PAGEPAGE8第14章聯軸器和離合器基本要求：了解常用聯軸器、離合器的主要類型和用途；了解常用聯軸器的結構、工作原理、特點、影響工作性能的因素，以及選擇方法；了解常用離合器的結構、工作原理、性能、特點、及選擇方法。了解常用彈簧的類型、特點、應用、材料及制造工藝；了解圓柱螺旋彈簧的設計計算方法。重點：最常用的幾種聯軸器特點、結構和應用；區別聯軸器和離合器。難點：聯軸器和離合器類型的選擇與確定。學時：課堂教學：2學時。教學方法：多媒體結合板書。聯軸器與離合器的異同點：相同點：聯接兩軸、傳遞運動和轉矩。不同點：聯軸器——聯接的兩軸只有停車后經拆卸才能分離。離合器——聯接的兩軸可在機器工作中方便地實現分離與接合。14.1聯軸器14.1.1聯軸器的性能要求聯軸器所聯接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后變形、溫度變化和軸承磨損等原因，不能保證嚴格對中，使兩軸線之間出現相對位移，如圖14-1所示，如果聯軸器對各種位移沒有補償能力，工作中將會產生附加動載荷，使工作情況惡化。因此，要求聯軸器具有補償一定范圍內兩軸線相對位移量的能力。對于經常負載啟動或工作載荷變化的場合，要求聯軸器中具有起緩沖、減振作用的彈性元件，以保護原動機和工作機不受或少受損傷。同時還要求聯軸器安全、可靠，有足夠的強度和使用壽命。

a）b）c）d）a）軸向位移b）徑向位移c）角度位移d）綜合位移圖14-1兩軸線的相對位移14.1.2聯軸器的分類聯軸器可分為剛性聯軸器和撓性聯軸器兩大類。剛性聯軸器不具有緩沖性和補償兩軸線相對位移的能力，要求兩軸嚴格對中，但此類聯軸器結構簡單，制造成本較低，裝拆、維護方便，能保證兩軸有較高的對中性，傳遞轉矩較大，應用廣泛。常用的有凸緣聯軸器、套筒聯軸器和夾殼聯軸器等。撓性聯軸器又可分為無彈性元件撓性聯軸器和有彈性元件撓性聯軸器，前一類只具有補償兩軸線相對位移的能力，但不能緩沖減振，常見的有滑塊聯軸器、齒式聯軸器、萬向聯軸器和鏈條聯軸器等；后一類因含有彈性元件，除具有補償兩軸線相對位移的能力外，還具有緩沖和減振作用，但傳遞的轉矩因受到彈性元件強度的限制，一般不及無彈性元件撓性聯軸器，常見的有彈性套柱銷聯軸器、彈性柱銷聯軸器、梅花形聯軸器、輪胎式聯軸器、蛇形彈簧聯軸器和簧片聯軸器等。14.1.3聯軸器的選擇聯軸器多已標準化，其主要性能參數為：額定轉矩Tn、許用轉速[n]、位移補償量和被聯接軸的直徑范圍等。選用聯軸器時，通常先根據使用要求和工作條件確定合適的類型，再按轉矩、軸徑和轉速選擇聯軸器的型號，必要時應校核其薄弱件的承載能力?？紤]工作機起動、制動、變速時的慣性力和沖擊載荷等因素，應按計算轉矩Tc選擇聯軸器。計算轉矩Tc和工作轉矩T之間的關系為：Tc=KT式中K為工作情況系數。一般剛性聯軸器選用較大的值，撓性聯軸器選用較小的值；被傳動的轉動慣量小，載荷平穩時取較小值。所選型號聯軸器必須同時滿足：Tc≤Tnn≤[n]14.2離合器14.2.1離合器的性能要求離合器的在機器傳動過程中能方便地接合和分離。對其基本要求是：工作可靠，接合、分離迅速而平穩，操縱靈活、省力，調節和修理方便，外形尺寸小，重量輕，對摩擦式離合器還要求其耐磨性好并具有良好的散熱能力。14.2.2離合器的分類離合器的類型很多。按實現接合和分離的過程可分為操縱離合器和自動離合器；按離合的工作原理可分為嵌合式離合器和摩擦式離合器。嵌合式離合器通過主、從動元件上牙齒之間的嵌合力來傳遞回轉運動和動力，工作比較可靠，傳遞的轉矩較大，但接合時有沖擊，運轉中接合困難。摩擦式離合器是通過主、從動元件間的摩擦力來傳遞回轉運動和動力，運動中接合方便，有過載保護性能，但傳遞轉矩較小，適用于高速、低轉矩的工作場合。14.2.3常用離合器的結構和特點牙嵌式離合器牙嵌式離合器是由兩端面上帶牙的半離合器1、2組成。半離合器1用平鍵固定在主動軸上，半離合器2用導向鍵3或花鍵與從動軸聯接。在半離合器1上固定有對中環5，從動軸可在對中環中自由轉動，通過滑環4的軸向移動操縱離合器的接合和分離，滑環的移動可用杠桿、液壓、氣壓或電磁吸力等操縱機構控制。2)圓盤摩擦離合器摩擦離合器依靠兩接觸面間的摩擦力來傳遞運動和動力。按結構形式不同，可分為圓盤式、圓錐式、塊式和帶式等類型，最常用的是圓盤摩擦離合器。圓盤摩擦離合器分為單片式和多片式兩種。14.3彈簧14.3.1概述1.彈簧的功用：1)控制機構的位置和運動；2)緩沖及吸振；3）儲存能量；4）測量力和力矩。2.彈簧的類型按載荷分：1)拉伸彈簧2)壓縮彈簧3)扭轉彈簧按外形分：1）螺旋彈簧2)碟形彈簧3)盤彈簧4)環形彈簧5)板彈簧3.彈簧的工作原理彈簧特性線——表示彈簧載何與變形量之間的關系曲線。彈簧的剛度——彈簧的載荷變化量與變形變化量之比，以k表示：彈簧特性線呈直線的，其剛度為常數，稱為定剛度彈簧；當特性線呈折線或曲線時，其剛度是變化的，稱為變剛度彈簧。14.3.2彈簧的材料和許用應力1.彈簧的材料1）要求：彈簧材料應具有高的彈性極限和疲勞極限，足夠的韌性和塑性，良好的熱處理性能。2）常用的彈簧材料：碳素彈簧鋼（如60、75、65Mn等）；硅錳彈簧鋼（如65Si2MnA）；鉻釩彈簧鋼（如50Cr-VA）；不銹鋼（如1Cr18Ni9）；青銅（如QBe2）。2.彈簧的許用應力彈簧材料的許用應力與彈簧的受載循環次數有關。查表15-2。14.3.3圓柱螺旋壓縮（拉伸）彈簧的設計計算1.彈簧的結構基本參數圓柱螺旋彈簧的主要參數有：彈簧絲直徑d彈簧圈外徑D內徑D1中徑D2彈簧節距p螺旋升角彈簧指數C2.彈簧特性線預緊力F1稱為彈簧的最小載荷。Fmax為彈簧所承受的最大工作載荷，此時，彈簧高度壓縮到H2，相應變形，該時刻彈簧各圈之間仍應保留δ1的間隙，也稱余隙。3.圓柱螺旋拉（壓）彈簧的強度計算1)彈簧受力當壓縮彈簧承受軸向載荷F的作用時，鋼絲剖面A-A上作用著橫向力F和扭矩T，A-A剖面呈橢圓形，現取垂直于鋼絲軸線的剖面B-B。2)彈簧應力壓縮彈簧最大切應力：其中：K－曲度系數.4.彈簧的剛度計算1)彈簧的變形2)彈簧剛度和圈數3)彈簧的穩定性驗算壓縮彈簧的自由高度H0與中徑D2之比稱為長細比，以b表示：當彈簧兩端固定時，b<5.3；當彈簧一端固定，一端可轉時，b<3.7；當彈簧兩端都可轉動時，b<2.6。若長細比不滿足要求，則必須進行穩定性計算其臨界穩定載荷：Fc=CBkH0其中：Fc-臨界穩定載荷；CB-不穩定系數；k-彈簧剛度；為保證彈簧的穩定性必須滿足：Fc≥(2～2.5)Fmax。本章小結1．聯軸器和離合器在機械傳動中聯接主、從動軸，使其一同回轉并傳遞扭矩，有時也用作安全裝置。聯軸器聯接的分與合只能在停機時進行，而離合器聯接的分與合可隨時進行。2．離合器的類型很多。按實現接合和分離的過程可分為操縱離合器和自動離合器；按離合的工作原理可分為嵌合式離合器和摩擦式離合器。3．聯軸器可分為剛性聯軸器和撓性聯軸器兩大類。4．聯軸器應按計算轉矩Tc來選取。5.彈簧主要功用有：控制運動、緩沖與吸振、儲能和測量力的大小。彈簧的種類很多，設計時應根據要求選擇正確的彈簧類型。6.彈簧的特性曲線是彈簧的載荷與變形之間的關系曲線，是彈簧設計、檢驗的重要依據。7.在圓柱螺旋壓縮（拉伸）彈簧的設計的主要任務是：確定彈簧的鋼絲直徑、彈簧中徑和有效圈數。8.彈簧的主要設計要求是剛度要求。9.對于在變載荷下工作的重要彈簧，應進行疲勞強度校核。作業14-1聯軸器和離合器的異同點有哪些？14-2常用的聯軸器有哪些類型有？并說明其特點和應用。14-3剛性聯軸器與彈性聯軸器有什么差別？它們各適用于哪種情況？14-4如何選擇聯