第8章-軸與聯軸器

第8章軸與聯軸器本章要求：掌握基本概念與基本常識即可18.1軸軸：長度與橫截面直徑比大于3的零件（細長形）軸的分類傳動軸轉軸：心軸：工作時既承受彎矩又承受轉矩。機器中最常見的軸，通常簡稱為軸。用來支承轉動零件，只承受彎矩而不傳遞轉矩。用于傳遞轉矩而不承受彎矩，或所承受的彎矩很小的軸。按照它的承載情況分類2軸的分類等截面軸：根據軸線的形狀的不同：直軸曲軸撓性鋼絲軸階梯軸3碳素鋼——常用45#，正火調質合金鋼——1、多用于有特殊要求的軸；

2、鋼的種類和熱處理對彈性模量的影響較小；

3、對應力集中敏感，更應從結構上避免或減小應力集中。

注意：①采用合金鋼或熱處理并不能提高軸的剛度。

②軸的熱處理和表面強化可提高軸的疲勞強度。

具體見表8-1

8.1.1軸的材料及其選擇4軸必須有確定的尺寸、結構和材料，這是設計軸的三要素，軸的設計主要從這三個方面來考慮8.1.2軸的結構設計5軸的結構設計原則：1).確定軸徑d后,按階梯形狀逐步增大軸的直徑(或減小直徑)2).便于確定零件在軸上的軸向位置3).軸的加工工藝性要好4).便于軸上零件的裝配5).便于軸本身軸向位置的固定1.軸上零件的軸向固定（1）軸肩和軸環6（2）套筒（3）圓螺母與彈性擋圈73.軸向和周向同時固定a.過盈配合2.軸上零件的周向固定鍵聯接c.銷釘聯接b.緊定螺釘82.裝配工藝性1.加工工藝性8.1.3良好的結構工藝性98.1.4軸的強度計算1.按許用扭剪應力計算軸徑(估算)2.按彎曲、扭轉做和強度條件計算（驗算）3.軸的剛度計算υ[υ]θ[θ]φ[φ]查表按材力公式計算10聯軸器聯軸器用于將兩軸聯接起來并傳遞扭矩的部件，亦有時兼作過載安全保護作用。聯軸器是一種固定聯接裝置，在機器正常運轉時是不能隨意脫開的，要脫開必須停機拆卸。8.2聯軸器特點：兩軸分離時，必須停機。功用：1、用于聯接軸與軸，以傳遞運動與轉矩；

11從結構上具有適應一定范圍的相對位移的性能2、補償所聯兩軸的相對位移；制造及安裝誤差、變形、溫度變化不能保證嚴格的對中軸向位移徑向位移角位移綜合位移3、可用作安全裝置；

4、吸振、緩沖。12聯軸器類型按結構特性分：1、剛性聯軸器：適用于兩軸能嚴格對中，并在工作中不發生相對位移的地方，如凸緣聯軸器。2、撓性聯軸器：適用于兩軸有偏斜或工作中有相對位移的地方撓性聯軸器又可分為：1）無彈性元件：只起補償偏移及位移作用，因無彈性元件無緩沖及減振作用可補償偏移及位移具有緩沖減振功能2）有彈性元件：彈性元件通過變形（彈性聯軸器）定剛度變剛度133、聯軸器型號的選擇及其計算

很多類型的聯軸器都已標準化，凡已標準化的聯軸器型號、公稱扭矩（或許用扭矩）、軸孔形式及其直徑范圍、最大補償量（軸向、徑向、角向）、質量、轉動慣量及允許的環境溫度范圍等數據，均可由聯軸器樣本或機械設計手冊查取。

⑴聯軸器的類型與型號選擇

聯軸器選擇主要根據計算轉矩、工作轉速、軸徑、軸頭結構、被聯接兩軸軸線最大偏移量、工作狀況及環境溫度等條件，合理地確定聯軸器的類型、型號等。

⑵聯軸器計算轉矩的計算由于聯軸器工作中會受到動力機、工作機特性及其載荷狀況等引起的附加轉矩，以及起動頻率引起的附加轉矩作用；同時具有非金屬彈性元件的撓形聯軸器會因溫度變化的影響而降低材料的強度等。因此，在選擇聯軸器時不能直接采用理論轉矩，而是應使用考慮上述因素影響后的計算轉矩進行選擇。計算扭矩可按下式計算：計算轉矩工作情況系數，查表15-2聯軸器傳遞的標稱轉矩所選聯軸器的許用轉矩14幾種常用的聯軸器⒈剛性聯軸器的性能特點與應用場合

剛性聯軸器不具有補償被聯接兩軸軸線的相對偏移的能力，也不具備緩沖減震性能；但剛性聯軸器的結構簡單、價格便宜。適用于載荷平穩、轉速穩定、軸的剛性較大、且能保證被聯接兩軸軸線相對偏移極小的情況下。⒉剛性聯軸器的常用種類、結構與特點一、剛性聯軸器①凸緣式聯軸器15§2幾種常用的聯軸器⒉剛性聯軸器的常用種類、結構與特點②套筒聯軸器③夾殼式聯軸器16二、撓性聯軸器1、撓性聯軸器的性能特點與應用場合

撓性聯軸器具有對被聯接兩軸軸線相對偏移的補償能力，最大補償量隨型號的不同而異。凡被聯接兩軸的同軸度不易保證的場合，都應選用撓性聯軸器。

無彈性元件撓性聯軸器的承載能力大，但不具備緩沖減震性能，在高速或轉速不穩定或正反轉時，有沖擊和噪聲。適用于低速、中載、轉速平穩的場合。

非金屬彈性元件撓性聯軸器在轉速不穩定時具有很好的緩沖減震性能；但由于非金屬（橡膠、尼龍等）彈性元件強度低、壽命短、承載能力小和耐受高、低溫性能差，故而今是用于高速、輕載和常溫的場合。

金屬彈性元件撓性聯軸器除具有較好的緩沖減震性能外，且承載能力較大。適用于速度和載荷變化較大及高溫或低溫場合。17二、撓性聯軸器2、撓性聯軸器的常用種類、結構與特點

⑴十字滑塊聯軸器十字滑塊聯軸器是無彈性元件的撓性聯軸器，具有較好的補償兩軸相對偏移的能力、承載能力大；但不具備緩沖減震性能。適用于軸的剛度較大、中載、低速且無劇烈沖擊的場合。動畫218二、撓性聯軸器2、撓性聯軸器的常用種類、結構與特點

⑴齒輪聯軸器齒輪聯軸器是無彈性元件的撓性聯軸器，具有較好的補償兩軸相對偏移的能力、承載能力大；但不具備緩沖減震性能、齒輪嚙合處需潤滑、結構復雜、造價高。適用于中載、低速場合。19⑵滾子鏈聯軸器滾子鏈聯軸器也是一種無彈性元件的撓性聯軸器。具有結構簡單、裝拆方便、效率高，并具有一定的補償兩軸相對偏移能力；但在高速、轉速不穩定或正反轉時有沖擊噪聲，不具備緩沖減震能力，不能承受軸向力等。適用于高溫、多塵、油污、及潮濕等惡劣環境下工作。20⑶萬向聯軸器萬向聯軸器用于兩軸有很大角向位移的場合，最大角向補償兩可達35°～45°。常用在汽車、拖拉機和機床等行業。⑷彈性套柱銷聯軸器結構與凸緣聯軸器相似，不同的是用非金屬彈性套的柱銷取代聯接螺栓。它依靠彈性套的彈性變形來緩沖減震和補償被聯量軸的相對偏移。適用于起動頻繁、載荷變化但載荷不很大的場合。21⑶萬向聯軸器

萬向聯軸器用于兩軸有很大角向位移的場合，最大角向補償兩可達35°～45°。常用在汽車、拖拉機和機床等行業。⑷彈性套柱銷聯軸器結構與凸緣聯軸器相似，不同的是用非金屬彈性套的柱銷取代聯接螺栓。它依靠彈性套的彈性變形來緩沖減震和補償被聯量軸的相對偏移。適用于起動頻繁、載荷變化但載荷不很大的場合。單向、雙向22⑸彈性柱銷聯軸器彈性柱銷聯軸器使用聚酰胺柱銷置于兩半聯軸器的凸緣孔中以實現兩者聯接而成的。聚酰胺有一定的彈性，可緩沖減震，并通過其變形以補償被聯兩軸的相對偏移。其主要是用于載荷與速度變化的場合。23⑹蛇形彈簧聯軸器蛇形彈簧聯軸器由半聯軸器1和7、及在齒間安裝的6～8組矩形截面彈簧2組成。這種聯軸器對被聯兩軸的相對偏移補償量大，但結構、制造工藝復雜，成本高。適用于重載和工況較惡劣的場合。

24⑺輪胎式聯軸器輪胎式聯軸器是一種非金屬彈性元件撓性聯軸器。由主、從動半聯軸器、輪胎環、內壓板（或外壓板）及緊固螺栓組成。這種聯軸器對被聯兩軸的相對偏移補償量大，適用于潮濕、多塵、起動頻繁、正反轉、沖擊載荷較大等工況較惡劣的場合。缺點是徑向尺寸較大。

25

三、安全聯軸器

安全聯軸器在結構上的特點是存在一個保險環節（如銷釘、可動聯接等），該保險環節只能承受某一限定載荷。當實際載荷超過事前限定的數值時，保險環節就發生變化，截斷運動和動力的傳遞，從而保護機器的其余部分不致被破壞，即起安全保護作用。

銷釘剪斷式聯軸器的結構類似凸緣聯軸器，只是用特制的銷釘取代螺栓。當載荷超過限定值時，銷釘被剪斷，扭矩的傳遞被截止。該安全聯軸器結構簡單，但在更換銷釘時必須停機操作，也不能補償被聯兩軸的相對偏移。故不