題13-47圖

第十四章聯(lián)軸器和離合器

一、分析與思考題

14-16聯(lián)軸器、離合器、安全聯(lián)軸器和安全離合器有何區(qū)別？各用于什么場(chǎng)合？

答：聯(lián)軸器：用來(lái)把兩軸聯(lián)接在一起，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能分離。只有停機(jī)時(shí)將聯(lián)接拆開后兩軸才能

分離。

離合器：在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中可使兩地隨時(shí)接合或分離。用來(lái)操縱機(jī)器傳動(dòng)系統(tǒng)的斷續(xù)，以便進(jìn)

行變速及換向等。

安全聯(lián)軸器和安全離合器：機(jī)器工作時(shí)，如果轉(zhuǎn)矩超過(guò)規(guī)定值，這種聯(lián)軸器或符合器即可自行

斷開或打滑，以保證機(jī)器中主要零件不致因過(guò)載而損壞。

14-17試比較剛性聯(lián)軸器、無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器和有彈性元件的撓性聯(lián)融器各有何優(yōu)缺點(diǎn)？

各用于什么場(chǎng)合？

答：剛性聯(lián)軸器：構(gòu)造簡(jiǎn)單，成本低，可傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。缺乏補(bǔ)償兩油相對(duì)位移的能力。

故對(duì)兩軸對(duì)中性能要求很高。用于轉(zhuǎn)運(yùn)低，無(wú)沖擊，軸的剛性大，對(duì)中性較好的場(chǎng)合。

無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器：可補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移。但因無(wú)彈性元件，故不能緩沖減振。常用;我

荷平穩(wěn)、無(wú)沖擊的場(chǎng)合。

有彈性元件的撓性聯(lián)軸器：因裝有彈性元件,不僅可以補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移而且可以吸振輟沖.用

于需要補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移，工作載荷有較大變化的場(chǎng)合。

14T8選擇聯(lián)軸器類型時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮哪幾方面因素？

答：L傳遞轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對(duì)吸振緩沖能力的要求:

2.工作轉(zhuǎn)速高低和引起離心力的大小：

3.兩軸相對(duì)位移的大小和方向：

4.聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境；

5.聯(lián)軸器的制造、安裝、維護(hù)和成本。

14-19牙嵌離合器和.摩擦式離合器各有何優(yōu)缺點(diǎn)？各適用于什么場(chǎng)合？

答：牙戰(zhàn)離合器：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒有相對(duì)滑動(dòng)，尺寸小。但不能在轉(zhuǎn)速差較大時(shí)進(jìn)行聯(lián)接。

摩擦式離合器：兩軸能在任何不同角速度下進(jìn)行聯(lián)接：改變摩擦面間的壓力就能調(diào)節(jié)從動(dòng)軸

的加速時(shí)間：接合時(shí)沖擊和振動(dòng)較?。哼^(guò)我時(shí)將發(fā)生打滑，可避免其它零件損壞。

設(shè)計(jì)計(jì)算題

14-20有一徒式輸送機(jī)用聯(lián)軸器與電機(jī)相聯(lián)接。已知傳遞功率P=15Kw,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=M60r/min,

電動(dòng)機(jī)軸伸直徑d=42mm。兩軸同軸度好，輸送機(jī)工作時(shí)起動(dòng)頻繁并有輕微沖擊。試選擇聯(lián)軸器的

類型和型號(hào)。

解：根據(jù)題中已知條件，選擇有彈性元件的撓性聯(lián)軸器。查表14T,取KA=L5。由公式（14-3）,

計(jì)算力矩T=k.T=K.472N.，n

t（l4---------=1.5x--------------=1

g人n1460

1）在選擇聯(lián)軸懸時(shí)，聯(lián)軸器的孔徑范圍應(yīng)滿足電動(dòng)機(jī)軸徑d=42mmm竹J要求.

2）選HL3型彈性柱銷聯(lián)軸器，[T]=630Nm,30Wd348mm

3＞選TL6型彈性套柱銷聯(lián)軸群，[T]=250Nm,32WdW42mm

選ML5梅花型彈性聯(lián)軸器，[T]=250Sm,30Wd4《8mm

14-21一攪拌機(jī)的軸通過(guò)聯(lián)軸器與減速器的輸出軸相聯(lián)接，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，減速器輸出軸的轉(zhuǎn)

速n=200r/min,傳遞轉(zhuǎn)矩T=1000Km,兩軸工作時(shí)有少量偏移，試選擇聯(lián)軸器的類型和型號(hào)。

解：根據(jù)題中已知條件，選擇無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器。查表147,取KA=L7。由公式（14-3）,

計(jì)算力矩

K=K.T=l,7X1000=1700Nm

1）選KL8型滑塊聯(lián)軸器，[T]=1800Nm

2）選CL3型齒式聯(lián)軸器，[T]=315ONm

第十五章軸

三、分析與思考題

15-23何為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸？自行車的前軸、中軸、后軸及踏板軸各是什么軸？

答：工作中既承受黨矩又承受扭矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸、只受彎矩而不受扭矩的軸球?yàn)樾妮S、只受扭矩

而不受彎矩的軸稱為傳動(dòng)軸。

自行車的前軸、后軸屬于固定心軸，踏板軸屬于轉(zhuǎn)動(dòng)心軸：

自行車的中軸屬于轉(zhuǎn)軸。

15—24試說(shuō)明下面幾種軸材料的適用場(chǎng)合：Q235-A.45.lCrl8Ni.QT600-2.lOCrNio

答：Q235-A用于不重要及受載不大的軸，如農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械中的軸；

45廣泛應(yīng)用于各種軸,如減速器中的軸:

1。'18柑用F高、低溫及假蝕條件下的軸,如發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸;

QT600-2用于制造復(fù)雜外形的軸,如發(fā)動(dòng)機(jī)的軸;

40CrNi用于制造很重要的軸，如汽車、拖拉機(jī)變速箱中的軸.

15-25軸的強(qiáng)度計(jì)經(jīng)方法有哪幾種？各適用于何種情況？

答：1.按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件計(jì)算，該力法運(yùn)用于計(jì)算傳動(dòng)軸或初步估計(jì)轉(zhuǎn)軸直徑；

2.按涔扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算，該方法適用于校核計(jì)算一般轉(zhuǎn)軸的疲勞強(qiáng)度：

3.按疲勞強(qiáng)度條件進(jìn)行精確校核，該方法適用于精確校核計(jì)算重要軸的疲勞強(qiáng)度：

4.按靜強(qiáng)度條件進(jìn)行校核，該方法適用于計(jì)算瞬時(shí)過(guò)我很大、或應(yīng)力循環(huán)的不對(duì)?稱性較為嚴(yán)

重的軸的靜強(qiáng)度。

15-26按彎扭合成強(qiáng)度和按疲勞強(qiáng)度校核時(shí)，危險(xiǎn)做面應(yīng)如何確定？確定危險(xiǎn)裁面時(shí)考慮的

因素有何區(qū)別？

答：按彎扭合成強(qiáng)度校核釉時(shí)，危險(xiǎn)截面指的是計(jì)算應(yīng)力（綜合考慮彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力）較大

的一個(gè)或幾個(gè)截面，考慮的因素主要是軸上的彎矩、扭矩和軸徑：

按疲勞強(qiáng)度校核軸時(shí)，確定危險(xiǎn)截面時(shí)，既要考慮彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的大小，還要考慮應(yīng)力集

中和絕對(duì)尺寸等綜合因素的影響大小，確定

一個(gè)或幾個(gè)截面,考慮的因素?除了軸上的彎矩、扭矩和軸徑外.還要考慮綜合影響系數(shù)的大小.

15-27為什么要進(jìn)行軸的靜強(qiáng)度校核計(jì)算？這時(shí)是否要考慮應(yīng)力集中等因素的影響？

答：靜強(qiáng)度校核的目的在于評(píng)定軸對(duì)塑性變形的抵抗能力，這對(duì)那些瞬時(shí)過(guò)我很大、或應(yīng)力循環(huán)

的不對(duì)稱性較為嚴(yán)重的軸是很必要的。軸的靜強(qiáng)度是根據(jù)軸上作用的最大瞬時(shí)載荷來(lái)校核的，這

時(shí)不考慮應(yīng)力集中等因素的影響.

1.15-28經(jīng)校核發(fā)現(xiàn)軸的疲勞強(qiáng)度不符合要求時(shí)，在不增大軸徑的條件下，可采取哪些措

施來(lái)提高軸的疲勞強(qiáng)度？

2.答：可采取下列措施來(lái)提高軸的疲勞強(qiáng)度

3.換用強(qiáng)度高的好材料：

4.減小應(yīng)力集中（增大過(guò)渡圓角半徑、降低表面粗糙度、開設(shè)卸載槽）

5.對(duì)軸的表面進(jìn)行熱處理和硬化處理；

6.改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)形狀；

7.提高加工質(zhì)量等。

15-29何謂軸的臨界轉(zhuǎn)速？軸的彎由振動(dòng)臨界轉(zhuǎn)速大小與哪些因素有關(guān)？

15-30什么叫剛性軸？什么叫撓性軸？設(shè)計(jì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸時(shí)，應(yīng)如何考慮軸的工作轉(zhuǎn)速范

圍？

四、設(shè)計(jì)計(jì)算題

15—31已知一傳動(dòng)軸的材料為405鋼調(diào)質(zhì)，傳遞功率P=12kW,轉(zhuǎn)速n=80r/nin。試:

<1）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算軸的直徑：

<2）按扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)克軸的直徑（設(shè)軸的允許扭轉(zhuǎn)角4幺。.5瀚。

解：（1）由表15-3知:A0=97'112

=(97~112)y—=⑸.5~59.5)，的

⑵；?d2B。?

(p=5.73x104--=5.73xlO4>--------------<\(p]

GO8.1xl04x—J4

32

...42獷73x32*955x1()6?67.406，〃/〃

V8.5刖］

其中：兒=100?466881341=1()83

\(P\

15—32苴徑d=75mm的實(shí)心軸與外徑d0=85mm的空心軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度相等，設(shè)兩軸材料相同，試求

該空心軸的內(nèi)徑dl和減輕重量的百分比。

解：實(shí)心軸：，空心軸：

0.,材料相同/.[r]=[r]\載荷相同T=T'

扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度相同時(shí)有■:WT=WT'

減輕重量的百分比為:

15-33困示（a）、（b）為起用滑輪軸的兩種結(jié)構(gòu)方案.已知軸的材料為Q235鋼，取需用應(yīng)力[。

0]=75MPa,[o-l]=45MPa,軸的直徑均為d=40nun,若起重量相同，Q=20K、，支承跨距相同（尺寸

如圖），試分別校核其強(qiáng)度是否滿足要求。

題15—33圖

轉(zhuǎn)動(dòng)心軸

解：M=。/2x25=2.5xIO5Nnon,\V=^73/32=6283.19〃"?/

轉(zhuǎn)動(dòng)心軸：

固定心軸：

15—34圖示為一臺(tái)二級(jí)錐-柱齒輪減速器簡(jiǎn)圖，輸入軸由左端看為逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。已知Fll=5000N,

Frl=1690N,Fal=676N,dml=120inm,<lm2=300inni,Ft3=10000N,Fr3=3751N,Fa3=2493N,d3=150min,

ll=13=60mn),12=120mm,14=15=16=lOOrnm,試畫出輸入軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，計(jì)算釉的支反力，畫出軸

的彎扭圖合扭矩圖，并將計(jì)算結(jié)果標(biāo)在圖中。

Pa2▲Fa4

??尸川〃4+乜2-勺=3/1690x60-676x120/2=5()7/V

120

?“：8，=E、H-3I=2197N

-Fv?A=尸”?/，，???G=2500N

Fr4V=7500/V

，\=+以」=V5O72+25(X):=255(hV

,?F舟=J*+嚷/=V21972+75002=7815N

r=￡?媼=300000M〃加

“2

15—35根據(jù)題15—34的已知條件，試畫出中間軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，計(jì)算軸的支反力，畫出軸的穹扭

圖和扭矩圖，并將計(jì)算結(jié)果標(biāo)在圖中。

解：???？”=々2Ml690',《=E?=50000=52=676N

'**FCH（，4+k+4）-/2,爭(zhēng)-［（4+4）+^3，/6-^3-=0

「1690x150+676x200+2493x75-3751x100，

FCH=--------------------------------------------------=669N

?-.FDH=%+-耳2=669+3751-676=3744N

r5，《+，6）+E35000x200+10000x100

/4+/5+/6300

?.?%=%+%-%，=5000+10000-6667=8333A^

/.%=J%」+喑=\/66672+6692=6700N

2

F「D=Mv+FD：=J83332+3744?=9135/V

丁=￡,.=75（XXXXW/ww

△2

15—36兩級(jí)展開式斜齒圓柱齒輪減速器的中間軸的尺寸和結(jié)構(gòu)如圖所示。軸的材料為45鋼，調(diào)

質(zhì)處理，軸單向運(yùn)轉(zhuǎn)，齒輪與軸均采用H7/k6配合，并采用網(wǎng)頭普通平鍵聯(lián)接，軸肩處的網(wǎng)角半

徑為r=L5mm。若已知軸所受扭矩T-292N-m,軸的彎矩圖如圖所示。試按涔扭合成理論驗(yàn)算軸上

截面I和II的強(qiáng)度，并精