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教学目地：1熟悉联轴器的类型、特点、应用和选择
2了解聚散器的类型和应用
3了解制动器的类型和应用
教学难点：常常利用联轴器的选择和标注
第十三章 联轴器和聚散器和制动器
联轴器和聚散器是机械传动中的重要部件。联轴器和聚散器可联接主、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，而聚散器联接的分与合可随时进行。 如图13-一、图13-2所示为联轴器和聚散器应用实例。
1-电动机 二、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一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聚散器。
联轴器和聚散器的类型很多，其中多数已标准化，设计选择时可按照工作要求，查阅有关手册、样本，选择适合的类型，必要时对其中主要零件进行强度校核。
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、温度转变和轴承磨损等原因，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，若是联轴器对各类位移没有补偿能力，工作中将会产生附加动载荷，使工作情形恶化。因此， 要求联轴器具有补偿
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必然范围内两轴线相对位移量的能力。对于常常负载启动或工作载荷转变的场合，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、靠得住，有足够的强度和利用寿命。
a ）
拼装玩具b ）
c ）
d ）
a ）轴向位移
b ）径向位移
c ）角度位移
d ）综合位移
图13-3
13.1.2 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，制造本钱较低，装拆、保护方便，能保证两轴有较高的对中性，传递转矩较大，应用普遍。常常利用的有凸缘联轴器、套筒联轴器和夹壳联轴器等。
挠性联轴器又可分为无弹性元件挠性联轴器和有弹性元件挠性联轴器，前一类只具有补偿两轴线相对位移的能力，但不能缓冲减振，常见的有滑块联轴器、齿式联轴器、万向联轴器和链条联轴器等；后一类因含有弹性元件，除具有补偿两轴线相对位移的能力外，还具有缓冲和减振作用，但传递的转矩因受到弹性元件强度的限制，一般不及无弹性元件挠性联轴器，常见的有弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器、梅花形联轴器、轮胎式联轴器、蛇形弹簧联轴器和联轴器等。
13.1.3 常常利用联轴器的结构和特点
各类联轴器的性能、特点可查阅有关设计手册。
1） 凸缘联轴器
凸缘联轴器是刚性联轴器中应用最普遍的一种，结构如图13-4所示，是由2个带凸缘的半联轴器用螺栓联接而成，与两轴之间用键联接。常常利用的结构形式有两种，其对中方式不同，图13-4（a)所示为两半联轴器的凸肩与凹槽相配合而对中，用普通螺栓联接，依托接合面间的摩擦力传递转矩，对中精度高，装拆时，轴必需作轴向移动。图13-4（b)所示为两半联轴器用铰制孔螺栓联接，靠螺栓杆与螺栓孔配合对中，依托螺栓杆的剪切及其与孔的挤压传递转矩，装拆时轴不须作轴向移动。
联轴器的材料一般采用铸铁，重载或圆周速度v ≥30 m/s 时应采用铸钢或锻钢。
凸缘联轴器结构简单，价钱低廉，能传递较大的转矩，但不能补偿两轴线的相对位移，
也不能缓冲减振，故只适用于联接的两轴能严格对中、载荷平稳的场合。
2）滑块联轴器
滑块联轴器如图13-5所示，由两个端面开有凹槽的半联轴器一、3，利用两面带有凸块的中间盘2联接，半联轴器一、3别离与主、从动轴联接成一体，实现两轴的联接。中间盘沿径向滑动补偿径向位移y，并能补偿角度位移 （如图13-5所示）。若两轴线不同心或偏斜，则在运转时中间盘上的凸块将在半联轴器的凹槽内滑动；转速较高时，由于中间盘的偏心会产生较大的离心力和磨损，并使轴承经受附加动载荷，故这种联轴器适用于低速。为减少磨损，可由中间盘油孔注入润滑剂。
半联轴器和中间盘的常常利用材料为45钢或铸钢ZG310-570，工作表面淬火HRC48～
ei硅钢片58。
图13-5 一、3—叉形接头2—十字轴4—机架
图13-6
3）万向联轴器
万向联轴器如图13-6所示，由两个叉形接头一、3和十字轴2组成，利用中间联接件
（a）（b）
抗氧化剂386图13-4
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372
十字轴联接的两叉形半联轴器均能绕十字轴的轴线转动，从而使联轴器的两轴线能成任意角度α，一般α 最大可达35°～45°。但α 角越大，传动效率越低。万向联轴器单个使历时，当主动轴以等角速度转动时，从动轴作变角速度回转，从而在传动中引发附加动载荷。为避免这种现象，可采用两个万向联轴器成对利用，使两次角速度转变的影响彼此抵消，使主动轴和从动轴同步转动，如图13-7所示。各轴彼此位置在安装时必需知足：（1）主动轴、从动轴与中间轴C 的夹角必需相等，即α1 =α2 ；（2）中间轴两头的叉形平面必需位于同一平面内。如图13-8所示。
万向联轴器的材料常常利用合金钢制造，以取得较高的耐磨性和较小的尺寸。
万向联轴器能补偿较大的角位移，结构紧凑，利用、保护方便，普遍用于汽车、工程机械等的传动系统中。
（b ） 图13-7 图13-8
4）弹性套柱销联轴器
弹性套柱销联轴器的结构与凸缘联轴器相似，如图13-9所示。不同的地方是用带有弹性圈的柱销代替了螺栓联接，弹性圈一般用耐油橡胶制成，剖面为梯形以提高弹性。柱销材料多采用45钢。为补偿较大的轴向位移，安装时在两轴间留有必然的轴向间隙c ；为了便于改换易损件弹性套，设计时应留必然的距离B 。stc2052
弹性套柱销联轴器制造简单，装拆方便，但寿命较短。适用于联接载荷平稳，需正反转或起动频繁的小转矩轴，多用于电动机轴与工作机械的联接上。
5）弹性柱销联轴器
弹性柱销联轴器与弹性套柱销联轴器结构也相似（图13-10），只是柱销材料为尼龙，柱销形状一端为柱形，另一端制成腰鼓形，以增大角度位移的补偿能力。为避免柱销脱落，柱销两头装有挡板，用螺钉固定。
α α α1 α2
α1 α2 （a ）
373 弹性柱销联轴器结构简单，能补偿两轴间的相对位移，并具有必然的缓冲、吸振能力，应用普遍，可代替弹性套柱销联轴器。但因尼龙对温度敏感，使历时受温度限制，一般在－20°～70°之间利紫外可见漫反射光谱
用。
图13-9 图13-10阻焊油墨
13.1.4 联轴器的选择
联轴器多已标准化，其主要性能参数为：额定转矩T n 、许用转速[n ]、位移补偿量和被联接轴的直径
范围等。选用联轴器时，通常先按照利用要求和工作条件肯定适合的类型，再按转矩、轴径和转速选择联轴器的型号，必要时应校核其薄弱件的承载能力。
考虑工作机起动、制动、变速时的惯性力和冲击载荷等因素，应按计算转矩T c 选择联轴器。计算转矩T c 和工作转矩T 之间的关系为：
T c =KT （13-1）
式中K 为工作情形系数，见表13-1。一般刚性联轴器选用较大的值，挠性联轴器选用较小的值；被传动的转动惯量小，载荷平稳时取较小值。
所选型号联轴器必需同时知足：
T c ≤T n
n ≤[n ]
表13-1 工作情形系数K
原动机
工作机械
K 电动机
皮带运输机、鼓风机、连续运转的金属切削机床
链式运输机、刮板运输机、螺旋运输机、离心泵、木工机械
往复运动的金属切削机床
往复式泵、往复式压缩机、球磨机、破碎机、冲剪机 ～ ～
～ ～
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