通常会出现两轴间的轴向位移x（图19-1a）、径向位移y（图19-1b）、角位移 （图19-1c）或这些位移组合的综合位移（图19-1d）。

如果联轴器不具有补偿这些相对位移的能力，就会产生附加动载荷，甚至引起强烈振动。

图19-1两轴间的各种相对位移根据联轴器补偿位移的能力，联轴器可分为刚性和弹性两大类。

刚性联轴器由刚性传力件组成，它又可分为固定式和可移式两种类型。

固定式刚性联轴器不能补偿两轴的相对位移，可移式刚性联轴器能补偿两轴间的相对位移。

弹性联轴器包含有弹性元件，除了能补偿两轴间的相对位移外，还具有吸收振动和缓和冲击的能力。

联轴器已标准化。

一般可先依据机器的工作条件选定合适的类型，然后按照计算转矩、轴的转速和轴端直径从标准中选择所需的型号和尺寸。

必要时还应对其中的某些零件进行验算。

计算转矩T c应考虑机器起动时的惯性力、机器在工作中承受过载和受到可能的冲击等因素，按下式确定T c＝K A T（19-1）式中，T为名义转矩；K A为工作情况系数。

二、常用的联轴器及其特点联轴器的种类很多，这里仅介绍有代表性的几种结构。

1．固定式刚性联轴器（1）凸缘联轴器凸缘联轴器是应用最广的固定式刚性联轴器。

如图19-2所示，它用螺栓将两个半联轴器的凸缘联接起来，以实现两轴联接。

联轴器中的螺栓可以用普通螺栓，也可以用铰制孔螺栓。

这种联轴器有两种主要的结构型式：图19-2a是有对中榫的I型凸缘联轴器，靠凸肩和凹槽（即对中榫）来实现两轴同心。

图19-2b是II型凸缘联轴器，靠铰制孔用螺栓来实现两轴同心。

为安全起见，凸缘联轴器的外圈还应加上防护罩或将凸缘制成轮缘型式。

第十六章 车由16-13、已知图16-41中所示直齿轮减速器输出轴在安装齿轮处地直径 d =65m m ,齿轮轮毂 长85mm,齿轮和轴地材料均为45钢.齿轮分度圆直径为d °二300mm ,所受圆周力F t =8000N ，载荷有轻微冲击.试选择该处平键地尺寸.如果轮毂材料为铸铁，则该平键所能 传递地转矩T 有多大？则要求 h 一671 =12.9mm 与实际情况不符。

52顾可选 L =80mm 贝V 丨=L -b =80 —18 =62mm 要求 如果轮毂材料为铸铁，则该平键所能承受的最大挤压力为［二p ］ =50 L 60MPa 取［j ］ =60MPa则由［J ］二也 得，传递的最大转矩为：p dhldhL 「65灯0-3 如1沢62如0-6 “T max = 【V = 60 10 -664.95Nm4 416-14、已知一传动轴所传递地功率 N =16kW ,转速n =720r/min ，材料为Q255I 冈•求该 解：普通平键的挤压强度条件为_ F 4T 「、6= ［二 p ］p A dhl p45号钢在轻微冲击下的［；「。

］ =100L120MPq 取［二 p ］ =110MPaT =F t 氏=8000 兰=1200N_m2 2" F 4T 4 1200 一 门 “6S= 110 10A dhl 0.065hl 则有: hl 又： 又： .71mm0.065 110 106一般选键长 L ::: B - （1 〜2）-（5 〜10） =85-（1 〜2） -（5 〜10） = 79 ~73mm . L = 70mm d=65mm 查表6-8可选择的键截面尺寸为： b h =18 11 .丨二L —b =70 —18=52mm h _回=10.8mm 合适62传动轴所需地最小直径解：当传动轴传递的功率为N =16KWtf ，其扭转强度条件为 3 P 9550 103-，丄: n W9550 103 0.2d 3 M ]P n 即：d —3 0.2[] 其中 P =16KWh =720r/min ，16 33.18mm 720 A =118时 d _118 当 A =126.5寸,d _126.5=35.56mm 16当 A =135时，d _135 37.95mm 720 16-15、图16-42所示为一直齿圆柱齿轮减速器输出轴地示意图 .有关尺寸如图所示•轴承宽度 为20mm ;齿轮宽度为 50mm,分度圆直径为 200mm,传递地功率为 N = 5.5 kW,转速 n =300r/min •试按弯扭合成强度计算轴地直径并绘出轴地结构图解：（1）作计算简图并求支反力T=9550^ = 9550汉5.5 = 175.08Nm n 300 l 2000T 2000 175.08 ,门“F t 1750.8N圆周力 径向力 d 200 二 F t tan ： =1750.8 tan20 -637.2N F r F AX = F BX =[ 2 F Ay 二 F By = g2 1750.8 “ = 875.4N 26372 =318.6N2 T=175.08Mx175NhM CX^F AX 1=875.4 0.2 =175.080M cy=F A y 1=318.6 0.2 =63.72NmM c fj M cx2M cy2*：'；175.08263.722「=186.3NmMv = •, M cmax2(：T)» f：186.32(0.6 175.08)^213.88Nm i10M Va“0X213.88d - 3 v = 3 633.88mmV 55X0。

16-1解由手册查得6005 深沟球轴承，窄宽度，特轻系列，内径，普通精度等级（0级）。

主要承受径向载荷，也可承受一定的轴向载荷；可用于高速传动。

N209/P6 圆柱滚子轴承，窄宽度，轻系列，内径，6级精度。

只能承受径向载荷，适用于支承刚度大而轴承孔又能保证严格对中的场合，其径向尺寸轻紧凑。

7207CJ 角接触球轴承，窄宽度，轻系列，内径，接触角,钢板冲压保持架，普通精度等级。

既可承受径向载荷，又可承受轴向载荷，适用于高速无冲击, 一般成对使用，对称布置。

30209/P5 圆锥滚子轴承，窄宽度，轻系列，内径，5级精度。

能同时承受径向载荷和轴向载荷。

适用于刚性大和轴承孔能严格对中之处，成对使用，对称布置。

16-2解室温下工作；载荷平稳，球轴承查教材附表 1，（ 1）当量动载荷时在此载荷上，该轴承能达到或超过此寿命的概率是 90%。

（ 2）当量动载荷时16-3解室温下工作；载荷平稳，球轴承当量动载荷查教材附表1，可选用轴承6207（基本额定动载荷）。

16-4解（1）计算当量动载荷查手册， 6313的，，查教材表16-12，并插值可得，所以，当量动载荷（ 2）计算所需基本额定动载荷查教材表 16-9，室温下工作；查教材表16-10有轻微冲击，球轴承因所需的，所以该轴承合适。

16-5解选择轴承型号查教材表 16-9，工作温度125℃时，；载荷平稳，选用球轴承时，查教材附表 1，根据和轴颈，可选用球轴承6408（基本额定动载荷）. 选用滚子轴承时，查教材附表 1，根据和轴颈，可选用圆柱滚子轴承N208（基本额定动载荷（ 2）滚子轴承的载承能力较大，并查手册可知其径向尺寸小。

16-6解（ 1）按题意，外加轴向力已接近，暂选的角接触轴承类型70000AC。

（ 2）计算轴承的轴向载荷 (解图见16.4b) 由教材表 16-13查得，轴承的内部派生轴向力，方向向左，方向向右因轴承 1被压紧轴承 2被放松（ 3）计算当量动载荷查教材表 16-12，，查表16-12得，查表16-12得，（ 3）计算所需的基本额定动载荷查教材表 16-9，常温下工作，；查教材表16-10，有中等冲击，取；球轴承时，；并取轴承1的当量动载荷为计算依据查手册，根据和轴颈，选用角接触球轴承7308AC合适（基本额定动载荷16-7 根据工作要求，选用内径的圆柱滚子轴承。

第 16 章联轴器与离合器、其它常用零部件（一）教学要求（1）了解联轴器、离合器、制动器的类型与特点（2）了解各类弹簧的工作原理、特点及应用，掌握圆柱螺旋弹簧的设计方法（二）教学的重点与难点（1）联轴器、离合器、制动器的选用（2）圆柱螺旋弹簧的设计计算（三）教学内容16． 1联轴器一、联轴器的类型、结构和特性联轴器机械式联轴器液力联轴器——液压~、液力~、液力偶合器电磁式联轴器其中以机械式联轴器最为常用机械式联轴器：1、刚性联轴器1）刚性固定式联轴器（无法补偿两轴线相对位移偏差）①套筒联轴器，图16-1②凸缘联轴器：图16-2a ，用普通螺栓联接；图16-2b ，用铰制孔螺栓联接③夹壳式联轴器，图16-32）刚性可移式联轴器（可补偿两种轴线的X 、Y和综合误差的影响）图16-4①十字滑块联轴器②万向联轴器。

③齿轮联轴器，如图16-8 ，允许Y 和位移，适合于重载传动2、弹性联轴器（并可补偿轴线偏差，有弹性元件、缓冲吸振）1）弹性套柱销联轴器2）弹性柱销联轴器3）轮胎联轴器二、联轴器的选择1、选联轴器类型——按载荷大小，转速高低，而轴对中性和工作特性（振动、冲击等）2、定计算扭矩3、定型号4、校核转速5、协调轴孔直径6、规定部件安装精度（根据联轴器允许的轴的相对偏移量）7、必要校核。

16． 2离合器要求：操纵方便、省力，接合和分离迅速平稳、动作准确、结构简单一、机械离合器1、牙嵌式离合器（如图16-13）——适于停车和低速（n<10r/min ）时接合矩形牙—— Z=3~15图 16-14 牙型梯形牙——Z=5~11接合不太容易三角形牙——易于接合，但承载低Z=15~60锯齿形牙——只能单向接合Z=2~6牙齿可布置在周向，也可布置在轴向2、摩擦式离合器——接合平稳，适合于高速运动中接合1）单盘摩擦离合器（图16-15）2）锥面摩擦离合器（图16-16）在同样压紧力下有较大的摩擦力3）多盘式摩擦离合器（图16-17 ）传动能力较大、应用较广。