第十六章  联轴器、离合器和制动器
§16-1    联轴器
一、联轴器的功用与分类
联轴器主要是用在轴与轴之间的联接中，使两轴可以同时转动，以传递运动和转矩。用联轴器联接的两根轴，只有在机器停车后，经过拆卸才能把它们分离。
由于制造、安装误差或工作时零件的变形等原因，一般无法保证被联接的两轴精确同心，通常会出现两轴间的轴向位移x（图19-1a）、径向位移y（图19-1b）、角位移（图19-1c）或这些位移组合的综合位移（图19-1d）。如果联轴器不具有补偿这些相对位移的能力，就会产生附加动载荷，甚至引起强烈振动。
图19-1两轴间的各种相对位移
根据联轴器补偿位移的能力，联轴器可分为刚性和弹性两大类。刚性联轴器由刚性传力件组成，它又可分为固定式和可移式两种类型。固定式刚性联轴器不能补偿两轴的相对位移，可移式刚性联轴器能补偿两轴间的相对位移。弹性联轴器包含有弹性元件，除了能补偿两轴间的相对位移外，还具有吸收振动和缓和冲击的能力。
联轴器已标准化。一般可先依据机器的工作条件选定合适的类型，然后按照计算转矩、轴的转速和轴端直径从标准中选择所需的型号和尺寸。必要时还应对其中的某些零件进行验算。
计算转矩Tc应考虑机器起动时的惯性力、机器在工作中承受过载和受到可能的冲击等因素，按下式确定
Tc＝KAT                                                         （19-1）
式中，T为名义转矩；KA为工作情况系数。
二、常用的联轴器及其特点
联轴器的种类很多，这里仅介绍有代表性的几种结构。
1．固定式刚性联轴器
（1）凸缘联轴器
凸缘联轴器是应用最广的固定式刚性联轴器。如图19-2所示，它用螺栓将两个半联轴器的凸缘联接起来，以实现两轴联接。联轴器中的螺栓可以用普通螺栓，也可以用铰制孔螺栓。这种联轴器有两种主要的结构型式：图19-2a是有对中榫的I型凸缘联轴器，靠凸肩和凹槽（即对中榫）来实现两轴同心。图19-2b是II型凸缘联轴器，靠铰制孔用螺栓来实现两轴同心。为安全起见，凸缘联轴器的外圈还应加上防护罩或将凸缘制成轮缘型式。制造凸缘联轴器时，应准确保持半联轴器的凸缘端面与孔的轴线垂直，安装时应使两轴精确同心。
       
(a)                                (b)
图19-2凸缘联轴器
半联轴器的材料通常为铸铁，当受重载或圆周速度V≥30 m/s时，可采用铸钢或锻钢。凸缘联轴器的结构简单、使用方便、可传递的转矩较大，但不能缓冲减振。常用于载荷较平  稳的两轴联接。它的基本参数和主要尺寸见有关参考文献或设计手册。
另外，凸缘联轴器还有一种安全销方式，如图19-3所示。销由较低强度的材料制造，过载时，销被剪断，以确保机器中其他零件的安全。
图19-3安全凸缘联轴器
（2）套筒式联轴器
    这是一种结构最简单的固定式联轴器（图19-4），这种联轴器是一个圆柱形套筒，用两个
圆锥销来传递转矩。当然也可以用两个平键代替圆锥销。其优点是径向尺寸小，结构简单。结构尺寸推荐：D=(1.5~2)d；L=(2.8~4)d。此种联轴器尚无标准，需要自行设计，如机床上就经常采用这种联轴器。
图19-4套筒联轴器
    安全套筒联轴器如图19-5所示。其中1为销、2和3为套筒，销有两个面受剪。
图19-5 安全套筒联轴器
轮胎套筒
3．可移式刚性联轴器
可移式刚性联轴器的组成零件间构成的动联接，具有某一方向或几个方向的活动度，因此能补偿两轴的相对位移。常用的可移式刚性联轴器有以下几种。
（1）齿式联轴器
齿式联轴器是由两个带内齿的外套筒3和两个带外齿的套筒1组成（图19-6a）。套筒与轴相联，两个外套筒用螺栓5联成一体。工作时靠啮合的轮齿传递扭矩。为了减少轮齿的磨损和相对移动时的摩擦阻力，在壳内储有润滑油，为防止润滑油泄漏，内外套筒之间设有密封圈6。齿轮联轴器能补偿适量的综合位移，如图19-6b所示。由于轮齿间留有较大的间隙和外齿轮的齿顶制成椭球形，能补偿两轴的不同心和偏斜。允许角位移在30’以下，若将外齿做成鼓形齿，角位移可达3。通常，轮齿采用压力角为 20的渐开线齿廓。
            (a)                                            (b)
图19-6 齿轮联轴器
1—带外齿的套筒；2—端盖；3—带内齿的套筒；4—油孔；5—螺栓；6—密封圈
齿式联轴器的优点是能传递很大的转矩和补偿适量的综合位移，因此常用于重型机械中。但是，当传递巨大转矩时，齿间的压力也随着增大，使联轴器的灵活性降低，而且其结构笨重
、造价较高。