《机械设计基础》-项目 ５　轴系零件部件的分析与应用

任务５.１轴的分析与应用１．轴的认识轴是机器中重要的机械零件，例如机床主轴、减速器齿轮轴、自行车轮轴等。轴的主要作用是支承机器的其他回转零件，如齿轮、带轮等，使其具有确定的工作位置，并传递动力和运动。（１）轴的类型轴的分类方法有很多，常见的分类方法如下：１）按照轴所受载荷的情况分类①心轴。用来支承转动零件，只承受弯矩而不传递转矩的轴。按其是否与轴上零件一起转动，又可分为转动心轴（见图５－１）和固定心轴（见图５－２）。②传动轴。主要用于传递转矩，不承受弯矩，或所承受的弯矩很小的轴，如图５－３所示。下一页返回任务５.１轴的分析与应用③转轴。机器中最常见的轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩，如图５－４所示。２）按照形状不同分类①直轴。轴的各部分轴线在同一直线上，它在各种机械中广泛使用，如图５－５所示。直轴按形状又可分为阶梯轴（见图５－５（ａ））、光轴（见图５－５（ｂ））。另外，直轴又可分为实心轴（见图５－５（ａ）和图５－５（ｂ））、空心轴（见图５－５（ｃ））。空心轴往住是大直径轴，空心轴可以减小轴的质量，且在相同质量情况下空心轴比实心轴的刚度高，空心轴的内孔还可以输送液体或工件等。上一页下一页返回任务５.１轴的分析与应用②挠性轴。由几层紧贴在一起的钢丝层构成的轴，其能把旋转运动和扭矩灵活地传递到空间中的任何位置，但不能承受弯矩。多用于传递扭矩不大的传动装置，如图５－６所示。③曲轴。它由几根不重合的曲线组成，多用于往复式机械中，如各种机械的曲柄连杆机构等，如图５－７所示。（２）轴的材料轴在工作时一般要承受弯曲应力和扭转应力等作用力，其主要失效形式为疲劳破坏。因此，轴的材料应具有足够的强度和韧性、高的硬度和耐磨性，同时还要具有较好的工艺性和经济性。上一页下一页返回任务５.１轴的分析与应用轴的材料主要为碳素钢、合金钢。常用的碳素钢有３５、４０、４５钢等，其中４５钢的应用最广泛。碳素钢一般应经过调制或正火处理，才可改善其力学性能。受载较小或不重要的轴，也可采用Ｑ２３５、Ｑ２７５等碳素结构钢来制造。合金钢比碳素钢具有更高的力学性能和热处理性能，但对应力集中的敏感性强，价格较高，因此多用于高速、重载及要求耐磨、高温或低温等特殊条件的场合。值得注意的是，在常温下合金钢与碳素钢的弹性模量相差很小，因此用合金钢代替碳素钢并不能提高轴的刚度。轴的毛坯一般采用轧制圆钢和锻件，对于形状复杂的轴也可采用铸钢或球墨铸铁，因为后者吸振性好，对应力集中敏感性低且价格低廉。上一页下一页返回任务５.１轴的分析与应用为了减小质量或满足结构的需要，有一些机器的轴（如水轮机轴和航空发动机主轴等）常采用空心的截面。但空心轴的制造比较费力，所以必须从经济和技术指标进行全面分析才能决定是否使用空心轴。轴的常用材料及其热处理后的主要机械性能如表５－１所示。２．轴的结构轴的结构一般应满足以下要求：①轴和轴上的零件要有准确的工作位置；②各零件要可靠地相互连接；③轴应便于加工，轴上零件要易于装拆；④尽量减小应力集中；⑤轴各部分的直径和长度尺寸要合理。上一页下一页返回任务５.１轴的分析与应用（１）轴的结构及各部分名称图５－８所示为阶梯轴的典型结构，轴一般由轴头、轴身、轴颈、轴肩和轴环等部分组成。轴上与传动零件或联轴器、离合器相互配合的部分称为轴头；与轴承相配合的部分称为轴颈；连接轴头和轴颈的其余部分称为轴身；轴的单向截面变化处称为轴肩；轴的双向截面变化处称为轴环。（２）轴的结构设计中需重点解决的问题１）轴上零件的周向定位和固定轴上零件的周向定位和固定的目的是防止零件与轴之间的相对转动，从而保证同心度，以更好地传递运动和转矩。轴上零件常见的周向定位和固定方法如表５－２所示。上一页下一页返回任务５.１轴的分析与应用２）轴上零件的轴向定位和固定为了防止轴上零件的轴向移动，应对轴上零件进行轴向定位和固定，常用的结构和零件有轴肩、轴环、套筒、圆螺母及轴端挡圈等，如表５－３所示。３）轴的结构工艺性要求轴的结构设计要便于加工和利于轴上零件的拆装，因此在设计时一般要考虑以下几个基本因素：①轴的形状应力求简单，阶梯数尽可能少，这样可以减少加工次数及应力集中。②螺纹轴段要有退刀槽（见图５－９（ａ）），磨削段要有砂轮越程槽（见图５－９（ｂ）），退刀槽或砂轮越程槽尽可能取相同的宽度。上一页下一页返回任务５.１轴的分析与应用③若不同轴段均有键槽，则应布置在同一母线上，以便于装夹和铣削，如图５－１０所示。④为便于零件装拆，轴端应有倒角。过盈配合零件装入端常加工出导向锥面，以使零件能较顺利地压入，如图５－９（ｃ）和图５－９（ｄ）所示。⑤为便于轴上零件的装配，轴常采用中间粗两端细的阶梯形。⑥轴的结构设计应使各零件在装配时尽量不接触其他零件的配合表面，轴肩高度不能妨碍零件的拆卸。上一页返回任务５.２轴承的分析与应用轴承是轴上非常重要的零件，用来支承轴和轴上零件，保证轴和轴上转动件的工作位置和精度，减少摩擦和磨损，并承受载荷。按运动元件间的摩擦性质，轴承可分为滚动轴承（见图５－１３）和滑动轴承（见图５－１４）两大类；按照承受载荷的方向，轴承可分为径向轴承和推力轴承两类。１．滚动轴承的分析与应用滚动轴承是专业化生产的标准件，具有启动灵活，效率高，润滑、维护、更换方便等优点，且能在较广泛的载荷、转速和工作温度范围内动作。在机械设计中只需根据工作条件，选用合适的滚动轴承类型和型号进行组合结构设计即可，故应用十分广泛。下一页返回任务５.２轴承的分析与应用（１）滚动轴承的结构、类型、代号１）滚动轴承的结构滚动轴承由内圈１、外圈２、滚动体３和保持架４组成，如图５－１５所示。滚动轴承的内外圈均可滚动，滚动体可在滚道内滚动；保持架的作用是使滚动体均匀分开，减少滚动体间的摩擦和磨损。常用滚动体按其外形可分为球形滚子、圆柱滚子、圆锥滚子、鼓形滚子、滚针等类型，如图５－１６所示。２）滚动轴承的类型滚动轴承按滚动体形状的不同可分为球轴承和滚子轴承两大类；按照承受载荷的方向可分为向心轴承、推力轴承和向心推力轴承。滚动轴承的类型和特性如表５－４所示。上一页下一页返回任务５.２轴承的分析与应用３）滚动轴承的代号滚动轴承的类型繁多，为了便于生产和选用，国家标准中规定了轴承的代号。轴承代号由前置代号、基本代号和后置代号组成，其具体组成如表５－５。①前置代号。前置代号用字母表示，是用来说明成套轴承部件特点的补充代号，可参阅ＧＢ／Ｔ２７２—１９９３。②基本代号。基本代号是核心部分，表示轴承的基本类型、结构和尺寸。自右向左由内径代号、尺寸系列代号和类型代号三部分组成。ａ．内径代号。基本代号中右起第一、二位数字表示轴承的内径，表示方法如表５－６所示。上一页下一页返回任务５.２轴承的分析与应用ｂ．尺寸系列代号。尺寸系列代号由直径系列代号和宽（高）度系列代号组成。直径系列代号表示内径相同、外径不同的轴承系列，用右起第三位数字表示。宽度系列代号为０时，表示正常宽度系列，除圆锥滚子轴承和调心轴承外，一般常可略去不写。尺寸系列代号的表示方法如表５－７所示。ｃ．类型代号。轴承的类型代号用数字或英文字母表示，如表５－４所示。当用字母表示时，则类型代号与右边的数字代号之间空半个汉字的宽度。③后置代号。后置代号用字母或数字（或字母加数字）表示，用来说明轴承在结构、公差和材料等方面的特殊要求。下面仅介绍内部结构代号、游隙代号和公差等级代号的含义。上一页下一页返回任务５.２轴承的分析与应用４）滚动轴承的选用选择轴承类型应考虑以下几方面的因素：即承受载荷的大小、方向和性质；转速与工作环境；调心性能要求；经济性和其他特殊要求等。①载荷条件。当载荷较大时，应选用线接触的滚子轴承。球轴承为点接触，适用于轻载及中等载荷场合。有冲击载荷时，常选用螺旋滚子或普通滚子轴承；主要承受径向载荷时，应选用深沟球轴承；同时承受径向载荷和轴向载荷时，应选用角接触球轴承；只承受轴向载荷时，应选用推力轴承；承受的轴向载荷比径向载荷大很多时，应选用推力轴承和深沟球轴承的组合结构。上一页下一页返回任务５.２轴承的分析与应用②转速条件。转速较高时，应选用点接触的球轴承，一般球轴承有较高的极限转速。对于有更高转速要求时，常选用中空转子，或选用超轻、特轻系列的轴承，以降低滚动体离心力的影响。③刚性及调心性能。当支承刚度要求较大时，可采用成对的向心推力轴承组合结构或采用预紧轴承的方法。当支承跨距大、轴的弯曲变形大、刚度较低或两个轴承座孔的中心位置有误差时，应考虑轴承内外圈轴线之间的偏斜角，需要选用自动调心轴承，可选用球面球轴承或球面滚子轴承，这类轴承允许有较大的偏位角。④装调性能。为便于安装、拆卸和调整轴承游隙，根据工作要求可选用内外圈可分离的圆锥（或圆柱）滚子轴承。上一页下一页返回任务５.２轴承的分析与应用⑤经济性。除考虑上述因素外，还应注意经济性，以降低产品价格，一般来说，单列向心球轴承价格最低，滚子轴承的价格较球轴承高，而轴承精度越高则价格越贵。（２）滚动轴承的组合设计滚动轴承的类型和型号确定后，还必须考虑轴承的配置、定位、装拆、调整和润滑等问题，即合理地进行轴承的组合设计，以保证轴承与相邻零件之间在结构和功能上的协调性以及工作的高效性。１）轴系的定位和滚动轴承的组合正常的滚动轴承支承应使轴能正常传递载荷而不发生轴向窜动及轴受热膨胀后卡死等现象。常用的滚动轴承支承结构形式有三种：上一页下一页返回任务５.２轴承的分析与应用①两端单向固定。如图５－１７所示，轴的两个轴承分别限制一个方向上的轴向移动。当轴向力不大时，可采用一对深沟球轴承；当轴向力较大时，可选用一对角接触球轴承或一对圆锥滚子轴承。②一端双向固定、一端游动。如图５－１８所示，一端支承的轴承，内外圈双向固定，另一端支承的轴承可以轴向游动。双向固定端的轴承可承受双向轴向载荷，游动端的轴承端面与轴承盖之间留有较大的间隙，以适应轴的伸缩量。为避免松脱，游动轴承内圈应与轴做轴向固定。用圆柱滚子轴承作游动支点时，轴承外圈要与机座做轴向固定，靠滚子与套圈间的游动来保证轴的自由伸缩，如图５－１７（ｂ）所示。当轴较长或工作温度较高时，轴的热膨胀伸缩量大，宜采用这种方式。上一页下一页返回任务５.２轴承的分析与应用③两端游动。两端游动支承结构的轴承，不对轴做精确的轴向定位。两轴承的内外圈双向固定，以保证轴能做双向游动。如图５－１９所示，人字齿轮主动轴两端采用圆柱滚子轴承支承，为了自由补充轮齿两侧螺旋角的制造误差，必须使轴能向左右做少量的轴向游动，自动调位，以防止人字齿两侧受力不均或齿轮卡死。但与其啮合的另一轴系必须是两端固定的。２）轴承套圈的轴向固定轴承内圈在轴上的轴向固定应根据轴向载荷的大小选用，一般采用轴肩、弹性挡圈、轴端挡圈和圆螺母等结构；外圈则采用机座凸台、孔用弹性挡圈、轴承端盖、螺纹环等形式固定，如图５－２０所示。上一页下一页返回任务５.２轴承的分析与应用３）滚动轴承的配合滚动轴承的周向固定是通过选择适当的配合来实现的。由于滚动轴承是标准件，其内圈与轴颈的配合采用基孔制，外圈与座孔的配合采用基轴制。为了防止轴颈与内圈在旋转时发生相对运动，轴承内圈与轴颈一般选用ｍ５、ｍ６、ｎ６、ｐ６、ｒ６、ｊｓ５等较紧的配合，轴承外圈与座孔一般选用Ｊ７、Ｋ７、Ｍ７、Ｈ７等较松的配合。配合的选择取决于载荷的大小、方向和性质，轴承类型、尺寸和精度，轴承游隙及其他因素，具体选用标准可参考《机械设计手册》。上一页下一页返回任务５.２轴承的分析与应用４）滚动轴承的拆装轴承的内圈与轴颈的配合一般都较紧，安装时可以用压力机配专用压套在内圈上施加压力，将轴承压入轴颈，也可在内圈上加套后用锤子均匀地敲击将其装入轴颈，如图５－２１所示，但不允许直接敲击外圈，以防止损坏轴承。对于尺寸较大的轴承，可先将轴承放在温度为８０℃～１００℃的热油中预热，然后再进行安装。拆卸轴承一般可用压力机或拆卸工具（见图５－２２）。为了拆卸方便，设计时应预留拆卸高度，或在轴肩上预先开槽，以便安放拆卸工具，使钩爪能钩到内圈。上一页下一页返回任务５.２轴承的分析与应用５）滚动轴承的润滑与密封润滑和密封对滚动轴承的寿命有很大影响，使用中应予以注意。滚动轴承润滑的主要目的是减少摩擦与磨损，同时也起到吸收振动、散热降温、减缓腐蚀的作用。常用的滚动轴承润滑剂有润滑油和润滑脂两种，选用时应根据轴承的ｄｎ值来确定。这里ｄ为轴承内径（ｍｍ），ｎ是轴承的转数（ｒ／ｍｉｎ），ｄｎ值间接表示了轴径的圆周速度。一般在ｄｎ＜（１.６～４.０）×１０５（ｍｍ·ｒ／ｍｉｎ）时可采用润滑脂，超过这一范围时宜采用润滑油。上一页下一页返回任务５.２轴承的分析与应用毡圈密封是将工业毛毡制成的环片嵌入轴承端盖上的梯形槽内，使其与转轴间摩擦接触，以起到使箱体内外隔离的作用，如图５－２３（ａ）所示的左端端盖密封。其结构简单、价格低廉，但毡圈易于磨损，常用于工作温度不高的脂润滑场合。橡胶密封用的橡胶密封元件为专业厂家供应的标准件，有多种不同的结构和尺寸。它广泛用于油润滑和脂润滑场合，密封效果最好，但在高速时易于发热。图５－２３（ｂ）和图５－２３（ｃ）所示为两种不同的安装方式，前者为皮碗唇口面向轴承的方式，防止油泄漏的效果好；后者为唇口背向轴承的方式，防尘效果好。高速下多采用与转轴无直接接触的非接触密封，以减少摩擦功耗和发热。图５－２４所示为迷宫式密封，它利用端盖和轴套间形成的曲折间隙获得密封。迷宫式密封有径向迷宫式密封（见图５－２４（ａ））和轴向迷宫式（见图５－２４（ｂ））密封两种。上一页下一页返回任务５.２轴承的分析与应用２．滑动轴承的分析与应用滑动轴承与轴颈的支承面之间形成直接或间接的滑动摩擦传动副，具有较好的高速性能和抗冲击性能，且具有承载能力大、工作平稳、无噪声等优点。在高速、高精度、重载、结构要求剖分等场合下，滑动轴承更突显出它的优点。但这类轴承一般磨损大，润滑和维护要求较高，且轴向尺寸较大，常应用于内燃机、机床及重型机械中。（１）滑动轴承的类型滑动轴承按所承受的载荷不同，分为受径向载荷的向心滑动轴承、受轴向载荷的推力滑动轴承及同时承受径向和轴向载荷的向心推动轴承；按其是否可以剖分可分为整体式和剖分式轴承。１）整体式向心滑动轴承整体式向心滑动轴承主要由轴承座、轴瓦（轴承衬）和润滑装置组成，如图５－２５（ａ）所示。上一页下一页返回任务５.２轴承的分析与应用２）剖分式向心滑动轴承如图５－２５（ｂ）所示，剖分式向心滑动轴承由轴承座、轴承盖、剖分式轴瓦及双头螺柱等组成。轴承盖上有注油孔，可保证轴承的润滑，轴承盖和轴承座的结合面做成阶梯形定位止口，便于装配时对中和防止其横向移动。剖分式轴承装拆方便，当轴瓦磨损后可通过减少剖分面处的垫片厚度来调节其径向间隙，但调节后应刮修轴承内孔。由于剖分式轴承克服了整体式轴承的缺点，故应用广泛。上一页下一页返回任务５.２轴承的分析与应用３）推力滑动轴承如图５－２５（ｃ）所示，推力滑动轴承用来承受轴向载荷，一般仅能承受单向轴向载荷。由于摩擦端面上各点的线速度与半径成正比，故离中心越远的位置磨损越严重，导致摩擦端面上的压力分布不均，靠近中心处压力较大。为了改善因结构带来的缺陷，可采用中空或环形端面，轴向载荷过大时可采用多环轴颈。如图５－２６所示，推力滑动轴承的轴颈与轴瓦端面为平行平面，相对滑动，难以形成完全流体润滑状态，只能在不完全流体润滑状态下工作，主要用于低速、轻载的场合。上一页下一页返回任务５.２轴承的分析与应用（２）轴瓦结构轴瓦（轴套）是滑动轴承中最重要的零件，其与轴颈构成相对运动的滑动副，其结构的合理性对轴承的性能有直接影响。与轴承相对应，轴瓦的形式也做成整体式和剖分式两种结构，如图５－２７和图５－２８所示。滑动轴承油沟的形状如图５－２９所示，在轴瓦的内表面，以进油口为对称位置，沿轴向、径向或斜向开有油沟，油经油沟分布到各个轴颈。油沟离轴瓦两端应留有一段距离，不能开通，以减少端部泄油。上一页下一页返回任务５.２轴承的分析与应用（３）滑动轴承的润滑１）润滑脂及其选择润滑脂是用矿物油与各种稠化剂（钙、钠、铝等金属）混合制成的。其黏度大，不易流失，承载力也比较大，但物理和化学性质不如润滑油稳定，且摩擦功耗大，不宜在温度变化大或高速的情况下使用。轴颈速度小于２ｍ／ｓ的滑动轴承可以采用脂润滑。２）润滑油及其选择选择润滑油时主要考虑轴承的工作载荷、相对滑动速度、工作温度和特殊工作环境等因素。压力大、温度高及载荷冲击变动大时应选择黏度大的润滑油；滑动速度大时应选择黏度较低的润滑油；粗糙或未经跑合的表面应选择黏度较高的润滑油。上一页下一页返回任务５.２轴承的分析与应用３）润滑方式和润滑装置①油润滑。ａ．手工加油润滑。这是最简单的间断供油方法，用于低速、轻载和不重要的场合。手工加润滑油是用油壶向油孔注油。为防止污物进入油孔，可在油孔中安装压配式压注油杯或旋套式注油杯，如图５－３０（ａ）和图５－３０（ｂ）所示。ｂ．滴油润滑。润滑油通过润滑装置连续滴入轴承间隙中进行润滑。常用的润滑装置有针阀式油杯和油绳式油杯，如图５－３１（ａ）和图５－３１（ｂ）所示。上一页下一页返回任务５.２轴承的分析与应用ｃ．油环润滑。如图５－３２所示，轴颈上套有一油环，油环下部浸入油池中，当轴颈旋转时，靠摩擦力带动油环旋转，把油引入轴承。油环润滑适用的转速为１００～２０００ｒ／ｍｉｎ。ｄ．飞溅润滑。利用浸入油中的齿轮转动时润滑油飞溅成的油沫沿箱壁和油沟流入轴承进行润滑。ｅ．压力循环润滑。压力循环润滑可以供应充足的油量来润滑和冷却轴承。在重载、振动或交变载荷的工作条件下，能取得良好的润滑效果。②脂润滑。润滑脂只能间歇供应，润滑杯是应用最广的脂润滑装置，如图５－３３所示。润滑脂储存在杯里，杯盖用螺纹与杯体连接，旋拧杯盖可将润滑脂压送到轴承孔内，也常用黄油枪向轴承补充润滑脂。脂润滑也可以集中供应。上一页返回任务５.３轴间连接的分析与应用联轴器和离合器是连接两轴使之一同回转并传递转矩的一种部件。其主要功能是实现轴与轴之间的连接及分离，并传递转矩，有时也可作安全装置，以防止机械过载。联轴器与离合器的区别在于：联轴器只有在机械停止后才能将连续的两根轴分离，而离合器则可以在机械的运转过程中根据需要使两根轴随时接合和分离。１．联轴器联轴器所连接的轴之间，由于制造和安装误差，受载和受热后的变形以及传动过程中的振动等因素，常产生轴向、径向、偏角和综合等位移，如图５－３４所示。因此，要求联轴器应具有补偿轴线偏移和缓冲、吸振的能力。下一页返回任务５.３轴间连接的分析与应用联轴器按有无弹性元件可分为刚性联轴器和弹性联轴器两类。（１）刚性联轴器１）固定式刚性联轴器固定式刚性联轴器包括套筒联轴器、凸缘联轴器和夹壳联轴器三种。①套筒联轴器。如图５－３５（ａ）所示，套筒联轴器由公用套筒及键或销等将两轴连接。其结构简单，径向尺寸小，制作方便，但装配拆卸时需做轴向移动，因此仅适用于两轴直径较小、同轴度较高，轻载荷、低转速、无振动、无冲击、工作平稳的场合。②凸缘联轴器。如图５－３５（ｂ）所示，它是刚性联轴器中应用最广泛的一种，由两个带凸缘的半联轴器组成，两个半联轴器通过键与轴连接，用螺栓将两个半联轴器联成一体进行动力传递。上一页下一页返回任务５.３轴间连接的分析与应用２）可移动式刚性联轴器可移动式刚性联轴器包括十字滑块联轴器、齿式联轴器和万向联轴器三种。①十字滑块联轴器。如图５－３６（ａ）所示，它由两个端面上开有凹槽的半联轴器和一个两面上都有凸榫的十字滑块组成，两凸榫的中线互相垂直并通过滑块的轴线。工作时若两轴不同心，则中间的十字滑块在半联轴器的凹槽内滑动，从而补偿两轴的径向位移。它适用于轴线间相对位移较大、无剧烈冲击且转速较低的场合。上一页下一页返回任务５.３轴间连接的分析与应用②齿式联轴器。如图５－３６（ｂ）所示，它由两个具有外齿和凸缘的内套筒和两个带内齿及凸缘的外套筒组成，并通过两用螺栓相连，外套筒内储有润滑油。联轴器工作时，通过旋转将润滑油向四周喷洒以润滑啮合齿轮，从而减少啮合齿轮间的摩擦阻力，达到减小作用在轴和轴承上的附加载荷的效果。③万向联轴器。如图５－３６（ｃ）所示，它由两个轴叉分别与中间的十字轴以铰链相连而成，万向联轴器两端间的夹角可达４５°。单个万向联轴器工作时，即使主动轴以等角速度转动，从动轴也可以变角速度转动，从而会引起动载荷。为了消除上述缺点，我们常将万向联轴器成对使用，以保证从动轴与主动轴均以同一角速度旋转，这就构成双万向联轴器。上一页下一页返回任务５.３轴间连接的分析与应用（２）弹性联轴器常用的弹性联轴器有弹性套柱销联轴器和弹性柱销联轴器两种。１）弹性套柱销联轴器如图５－３７（ａ）所示，其结构与凸缘联轴器相似，也有两个带凸缘的半联轴器分别与主、从动轴相连，其采用了带有弹性套的柱销代替螺栓进行连接。这种联轴器制造简单，拆装方便，成本较低，但弹性套易磨损，寿命较短，适用于载荷平稳、需正反转或启动频繁、传递中小转矩的轴。２）弹性柱销联轴器如图５－３７（ｂ）所示，它采用尼龙柱销将两个半联轴器连接起来，为防止柱销滑出，在其两侧装有挡圈。这种联轴器与弹性套柱销联轴器结构类似，更换柱销较方便，对偏移量的补偿不大，其应用与弹性套柱销联轴器类似。上一页下一页返回任务５.３轴间连接的分析与应用２．离合器离合器是在传递运动和动力的过程中通过各种操作方式使连接的两轴随时接合或分离的一种机械装置。它在操作中不可避免地受到摩擦、发热、冲击、磨损等作用，因而要求离合器接合平稳、分离迅速、操纵省力方便，同时结构简单、散热好、耐磨损、寿命长。下面介绍三种离合器的构造、性能和适用条件。（１）牙嵌离合器嵌合式离合器是靠机械啮合实现传动的。常见的嵌合式离合器是牙嵌离合器，如图５－３８所示，它由两个带牙的半离合器１、２组成。从动的半离合器２用导向平键３与轴连接；主动的半离合器１用平键与轴连接，对中环４用来提高两轴的对中程度，使离合器容易分离或接合。上一页下一页返回任务５.３轴间连接的分析与应用牙嵌离合器的常见牙型有三角形、矩形、梯形和锯齿形等，如图５－３９所示。三角形的牙数一般为１２～６０个，用于小转矩及低速轴的分离与结合。牙型是矩形的离合器，其接合或分离困难，牙根的强度低，磨损后无法补偿，仅用于静止状态的手动接合。梯形齿齿根强度高，接合容易，且能自动补偿牙的磨损与间隙，应用较广。锯齿形牙根强度高，可传递较大转矩，但只能单向工作。牙嵌离合器的结构简单，尺寸小，但只能在两轴不转动或转速差很小的情况下接合。（２）摩擦离合器摩擦离合器是靠工作面上的摩擦力矩来传递转矩的，在接合过程中，由于接合面的压力是逐渐增加的，故其能在主、从动轴有较大转速差的情况下平稳地进行接合，且当发生过载时，其摩擦面间将产生打滑现象，从而避免其他零件的损坏。上一页下一页返回任务５.３轴间连接的分析与应用如图５－４０所示，圆盘２固定在主动轴１上，圆盘３通过导向平键在从动轴上滑移，移动滑环４可使两圆盘接合或分离。在轴向压力的作用下，两圆盘的工作表面产生摩擦力，从而传递转矩。单盘摩擦离合器多用于传递转矩较小的轻型机械。另有应用在汽车、机床等产品上的多片式摩擦离合器，能传递较大转矩，结构也较紧凑。（３）超越离合器超越离合器也称为定向离合器，它只能传递单向转矩。图５－４１所示为滚柱式定向离合器，它由星轮１、外圈２、滚柱３和弹簧顶杆４组成。弹簧顶杆的作用是使滚柱与星轮和外圈保持接触。如果星轮主动并顺时针回转，由于摩擦力的作用，滚柱靠自锁原理楔紧在楔形间隙内，使星轮、滚柱、外圈连成一体并一起回转，此时离合器处于接合状态。当星轮逆时针回转，滚柱在摩擦力的作用下退到楔形间隙的宽敞部分，不能带动外圈