第10、11章 联接件、联轴器 离合器

第10章联接件一、螺纹联接学习目标：熟悉机器联接中常用的各种联接件的结构、类型、性能和应用场合，掌握设计理论和选用方法。联接的分类动联接：静联接：机器工作时，零部件之间可以有相对运动。例如：机械原理中，各种运动副之间的联接。在机器工作中，不允许零部件之间存在相对运动的联接。静联接可拆联接：不须毁坏联接中的任何一个零件就可拆开的联接。例如：螺纹联接、键联接。不可拆联接：至少毁坏联接中的一部分才能拆开的联接。例如：铆接、焊接等。过盈联接联接螺纹联接应用实例螺纹联接应用实例螺纹联接应用实例螺纹联接应用实例

螺纹大径d

－是螺纹的公称直径。小径d1－常用于强度计算。中径d2－常用于几何计算。牙型角a－在轴向截面内，螺纹牙型两侧边的夹角。1、螺纹牙型高度h－牙顶和牙底间垂直于轴线的距离螺纹参数螺距P

－中径线上，相邻两螺纹牙上对应点间的轴向距离。导程

S

－沿螺纹上同一条螺旋线转一周所移动的轴向距离即S=nP。线数

n

－螺纹的螺旋线数目。螺纹旋向分左旋和右旋，常用右旋螺纹螺纹升角y－螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面间的夹角。按轴向剖面形状（螺纹的牙型）三角形螺纹：常用于连接，常用于传动，单向受载常用于传动梯形螺纹：锯齿形螺纹：按螺旋线数目分单头螺纹：多头螺纹：常用于连接，常用于传动按螺旋线绕行方向分左旋右旋（常用）常用螺纹分类按母体形状分圆柱螺纹圆锥螺纹按用途分按螺距分（大径相同时）联接螺纹（三角形螺纹）传动螺纹（矩形螺纹、梯形、锯齿）粗牙螺纹细牙螺纹左旋右旋单头与多头1.螺栓联接：普通螺栓联接：应用广泛

铰制孔用螺栓联接2.螺钉联接：被联接件之一较厚3.双头螺栓联接：常拆卸4.紧定螺钉联接：传递较小载荷其它：地脚螺栓联接；吊环螺栓联接；

T型槽螺栓联接螺纹联接的类型普通螺栓联接铰制孔用螺栓联接

双头螺柱联接

螺钉联接

螺钉联接螺钉拧入深度H:

钢或青铜H≈d

铸铁H=(1.25∽1.5)d

铝合金H=(1.5∽2.5)d

紧定螺钉联接

地脚螺栓联接吊环螺栓联接T形槽螺栓联接

2、螺纹联接件螺纹联接件的主要类型及结构特点螺纹联接件的主要类型及结构特点螺纹联接件的主要类型及结构特点螺纹联接防松的实质在于限制螺旋副的相对转动。螺纹联接防松的方法按工作原理可分为：

1.摩擦防松2.机械防松3.焊接4.其它：破坏螺纹副关系（铆冲；粘接）3、螺纹联接的防松摩擦防松弹簧垫圈防松自锁螺母防松对顶螺母防松机械防松开口销+开槽螺母防松机械防松止动垫片防松机械防松串联钢丝防松破坏螺纹副关系防松

键联接花键联接销联接主要内容二、键、花键和销联接【教学目标】1了解键联接的主要类型和应用特点；

2掌握平键联接的强度校核方法；

3了解花键联接的类型、特点和应用；

4了解销联接的类型、特点和应用。【教学重点】

平键联接的强度校核方法。键联接的分类、结构型式及应用

键通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。键联接普通键联接花键联接平键联接半圆键联接斜键联接普通平键（A、B、C型）导向平键和滑键楔键切向键矩形花键联接渐开线花键联接1、键联接

平键的两侧面是工作面，上表面与轮毂上的键槽底部之间留有间隙，键的上、下表面为非工作面。工作时靠键与键槽侧面的挤压来传递转矩，故定心性较好。

普通平键与轮毂上键槽的配合较紧，属静联接。导向平键和滑键与轮毂的键槽配合较松，属动联接。根据用途，平键又可分为普通平键导向平键滑键

半圆键联接

键呈半圆形，其侧面为工作面，键能在轴上的键槽中绕其圆心摆动，以适应轮毂上键槽的斜度，安装方便。常用与锥形轴端与轮毂的联接。

键联接3楔键的上、下表面为工作面，两侧面为非工作面。键的上表面与键槽底面均有1:100的斜度。工作时，键的上下两工作面分别与轮毂和轴的键槽工作面压紧，靠其摩擦力和挤压传递扭矩。楔键联接

键联接3切向键由两个斜度为1:100的楔键组成。一个切向键只能传递一个方向的转矩，传递双向转矩时，须用互成120°～150°角的两个键。

花键联接是将具有均布的多个凸齿的轴置于轮毂相应的凹槽中所构成的联接。其工作面是键齿侧。

花键联接是多齿传递载荷，故比平键联接的承载能力高，定心性和导向性好，对轴的削弱小(齿浅、应力集中小)；

花键联接一般用于定心精度要求高和载荷较大的地方。

花键联接的特点2、花键联接

花键联接按齿形不同，可分为矩形花键和渐开线花键两类，且均已标准化。

花键联接的类型销的功用包括：a）用于定位——定位销、

b）用于联接——联接销、

c）用作安全装置——安全销。销联接主要用于确定零件之间的相互位置，并可传递不大的载荷。也可用于轴和轮毂或其他零件的联接。销联接销的功用3、销联接根据销的结构形式有：圆柱销、圆锥销、槽销、销轴和开口销等。槽销销轴和开口销开尾圆锥销圆柱销圆锥销内螺纹圆锥销

销的分类根据销的结构形式有：圆柱销、圆锥销、销轴和开口销等几种联接形式。

销联接应用圆柱销联接圆锥销联接开口锥销联接第11章联轴器、离合器学习目标:

1）掌握常用联轴器、万向节、离合器及制动器的主要类型和结构特点；2）了解联轴器、万向节、离合器及制动器的工作原理及其在汽车中的应用。3)联轴器、离合器、制动器的选用和维护。联轴器、离合器

联轴器和离合器都是用来联接两轴，使两轴一起转动并传递转矩的装置；在工作过程中，使两轴始终处于联接状态的称联轴器，可使两轴随时分离或接合的称离合器。以上部件大多已标准化、规范化。

一、联轴器联轴器通常用来联接两轴并在其间传递运动和转矩；具有吸收振动和缓和冲击的能力；可以作为一种安全装置用来防止被联接件承受过大的载荷，起到过载保护的作用；用联轴器联接轴时只有在机器停止运转，经过拆卸后才能使两轴分离。联轴器的功用和分类功用：把两轴联结起来,共同回转并传递动力。此外，有些联轴器还有位置补偿和吸振、缓冲的作用；分类：刚性固定式刚性可移式刚性联轴器弹性联轴器联轴器弹性套柱销联轴器

弹性柱销联轴器轮胎连联轴器固定联轴器：要求被联接的两轴中心线严格对中,；可移式联轴器：允许两轴有一定的安装误差。弹性联轴器：其中的弹性元件材料不同,能在一定范围内补偿两轴线间的位移，还有缓冲减震的作用。位移补偿联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形、轴承磨损、回转零件不平衡以及温度变化的影响，两轴的轴线往往存在着某种程度的相对位移与偏斜；联轴器要从结构上采取各种不同的措施，使联轴器具有补偿各种偏移量的性能，否则就会在轴、联轴器、轴承设计中引起附加载荷，导致工作情况恶化。两轴间的相对位移固定式刚性联轴器特点:结构简单,成本低廉；但对被联接的两轴间的相对位移缺乏补偿能力；对两轴的对中性要求很高,若两轴线发生相对位移,就会在轴、联轴器和轴承上引起附加载荷；适用：无冲击、轴的对中性好的场合。套筒联轴器

凸缘联轴器凸缘联轴器结构特点：组成：两个带凸缘的半联轴器和一组螺栓；对中方式：1、通过分别具有凸槽和凹槽的两个半联轴器的相互嵌合来对中，半联轴器采用普通螺栓联接；2、通过铰制孔用螺栓与孔的紧配合对中，当尺寸相同时后者传递的转矩较大，且装拆时轴不必作轴向移动。靠预紧普通螺栓在凸缘边接触表面产生的摩擦力传递力矩；用铰制孔螺栓对中，靠螺杆承受挤压与剪切传递力矩。凸缘联轴器装配图凸缘联轴器工程实例：凸缘联轴器特点：结构简单，传递扭矩大；传力可靠、对中性好；拆装简便、应用广泛；但不具有位移补偿功能；按标准选用。夹壳式联轴器刚性可移式联轴器刚性可移式联轴器十字滑块联轴器万向联轴器齿式联轴器齿式联轴器齿式联轴器结构齿式联轴器结构特点：组成：两个带有内齿及凸缘的外套筒、两个带外齿的内套筒；工作原理：外套筒1外套筒2内套筒1内套筒2轴1轴2键1键2螺栓联接啮合啮合齿式联轴器特点及应用：特点：为能补偿两轴的相对位移，将外齿环的轮齿做成鼓形齿，齿顶做成中心线在轴线上的球面，齿顶和齿侧留有较大的间隙。通过啮合齿间的顶隙、侧隙，具备有允许两轴间有径向、轴向、角综合位移补偿的功能；成本高、安装精度高，要润滑；应用：广泛用于汽车等大型机械设备中。鼓形齿十字滑块联轴器十字滑块联轴器结构特点由半连轴器1、3和浮动盘2联接在一起,两轴一起转动；浮动盘的凸榫可在半连轴器的凹槽中滑动；摩擦较大，要加以润滑。弹性联轴器常用弹性联轴器弹性套柱销联轴器弹性柱销联轴器弹性套柱销联轴器:弹性套柱销联轴器已标准化（GB4323-84)结构：在结构上与凸缘联轴器相似，只是用套有橡胶弹性套的注销代替了联接螺栓；原理：利用弹性套的弹性变形来补偿两轴的相对位移；特点：弹性套柱销连轴器制造容易，装拆方便，成本较低，但弹性套易磨损，寿命较短。适用于：载荷平稳，正反转或启动频繁、转速高的中小功率的两轴联接。

由于尼龙柱销对温度较敏感，工作温度限制在-20℃—70℃的范围内。弹性套柱销联轴器:弹性套柱销联轴器:弹性套柱销联轴器:弹性套柱销联轴器:弹性套柱销联轴器:弹性套柱销联轴器:弹性套柱销联轴器:弹性套柱销联轴器:轮胎联轴器结构：轮胎联轴器是由橡胶或橡胶织物制成轮胎形的弹性元件，通过压板与螺栓和两半联轴器相联，两半联轴器与两轴相连；特点：这种联轴器因具有橡胶轮胎弹性元件，能缓冲吸振；适用于：潮湿多尘，冲击大、启动频繁及经常正反转的场合轮胎联轴器优点弹性强、补偿位移能力大，有良好的阻尼和减振能力，绝缘性能好，运转时没有噪声，而且结构简单、不需要润滑，装拆和维护方便。缺点承载能力小，外形尺寸较大，当转矩较大时会因为过大的扭转产生附加轴向载荷。轮胎联轴器联轴器的选择包括：类型选择和尺寸选择；选择联轴器类型时应考虑的主要因素：

⑴被联接两轴的对中性；

⑵转矩的大小和性质；

⑶轴的工作转速；

⑷工作环境、使用寿命和润滑密封条件等。一般刚性联轴器用于载荷平稳或有轻微冲击的两轴联接；弹性联轴器可用于两轴线有相对偏移、频繁起动、制动或载荷变化较大的两轴联接。联轴器类型的选择1、对于低速、刚性大的短轴，或当两轴对中准确、工作时两轴线不会发生相对位移时，可选择刚性固定式联轴器；2、对于低速、刚性小的长轴，或当两轴的轴线有相对偏移，或基础与机架的刚性较差，工作时不能保证两轴线精确对中时，可选择刚性可移式联轴器；3、对于有一定轴向位移和角偏移时，可选择弹性套柱联销联轴器；4、对于有较大轴向位移和角偏移时，可选择弹性柱销连轴器；5、对于有一定轴向位移和较大角偏移时，可选择轮胎式联轴器。联轴器尺寸选择：根据机器的工作情况选定连轴器的类型之后，应根据所传递的计算转矩TC、转速n和被联接轴的直径d，从有关的标准中选择具体的型号和结构尺寸；计算转矩：Tc=KA·T（KA—工作情况系数，T—工作转矩）必要时对易损件进行校核计算。万向节

是一种用以传递变夹角的相交两轴之间的运动的装置（联轴器）；这种机构广泛地应用于汽车、机床、轧钢等机械设备中。万向节的结构特点结构：由一个十字轴、两个万向节叉、四个滚针轴承组成；所有转动副的回转中心（轴线）交于一点O，两轴间的夹角为α；特点：结构简单，效率高，允许相邻两轴的夹角为150~200。万向节的不等速性当轴Ⅰ旋转一周时，轴Ⅱ也将随之转一周，即两轴的平均传动比为1；但是，两轴的瞬时传动比却不恒为1，而是作周期性变化的；

图13-1

万向节的不等速性：万向节的这种特性称作瞬时传动比的不均匀性；结论：就单个万向节而言，在输入轴与输出轴之间有夹角时，两轴的角速度不相等，即万向节有不等速性；两轴间的夹角α越大，从动轴速度波动越明显；故α应<300。为了完全消除上述万向节中从动轴变速传动的缺点，常将两个万向节成对串联使用；例如：汽车传动轴传动轴双万向节双万向节应满足条件：为了使该机构能获得恒定的传动比，机构要满足如下三个条件：（1）主动轴、从动轴、中间轴的三根轴线应位于同一平面内。（2）主动轴、从动轴与中间轴的轴间夹角应相等：。（3）中间轴两端的叉面应位于同一平面内双万向节离合器离合器的功用和分类功用:

离合器同联轴器一样，主要用于轴和轴之间的联接，使它们一起回转并传递力矩；在机器的运转或停车过程中可随时接合或分离，而且迅速可靠，达到操纵传动系统的断续，以便进行变速及换向等；

而联轴器须在机器停止运转后，经拆卸才能分离联接的两轴。离合器要求和分类：离合器的基本要求：操纵方便而且省力，结合和分离迅速平稳，动作准确，结构简单，维修方便，使用寿命长等；离合器按其工作原理可分为：牙嵌式、摩擦式和电磁式三类。牙嵌式离合器由两个端面带牙的半离合器所组成；两个半离合器Ⅰ固联在主动轴上，半离合器Ⅱ用导键（或花键）与从动轴联接；通过操纵机构使离合器Ⅱ沿导键作轴向运动，两轴靠两个半离合器端面的牙嵌合来联接。牙嵌式离合器特点：牙嵌离合器结构简单，外廓尺寸小，接合后所联接的两轴不会发生相对转动；宜用于主、从动轴要求完全同步的轴系。摩擦离合器工作原理：摩擦离合器是靠工作面上的摩擦力矩来传递力矩的；特点：在接合过程中由于接合面的压力是逐渐增加的，故能在主、从动轴有较大的转速差的情况下平稳地进行接合；过载保护作用：过载时，摩擦面间将发生打滑，从而避免其它零件的损坏。单片摩擦离合器单片摩擦离合器原理特点：通过操纵机构在可移动的从动盘上施加轴向压力FA（弹簧、液压缸或电磁吸力等），使两盘压紧，产生摩擦力来传递转矩，控制两轴的动力的接合和分离；结构简单传递扭矩小；适用于轻型机械上。多片摩擦离合器多片摩擦离合器多片摩擦离合器多片摩擦离合器原理特点：外壳通过花键与一组外摩擦片，联接在一起；套筒也通过花键与另一组内摩擦片联接在一起；工作时，向左移动滑环，通过杠杆、压板使两组