1、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 指导教师 2013 年 10 月 20 日武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 2 -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
2、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：Coupling is used to join two axis in different institutions（The driving shaft and driven shaft）Rotate to make joint tor
3、que of mechanical parts. In the overloaded power transmission, Some coupling and buffer, vibration and enhance the role of shaft system dynamic 武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 3 -performance. Coupling is indispensable component in the industry, so to speak. Is widely used in industrial production
4、, the flange coupling. The type coupling has a simple structure, low cost, can transfer bigger torque characteristics. At low rotational speed, no impact, axial rigidity is large, wide application of neutral good occasion.This design is based on the motor and the reference standard parts GY5 Y132M -
5、 4, GYS5, GYH5 designed. Its content mainly includes the YLD type coupling design, check, and 2 d CAD drawing, 3 d UG part drawing and assembly drawing CAD, manufacturing process card and so on. This designer, design omissions errors all hope is burke, pointed out that I really appreciate.Keywords：F
6、lange coupling industrial machine part motor武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 4 -目录第一章 绪论 41-1 联轴器的基本介绍 41-2 联轴器的具体分类 61-3 联轴器的安装维护 81-4 联轴器的动力简介 10第二章 设计 112-1 设计思路的确定 112-2 设计工艺的拟定 112-3 电动机的选取 142-4 联轴器的设计 162-5 螺栓的强度校核 19致谢 22参考文献 23武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 5 -第 一 章 托 辊 的 简 介 和 前 景1-1
7、 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：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。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
8、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、武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 6 -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
9、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。武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 7 -一般动力机大都借助于联轴器与工作机
10、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。武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 8 -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
11、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GCL 鼓形齿式联轴器GCLZ 鼓形齿式联轴器武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 9 -GCLD 鼓型齿式联轴器TGL 尼龙内齿圈联轴器WG
12、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 ；顺时针与武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 10 -逆时针回转特性完全相同星形弹性
13、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)梅花联轴器武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 11 -LMZ(MLL)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 GB4323-841-3 联 轴 器 的 安 装
14、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武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 12 -联轴器，齿式联轴器虽然理论上传递转矩大，但必须在
15、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。武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 13 -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
16、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
17、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。武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 14 -武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 15 -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
18、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
19、联轴器加热温度通常为 560600，硬度要求为HRC2234。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。武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 16 -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
20、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
21、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，可武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 17 -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
22、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武汉软件工程职业学院 机械工程学院机
23、械制造及其自动化 1106 班- 18 -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武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 19 -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
24、路数: 1绕组型式: 单层交叉节距: 19/210/1811槽数 Z1/Z2: 36/32转动惯量/(kgm2): 0.0296质量/kg: 81每槽线数：35，一路两根 1.06 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武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 20 -其 中 轴 径 为 38mm 伸 出 端 长 度 为 80mm武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 21 -2-4 联 轴 器 的 设 计由 于 电 机 伸 出 轴 长 只 有 80mm， 故 联 轴 器
25、 （ 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 止武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 22 -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
26、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 机武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 23 -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
27、圆 心 52mm。武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 24 -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
28、 kW， 单位 为 kW;n 为 轴 的 转 速 ， 单 位 为 r/min,计 算 得 ： T=50 N*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 。武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 25 -其 受
29、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 ：武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 26 -
30、其中 FA为单个螺栓受到的横向工作载荷，单位 N； 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；F为螺栓或孔壁材料中较弱一方的许用挤压应力，单位为 MPa；为螺栓材料的许用切应力，单位为 MPa。经查表得：F=螺栓联接挤压系数 Kjy*抗拉强度 b，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 b 为 422.5MPa，因此F =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=60MPa武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械
31、制造及其自动化 1106 班- 27 -经过对螺栓的校核，发现现有螺栓满足要求。武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 28 -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
32、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！武汉软件工程职业学院 机械工程学院机械制造及其自动化 1106 班- 29 -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) 百度文库 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
