毕业设计凸缘联轴器.docx

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毕业设计凸缘联轴器

毕业设计说明书

题目凸缘联轴器设计

学院机械工程学院

专业机械制造与自动化专业

班级机自1106

学生姓名钱杰

指导教师胡菡

2013年10月20日

摘要：

联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。

在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用，防止事故的发生。

可以说联轴器是工业中必不可少的组成部分。

而在工业生产中，使用较多的是凸缘联轴器。

该类型联轴器具有结构简单，成本低，可传递较大转矩的特点。

在转速低，无冲击，轴的刚性大，对中性较好的场合应用较广。

本设计是基于Y132M-4型电动机并参考标准件GY5,GYS5,GYH5设计而成。

其内容主要包括该YLD型联轴器的设计、校核，以及二维CAD零件图，三维UG零件图，CAD装配图，制造工艺卡片等。

本设计者初出茅庐，设计遗漏失误之处万望海涵、指出，本人不胜感激。

关键词：

凸缘联轴器工业机械零件电动机

Abstract：

Couplingisusedtojointwoaxisindifferentinstitutions（Thedrivingshaftanddrivenshaft）Rotatetomakejointtorqueofmechanicalparts.Intheoverloadedpowertransmission,Somecouplingandbuffer,vibrationandenhancetheroleofshaftsystemdynamicperformance.Couplingisindispensablecomponentintheindustry,sotospeak.Iswidelyusedinindustrialproduction,theflangecoupling.Thetypecouplinghasasimplestructure,lowcost,cantransferbiggertorquecharacteristics.Atlowrotationalspeed,noimpact,axialrigidityislarge,wideapplicationofneutralgoodoccasion.

ThisdesignisbasedonthemotorandthereferencestandardpartsGY5Y132M-4,GYS5,GYH5designed.ItscontentmainlyincludestheYLDtypecouplingdesign,check,and2dCADdrawing,3dUGpartdrawingandassemblydrawingCAD,manufacturingprocesscardandsoon.Thisdesigner,designomissionserrorsallhopeisburke,pointedoutthatIreallyappreciate.

Keywords：

Flangecouplingindustrialmachinepartmotor

第一章绪论……………………………………………………4

1-1联轴器的基本介绍……………………………………………4

1-2联轴器的具体分类……………………………………………6

1-3联轴器的安装维护……………………………………………8

1-4联轴器的动力简介……………………………………………10

第二章设计…………………………………………………^11

2-1设计思路的确定………………………………………………11

2-2设计工艺的拟定………………………………………………11

2-3电动机的选取…………………………………………………14

2-4联轴器的设计…………………………………………………16

2-5螺栓的强度校核………………………………………………19

致谢……………………………………………………………………22

参考文献………………………………………………………………23

第一章托辊的简介和前景

1-1联轴器的基本介绍

联轴器种类繁多，按照被连接两轴的相对位置和位置的变动情况，可以分为：

①固定式联轴器。

主要用于两轴要求严格对中并在工作中不发生相对位移的地方，结构一般较简单，容易制造，且两轴瞬时转速相同，主要有凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器等。

②可移式联轴器。

主要用于两轴有偏斜或在工作中有相对位移的地方，根据补偿位移的方法又可分为刚性可移式联轴器和弹性可移式联轴器。

刚性可移式联轴器利用联轴器工作零件间构成的动连接具有某一方向或几个方向的活动度来补偿，如牙嵌联轴器（允许轴向位移）、十字沟槽联轴器（用来联接平行位移或角位移很小的两根轴）、万向联轴器（用于两轴有较大偏斜角或在工作中有较大角位移的地方）、齿轮联轴器（允许综合位移）、链条联轴器（允许有径向位移）等，弹性可移式联轴器（简称弹性联轴器）利用弹性元件的弹性变形来补偿两轴的偏斜和位移，同时弹性元件也具有缓冲和减振性能，如蛇形弹簧联轴器、径向多层板簧联轴器、弹性圈栓

销联轴器、尼龙栓销联轴器、橡胶套筒联轴器等。

联轴器有些已经标准化。

选择时先应根据工作要求选定合适的类型，然后按照轴的直径计算扭矩和转速，再从有关手册中查出适用的型号，最后对某些关键零件作必要的验算。

分类还包括球笼式万向联轴器圆锥碗簧联轴器SWP、SWC型十字轴式万向联轴器十字包94）

矫正机用十字轴式万向联轴器（JB/T7846.2-95）弹簧管联轴器WS、WSD型十字轴式万向联轴器（JB/T5901-91）

WSH型滑动轴承十字轴式万向联轴器ML型薄膜联轴器（SJ2127-82）SWZ型整体轴承座十字轴式万向联轴器93

联轴器属于机械通用零部件范畴，用来连接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。

在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。

联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。

一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接，是机械产品轴系传动最常用的连接部件。

20世纪后期国内外联轴器产品发展很快，在产品设计时如何从品种甚多、性能各异的各种联轴器中选用能满足机器要求的联轴器，对多数设计人员来讲，始终是一个困扰的问题。

常用联轴器有膜片联轴器，齿式联轴器，梅花联轴器，滑块联轴器，鼓形齿式联轴器，万向联轴器，安全联轴器，弹性联轴器及蛇形弹簧联轴器。

1-2联轴器的具体分类

万向联轴器

万向联轴器有多种结构型式，例如：

十字轴式、球笼式、球叉式、凸块式、球销式、球铰式、球铰柱塞式、三销式、三叉杆式、三球销式、铰杆式等，最常用的为十字轴式，其次为球笼式，万向联轴器的共同特点是角向补偿量较大，不同结构型式万向联轴器两轴线夹角不相同，一般≤5°-45°之间。

万向联轴器利用其机构的特点，使两轴不在同一轴线，存在轴线夹角的情况下能实现所联接的两轴连续回转，并可靠地传递转矩和运动。

万向联轴器最大的特点是具有较大的角向补偿能力，结构紧凑，传动效率高。

在实际应用中根据所传递转矩大小分为重型、中型、轻型和小型。

齿式联轴器

GICL鼓型齿式联轴器

GICLZ鼓形齿式联轴器

GⅡCL鼓形齿式联轴器

GⅡCLZ鼓形齿式联轴器

GCLD鼓型齿式联轴器

TGL尼龙内齿圈联轴器

WG鼓型齿式联轴器

轮胎式联轴器

UL型轮胎式联轴器

LA型轮胎式联轴器

LB型轮胎式联轴器

DL多角形橡胶联轴器

膜片型联轴器

单膜片联轴器G8S，特性：

大扭矩承载、高扭矩刚性和卓越灵敏度；免维护、超强抗油和耐腐蚀性；零回转间隙；体积小巧的联轴器，总长度短；不锈钢膜片补偿角向轴向偏差；顺时针与逆时针回转特性完全相同

双膜片联轴器G8L，特性：

双膜片不锈纲膜片容许偏角，偏心及轴向偏差；免维护、超强抗油和耐腐蚀性；零回转间隙；体积小巧的联轴器，总长度长；不锈钢膜片补偿角向轴向偏差；顺时针与逆时针回转特性完全相同

星形弹性联轴器

XL系列星形弹性联轴器

LXD单法兰星形联轴器

XLS双法兰型星形联轴器

LXZ带制动轮星形联轴器

LXP带制动盘型联轴器

LXT接中间套型联轴器

LXJ接中间轴星形联轴器

LXQ接中间轴球铰联轴器

梅花形弹性联轴器

LM（原ML）梅花联轴器

LMS（原MLS）梅花联轴器

LMD（原MLZ）梅花联轴器

LMZI（MLLI）梅花联轴器

LMZⅡ（MLLⅡ）联轴器

带制动轮梅花形弹性联轴器

弹性套柱销联轴器

标注示例如：

TL6联轴器40X112GB4323-84

具体参数参见GB4323-84

1-3联轴器的安装维护

联轴器外形尺寸，即最大径向和轴向尺寸，必须在机器设备允许的安装空间以内。

应选择装拆方便、不用维护、维护周期长或维护方便、更换易损件不用移动两轴、对中调整容易的联轴器。

大型机器设备调整两轴对中较困难，应选择使用耐久和更换易损件方便的联轴器。

金属弹性元件挠性联轴器一般比非金属弹性元件挠性联轴器的使用寿命长。

需密封润滑和使用不耐久的联轴器，必然增加维护工作量。

对于长期连续运转和经济效益较高的场合，例如我国冶金企业的轧机传动系统高速端，目前普遍采用的是齿式联轴器，齿式联轴器虽然理论上传递转矩大，但必须在润滑和密封良好的条件下才能耐久工作。

且需经常检查密封状况，注润滑油或润滑脂，维护工作量大，增加了辅助工时，减少了有效工作时间，影响生产效益。

国际上工业发达国家，已普通选用使用寿命长、不用润滑和维护的膜片联轴顺取代鼓形齿式联轴器，不仅提高了经济效益，还可净化工作环境。

在轧机传动系统选用我国研制的弹性活销联轴器和扇形块弹性联轴器，不仅具有膜片联轴器的优点，而且缓冲减振效果好，价格更便宜。

1-4联轴器的动力简介

在选择联轴器时应根据选用者各自实际情况和要求，综合考虑上述各种因素，从现有标准联轴器中选取最适合自己需要的联轴器品种、型式和规格。

一般情况下现有的标准联轴器基本可以满足不同工况的需要。

由于动力机的驱动转矩及工作机的负载载矩不稳定，以及由传动零件制造误差引起的冲击和零件不平衡离心管惯性力引起的动载荷，使得传动轴系在变载荷（周期性变载荷及非周期性冲击载荷）下动行产生机械振动，这将影响机械的使用寿命和性能，破坏仪器、仪表的正常工作条件，并对轴系零件造成附加动应力，当总应力或交变应力分别超过允许限制时，会使零件产生破坏或疲劳破坏。

在设计或选用传递转矩和运动用的联轴器时，应进行扭振分析和计算，其目的在于求击轴系的固有频率，以确定动力机的各阶临界转速，从而算出扭振使轴系及传动装置产生的附加载荷和应力。

必要时采用减振缓冲措施，其基本原理是合理的匹配系统的质量、刚度、阻尼及干扰力的大小和频率，使传动装置不在共振区的转速范围内运转，或在运转速度内范围不出现强烈的共振现象。

另一个行之有效的方法是在轴系中采用高柔度的弹性联轴器，简称高弹（性）联轴器，以降低轴系的固有频率，并利用其阻尼特性减小扭振振幅。

第二章设计

2-1联轴器设计思路的确定

联轴器的设计关键在于思路的选取，其中联轴器的尺寸以及螺栓的强度校核是设计的结果，而联轴器的尺寸的选取肯定是和电机的轴有关系的，而螺栓的强度校核又与电机提供的力矩有关，所以总结为第一步是对电机型号的选取，第二部是根据电机轴的尺寸来推导出联轴器的尺寸，第三步是根据电机提供的力矩来对联轴器上的螺栓进行相关的强度校核。

2-2联轴器制造工艺的拟定

1.联轴器材料的确定

刚性联轴器加热温度通常为560~600℃，硬度要求为HRC22~34。

因为调质的目的是得到综合机械性能，所以硬度范围比较宽。

但图纸有硬度要求的，就要按图纸要求调整回火温度，以保证硬度。

如有些轴类零件要求强度高，硬度要求就高；而有些齿轮、带键槽的轴类零件，因调质后还要进行铣、插加工，硬度要求就低些。

关于回火保温时间，视硬度要求和工件大小而定，我们认为，回火后的硬度取决于回火温度，与回火时间关系不大，但必须回透，一般工件回火保温时间总在一小时以上。

Cr能增加钢性联轴器的淬透性，提高钢的强度和回火稳定性，具有优良的机械性能。

截面尺寸大或重要的调质工件，应采用Cr钢。

但Cr钢有第二类回火脆性。

从国外发展趋势看，新一代数控机床为提高生产效率，向着超高速方向发展，采用新型功能部件（电主轴、直线电机等）实现超高速加工。

综上所述，选择无论是硬度还是韧度都较为优秀的45号钢。

在进行调质处理可以得到较为理想的毛坯。

2.联轴器毛坯制造方法的选择

选择毛坯时应该考虑如下几个方面的因素：

（一）零件的生产纲领　大量生产的零件应选择精度和生产率高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机械加工费用的降低来补偿。

如铸件采用金属模机器造型或精密铸造；锻件采用模锻、精锻；选用冷拉和冷轧型材。

单件小批生产时应选择精度和生产率较低的毛坯制造方法。

（二）零件材料的工艺性　例如材料为铸铁或青铜等的零件应选择铸造毛坯；钢质零件当形状不复杂，力学性能要求又不太高时，可选用型材；重要的钢质零件，为保证其力学性能，应选择锻造件毛坯。

（三）零件的结构形状和尺寸　形状复杂的毛坯，一般采用铸造方法制造，薄壁零件不宜用砂型铸造。

一般用途的阶梯轴，如各段直径相差不大，可选用圆棒料；如各段直径相差较大，为减少材料消耗和机械加工的劳动量，则宜采用锻造毛坯，尺寸大的零件一般选择自由锻造，中小型零件可考虑选择模锻件。

（四）现有的生产条件　选择毛坯时，还要考虑本厂的毛坯制造水平、设备条件以及外协的可能性和经济性等。

基于以上考虑，本联轴器采取自由煅件毛坯。

3.联轴器加工工艺

镗孔并检验合格后，就可加工联轴器的键槽，加工是在插床上进行的。

联轴器两侧每边应留0.1mm的余量，以作钳工最后修正用，这中间主要保证加工后的键槽壁能与孔的中心线平行。

对于成批生产的联轴器一般以专门的样板为标准进行铲刮，并用专门的样板进行检验，单件生产的联轴器可进行边装配边修刮的方法以达到准确的配合尺寸。

　　联轴器的端面加工经常是套装在轴上进行的，这是为了使联轴器端面上的榫能准确地与轴中心线同心，在这一加工工序中特别要注意保证联轴器端面与转子轴的垂直，同时应注意对中榫的相互配合是否符合要求。

对于无对中榫的凸缘联轴器，在钻孔后还应该将两个半联轴器套合在一起进行铰孔加工。

2-3电动机的选取

电机选取工业生产中较为常用的Y系列电机中的Y132M-4。

其详细参数为：

型号:

Y132M-4

额定功率/kW:

7.5

铁心长度/mm:

160

气隙长度/mm:

0.4

定子外径/mm:

210

定子内径/mm:

136

定子线规nc-dc:

2-1.06

并联支路数:

1

绕组型式:

单层交叉

节距:

1～9/2～10/18～11

槽数Z1/Z2:

36/32

转动惯量/（kg·m^2）:

0.0296

质量/kg:

81

每槽线数：

35，一路两根φ1.06单层交叉式，跨距1-8

线重6.5kg，定子/转子槽数：

26/26

角接

额定电流15；空载电流5.4

其中轴径为38mm伸出端长度为80mm

2-4联轴器的设计

由于电机伸出轴长只有80mm，故联轴器（单个）长度不能超过80mm。

为传递扭矩考虑，长度L越长越好。

与此同时为了防止摩擦，长度L选取72mm。

由选取的Y132M-4电动机的参数可知，该电动机伸出轴径为38mm，所以d1选择38mm。

根据设计，输出轴轴径为40mm，所以d2选择40mm。

为了能让扭矩充分传递而又不使联轴器转动惯量过大，b选取44mm,D选取140mm。

为了保证联轴器的强度，使联轴器能安全的传递扭矩，D1选取72mm。

查机械设计手册可知电机端联轴器的键槽宽10mm，深3.3mm。

为了能更好更安全的传递扭矩，螺栓越粗越好，而为了生产安全中起到缓冲作用，螺栓直径又不能选得过大，综上考虑螺栓选取M10X1.5X60。

定位为距离圆心52mm。

2-5螺栓的强度校核

所有机械都有动力传动系统，而动力传动中联轴器是十分常见的，在联轴器的传动中，螺栓起到了在正常情况下传递扭矩，在发生事故事起缓冲的作用，因此，校核螺栓的强度是十分必要的。

（1）外力偶矩（转矩）

M=9550P/n

式子中,M为外力偶矩，单位为N*m;P为传递的功率kW，单位为kW;n为轴的转速，单位为r/min,计算得：

T=50N*m此力矩即为轴的传动力矩。

（2）螺栓强度校核

经分析得出凸缘联轴器之间的连接属于铰制孔用螺栓联接，故要对螺栓进行铰制孔用螺栓联接的强度的计算，铰制孔用螺栓联接是将螺栓穿过与被联接件上的铰制孔并与之过渡配合的形式。

其受力方式为：

被联接件上的结合面处螺栓杆受剪切力作用；螺栓杆表面与孔壁间受挤压力的作用，因此，应分别按被联接件的挤压强度和螺栓杆的抗剪强度进行计算，这种联接所受到的预紧力很小，所以在计算中可以不考虑预紧力和螺纹摩擦力矩的影响。

如下图，为受横向载荷的铰制孔螺栓连接结构图：

其中FA’为单个螺栓受到的横向工作载荷，单位N；δ为螺栓杆与孔壁挤压面的最小高度，单位mm；d0为螺栓孔的直径，单位mm；m为受剪面数；[δF]为螺栓或孔壁材料中较弱一方的许用挤压应力，单位为MPa；[т]为螺栓材料的许用切应力，单位为MPa。

经查表得：

[δF]=螺栓联接挤压系数Kjy*抗拉强度σb，其中螺栓链接是为可拆卸不活动的，所以Kjy可取值为1，根据工件材料选择抗拉强度σb为422.5MPa，因此[δF]=螺栓联接挤压系数Kjy*抗拉强度b=422.5MPa，而

<[

]，小于许用挤压应力，达到要求。

经过对机械手册的选取：

螺栓的抗剪强度条件

<[т]=60MPa

经过对螺栓的校核，发现现有螺栓满足要求。

致谢

这次毕业设计胡菡老师的帮助相当给力，这么说吧没有胡菡老师的帮助，这份毕业设计我是无法完成的，这份毕业设计中有很多疑惑，有很多疑惑都是在胡涵老师的指导下解决的。

万分感谢胡菡老师给我们无偿的的帮助！

在这次毕业设计中，发现问题，解决问题的过程让我享受！

毕业设计，是对我们三年来所学知识的综合的检测，更是一个对所学知识的回顾及综合复习的过程。

感谢院系给我足够的时间来完成这次凸缘联轴器的设计，在设计过程中，得到院系相关题目资料的帮助，感谢老师和院系同学对我的帮助，尤其是对担任本次设计的辅导老师表示深深的敬意，在设计过程中遇到的一些困难，在胡老师的帮助下我才能顺利完成了对制动盘地设计，胡老师对我设计过程中出现的疏忽与不足之处提出了批评与修改建议，使我的设计更加地完善。

这次设计由于我知识有限，深知有很多的不足，设计之中难有不足和欠缺之处，恳请大家给予批评与指正！

参考文献

（一）《机械设计手册》杨叔子主编机械工业出版社

（二）《机械设计基础》杨可桢李仲生主编高等教育出版社

（三）《机械设计基础课程设计》孙德志邓子龙主编科学出版社

（四）《工程制图》佟献英韩宝玲主编北京理工大学出版社

（五）《XX文库》百捷公司

（六）《机械制造基础》韩春鸣主编化学工业出版社

（七）《机械设计基础课程设计指导书》陈立德主编高等教育出版社