第13章 聯(lián)軸器、離合器和制動器

1、機(jī)械設(shè)計(jì)第13章 聯(lián)軸器、離合器、制動器 看懂聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)圖；看懂聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)圖；o 掌握常用聯(lián)軸器的類型、特點(diǎn)掌握常用聯(lián)軸器的類型、特點(diǎn) 聯(lián)軸器已標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)會選用；聯(lián)軸器已標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)會選用；o 聯(lián)軸器聯(lián)軸器用來聯(lián)接兩根軸，傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩，機(jī)器運(yùn)用來聯(lián)接兩根軸，傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離。轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離。o 離合器離合器在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可根據(jù)需要使兩軸隨時(shí)接合在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可根據(jù)需要使兩軸隨時(shí)接合或分離?；蚍蛛x。o 制動器制動器是用來降低機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)速度或停止機(jī)械的運(yùn)是用來降低機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)速度或停止機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)下一頁下一頁概述概述（聯(lián)軸器、離合器、制動器的區(qū)別）（聯(lián)軸器、離合器、制動器

2、的區(qū)別）13.1 聯(lián)軸器聯(lián)軸器普通聯(lián)軸器的分類普通聯(lián)軸器的分類 一一. .剛性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器：不能補(bǔ)償兩軸間的相對位移。：不能補(bǔ)償兩軸間的相對位移。 無減振緩沖能力，要求兩軸對中性好。無減振緩沖能力，要求兩軸對中性好。o 凸緣聯(lián)軸器；凸緣聯(lián)軸器；o 套筒聯(lián)軸器：套筒聯(lián)軸器：o 十字軸萬向聯(lián)軸器：十字軸萬向聯(lián)軸器：o 滑塊聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器o 彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器o 彈性柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器二二. .撓性聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器：依靠元件能夠補(bǔ)償兩軸間的相對位：依靠元件能夠補(bǔ)償兩軸間的相對位移。有減振緩沖能力。移。有減振緩沖能力。三三.安全聯(lián)軸器安全聯(lián)軸器：具有安全保護(hù)作用具有安全保護(hù)作

3、用。下一頁下一頁一一.剛性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器：不能補(bǔ)償兩軸間的相對位移。：不能補(bǔ)償兩軸間的相對位移。o 凸緣聯(lián)軸器：結(jié)構(gòu)簡單、成本低、凸緣聯(lián)軸器：結(jié)構(gòu)簡單、成本低、 可傳遞較大的轉(zhuǎn)矩可傳遞較大的轉(zhuǎn)矩下一頁下一頁5套筒聯(lián)軸器：套筒聯(lián)軸器：下一頁下一頁o 凸緣聯(lián)軸器：安全聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器：安全聯(lián)軸器7夾殼聯(lián)軸器夾殼聯(lián)軸器圖圖13-1 兩軸軸線的相對位移兩軸軸線的相對位移二二. 撓性聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器：可在一定程度上補(bǔ)償兩軸間的某：可在一定程度上補(bǔ)償兩軸間的某種位移種位移。xyyx下一頁下一頁2.有彈性元件的撓性聯(lián)軸器有彈性元件的撓性聯(lián)軸器o 彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器o 彈性柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)

4、軸器o 星形彈性聯(lián)軸器星形彈性聯(lián)軸器o 輪胎式聯(lián)軸器輪胎式聯(lián)軸器1.無彈性元件的撓性聯(lián)軸器無彈性元件的撓性聯(lián)軸器o 滑塊聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器o 齒式聯(lián)軸器齒式聯(lián)軸器o 滾子鏈聯(lián)軸器滾子鏈聯(lián)軸器o 十字軸萬向聯(lián)軸器十字軸萬向聯(lián)軸器種類種類下一頁下一頁下一頁下一頁圖13-6下一頁下一頁下一頁下一頁萬向聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器作用：作用：用于傳遞兩相交軸之間的動力和運(yùn)動，而且在用于傳遞兩相交軸之間的動力和運(yùn)動，而且在傳動過程中，兩軸之間的夾角還可以改變。傳動過程中，兩軸之間的夾角還可以改變。共軸、 有夾角應(yīng)用：應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)床等機(jī)械傳動系統(tǒng)中。廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)床等機(jī)械傳動系統(tǒng)中。1 1）單萬向聯(lián)軸器

5、）單萬向聯(lián)軸器下一頁下一頁2）雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)）雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)將兩個(gè)單萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)串聯(lián)使用，構(gòu)成雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)。將兩個(gè)單萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)串聯(lián)使用，構(gòu)成雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)。安裝要求：安裝要求：主動、從動、中間三軸共面；主動、從動、中間三軸共面；主動軸、從動軸的軸線與中間軸的軸線之間的夾主動軸、從動軸的軸線與中間軸的軸線之間的夾 角應(yīng)相等；角應(yīng)相等；中間軸兩端的叉面應(yīng)在同一平面內(nèi)。中間軸兩端的叉面應(yīng)在同一平面內(nèi)。21C21C為了消除從動軸變速轉(zhuǎn)動的缺點(diǎn)，常下一頁下一頁3） 小型雙萬向聯(lián)軸器小型雙萬向聯(lián)軸器 結(jié)構(gòu)如圖所示，通常采用合金鋼制造。結(jié)構(gòu)如圖所示，通常采用合金鋼制造。AAA-AAA應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例下一

6、頁下一頁1）彈性套柱銷聯(lián)軸器）彈性套柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：外觀與凸緣聯(lián)軸器相似，用帶橡膠彈性套外觀與凸緣聯(lián)軸器相似，用帶橡膠彈性套的柱銷聯(lián)接兩個(gè)半聯(lián)軸器。的柱銷聯(lián)接兩個(gè)半聯(lián)軸器。預(yù)留安裝空間以便與更換橡膠套預(yù)留安裝空間以便與更換橡膠套 A預(yù)留間隙以補(bǔ)償預(yù)留間隙以補(bǔ)償軸向位移。軸向位移。c圓柱孔圓柱孔圓錐孔圓錐孔下一頁下一頁2）彈性柱銷聯(lián)軸器）彈性柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：用尼龍制成的柱銷置于兩個(gè)半聯(lián)軸器凸緣的孔用尼龍制成的柱銷置于兩個(gè)半聯(lián)軸器凸緣的孔中。中。尼龍銷尼龍銷擋板擋板cc銷與銷與擋板之擋板之間留有間隙間留有間隙結(jié)構(gòu)簡單、更換柱銷方便。結(jié)構(gòu)簡單、更換柱銷方便。特點(diǎn)：特點(diǎn)：上述兩種聯(lián)

7、軸器的動力通過彈性上述兩種聯(lián)軸器的動力通過彈性元件傳遞，緩和沖擊、吸收振動。元件傳遞，緩和沖擊、吸收振動。應(yīng)用：應(yīng)用：適用于正反向變化多，啟適用于正反向變化多，啟動動 頻繁的高速軸。頻繁的高速軸。適用范圍：適用范圍：-12-12t t660 0， v8000 r/minv8000 r/min 能能補(bǔ)償較大的軸向位移，并補(bǔ)償較大的軸向位移，并允許微量的徑向位移和角位允許微量的徑向位移和角位移。移。兩種柱銷下一頁下一頁四 聯(lián)軸器的選擇一一. 根據(jù)工作情況和經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，選擇類型根據(jù)工作情況和經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，選擇類型o 1.載荷：載荷：T大小、性質(zhì)（平穩(wěn)、沖擊）；大小、性質(zhì)（平穩(wěn)、沖擊）；o 2.

8、工作轉(zhuǎn)速：工作轉(zhuǎn)速：n；o 3.精度：位移的大小和方向精度：位移的大小和方向二二. 確定聯(lián)軸器的型號（尺寸大小）確定聯(lián)軸器的型號（尺寸大?。﹐ 扭矩扭矩 T 大小；大?。籵 工作轉(zhuǎn)速工作轉(zhuǎn)速 n；o 調(diào)整軸孔直徑尺寸和形狀調(diào)整軸孔直徑尺寸和形狀。9550TnPKTKTAAca下一頁下一頁一、離合器的功用、分類及基本要求一、離合器的功用、分類及基本要求o 自學(xué)：要求看懂結(jié)構(gòu)圖自學(xué)：要求看懂結(jié)構(gòu)圖o 分類：操縱離合器分類：操縱離合器（機(jī)械，液動，氣動，電磁）（機(jī)械，液動，氣動，電磁） 自控離合器自控離合器（離心，超越，安全）（離心，超越，安全）o 離合器用來聯(lián)接兩根軸，傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)離合器用來聯(lián)接兩

9、根軸，傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸可以接合或分離。矩，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸可以接合或分離。下一頁下一頁13.2 離合器1 1. 牙嵌式離合器牙嵌式離合器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：由端面帶牙的固定套筒、活動套筒、對中環(huán)組成。由端面帶牙的固定套筒、活動套筒、對中環(huán)組成。 工作原理：工作原理： 利用操縱桿移動滑環(huán)，實(shí)現(xiàn)兩套筒的結(jié)合與分離。利用操縱桿移動滑環(huán)，實(shí)現(xiàn)兩套筒的結(jié)合與分離。 固定套筒固定套筒活動套筒活動套筒滑環(huán)滑環(huán)對中環(huán)對中環(huán)下一頁下一頁牙型牙型303040402 28 82 28 86060三角形三角形梯梯 形形鋸齒形鋸齒形-傳遞中小轉(zhuǎn)矩、牙數(shù)為傳遞中小轉(zhuǎn)矩、牙數(shù)為1660-傳遞較大轉(zhuǎn)矩、牙數(shù)為傳遞較大轉(zhuǎn)矩、

10、牙數(shù)為315梯形牙可以補(bǔ)償磨損后的牙側(cè)間隙。梯形牙可以補(bǔ)償磨損后的牙側(cè)間隙。鋸齒形只能單向工作。鋸齒形只能單向工作。反轉(zhuǎn)時(shí)具有較大的軸向分力，會迫使離合器自行分離。制造要求制造要求：各牙應(yīng)精確等分，以使載荷均勻分布。各牙應(yīng)精確等分，以使載荷均勻分布。下一頁下一頁特點(diǎn)：特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、外廓尺寸小、能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。結(jié)構(gòu)簡單、外廓尺寸小、能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。材料：材料：低碳合金鋼：低碳合金鋼：20Cr 、 20MnB。滲碳淬火后牙面滲碳淬火后牙面硬度：硬度：5662 HRC;中碳合金鋼：中碳合金鋼：40Cr 、 45MnB。表面淬火后牙面表面淬火后牙面硬度：硬度：4858 HRC;承載能力：承載能力

11、：取決于齒根的彎曲強(qiáng)度取決于齒根的彎曲強(qiáng)度:hKATzWD0b b= = b b 2KATzD0ah p = = p W-齒根彎曲截面系數(shù)；齒根彎曲截面系數(shù)；D0-牙平均直徑；牙平均直徑；a-牙的寬度。牙的寬度。D0ah式中：式中：h為牙齒高度；為牙齒高度；z為牙齒數(shù)；為牙齒數(shù)；下一頁下一頁2. 摩擦離合器摩擦離合器1231 1）單片式圓盤）單片式圓盤摩擦離合器摩擦離合器摩擦扭矩摩擦扭矩: Tmax=Fa f Rf結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由固定圓盤由固定圓盤1、活動圓盤、活動圓盤2、滑環(huán)組成。、滑環(huán)組成。 工作原理：工作原理：移動滑環(huán)，可實(shí)現(xiàn)兩圓盤的結(jié)合與分離，靠移動滑環(huán)，可實(shí)現(xiàn)兩圓盤的結(jié)合與分離，靠摩擦

12、力帶動從動軸轉(zhuǎn)動。摩擦力帶動從動軸轉(zhuǎn)動。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：結(jié)合過程中不可避免出結(jié)合過程中不可避免出現(xiàn)打滑，引起磨損和發(fā)熱；現(xiàn)打滑，引起磨損和發(fā)熱； 2.2.過載時(shí)打滑，起保護(hù)作用；過載時(shí)打滑，起保護(hù)作用； 3.3.結(jié)合平穩(wěn)、沖擊和振動小。結(jié)合平穩(wěn)、沖擊和振動小。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 1.1.在任何轉(zhuǎn)速條件下兩軸都在任何轉(zhuǎn)速條件下兩軸都可以進(jìn)行結(jié)合；可以進(jìn)行結(jié)合；FaRf213Fa下一頁下一頁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：多個(gè)摩擦片疊加在一起；多個(gè)摩擦片疊加在一起；主動摩擦片主動摩擦片杠桿杠桿滑環(huán)滑環(huán)工作原理：工作原理：移動滑移動滑環(huán)，通過杠桿作用，環(huán)，通過杠桿作用，壓緊或放松磨擦片，壓緊或放松磨擦片，來實(shí)現(xiàn)兩軸的結(jié)

13、合與來實(shí)現(xiàn)兩軸的結(jié)合與分離。分離。 調(diào)整螺母調(diào)整螺母被動摩擦片被動摩擦片2 2）多片式圓盤）多片式圓盤摩擦離合器摩擦離合器下一頁下一頁摩擦片材料：摩擦片材料：淬火鋼片、壓制石棉片。淬火鋼片、壓制石棉片。 摩擦片數(shù)量摩擦片數(shù)量z z傳遞扭矩傳遞扭矩T 但但z z過大將使各層間壓力不均勻，一般取過大將使各層間壓力不均勻，一般取: : z=1215摩擦扭矩摩擦扭矩:Tmax= z Fa f Rfz Fa f (D1 +D2)=4 KA T4 Fap =(D1 +D2)表面壓強(qiáng)表面壓強(qiáng):p D1D2下一頁下一頁有潤滑劑有潤滑劑 無潤滑劑無潤滑劑 p/ MPa表表 常用摩擦片材料的常用摩擦片材料的 f

14、和和 p 摩擦片材料摩擦片材料 f 圓盤摩擦離合器圓盤摩擦離合器鑄鐵鑄鐵鑄鐵或鋼鑄鐵或鋼 0.050.06 0.15 0.2 0.250.30淬火鋼淬火鋼淬火鋼淬火鋼 0.050.06 0.18 0.60.8青銅青銅鋼或鑄鐵鋼或鑄鐵 0.08 0.17 0.18 0.40.5壓制石棉壓制石棉鋼或鑄鐵鋼或鑄鐵 0.12 0.3 0.5 0.200.30對于頻繁啟動的離合器，可將表中對于頻繁啟動的離合器，可將表中p降低降低1530%。類型類型反應(yīng)敏捷，但摩擦片易磨損。反應(yīng)敏捷，但摩擦片易磨損。油式摩擦離合器油式摩擦離合器干式摩擦離合器干式摩擦離合器磨損輕微、壽命長、并能磨損輕微、壽命長、并能 在繁

15、重的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)。在繁重的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)。下一頁下一頁離合器的操縱方式離合器的操縱方式機(jī)械力機(jī)械力電磁力電磁力氣動力氣動力液壓力液壓力810 3 3）圓錐式）圓錐式摩擦離合器摩擦離合器結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：錐臺表面為摩擦接觸面。錐臺表面為摩擦接觸面。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：由于采用了槽面摩擦原理，由于采用了槽面摩擦原理，因此只需要很小的操縱力即能使因此只需要很小的操縱力即能使離合器傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。離合器傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：徑向尺寸較大，不如多盤式緊湊。徑向尺寸較大，不如多盤式緊湊。下一頁下一頁磁粉材料：磁粉材料：鐵鈷鎳、鐵鈷釩等合金粉，加入少量二硫化鉬。鐵鈷鎳、鐵鈷釩等合金粉，加入少量二硫化鉬。 形狀為球形或橢球

16、形，顆粒直徑為：形狀為球形或橢球形，顆粒直徑為：2070 m。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1) 勵磁電流勵磁電流 I 與轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩T呈線性關(guān)系、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)簡單而呈線性關(guān)系、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)簡單而且精確，調(diào)節(jié)范圍寬。且精確，調(diào)節(jié)范圍寬。 2) 可用作恒張力孔制，是造紙機(jī)、紡織機(jī)、印刷機(jī)、可用作恒張力孔制，是造紙機(jī)、紡織機(jī)、印刷機(jī)、繞線機(jī)等的理想裝置。繞線機(jī)等的理想裝置。 3) 若將主動件固定，則可作制動器使用。若將主動件固定，則可作制動器使用。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：相對而言比較笨重相對而言比較笨重。 4) 操縱方便、離合平穩(wěn)、工作可靠。操縱方便、離合平穩(wěn)、工作可靠。 下一頁下一頁當(dāng)外環(huán)反向轉(zhuǎn)動時(shí)，則帶動滾當(dāng)外環(huán)反向轉(zhuǎn)動時(shí)，則帶

17、動滾柱克服彈簧力而滾到楔形空間柱克服彈簧力而滾到楔形空間的寬敞位置，離合器處于分離的寬敞位置，離合器處于分離狀態(tài)。狀態(tài)。結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由星輪、外環(huán)、滾柱、彈簧推桿等零件組成。由星輪、外環(huán)、滾柱、彈簧推桿等零件組成。工作原理：工作原理：當(dāng)外環(huán)逆時(shí)鐘轉(zhuǎn)動時(shí)，以摩擦當(dāng)外環(huán)逆時(shí)鐘轉(zhuǎn)動時(shí)，以摩擦力帶動滾柱向前滾動，進(jìn)一步力帶動滾柱向前滾動，進(jìn)一步楔緊內(nèi)外接觸面，從而驅(qū)動星楔緊內(nèi)外接觸面，從而驅(qū)動星輪一起旋轉(zhuǎn)。輪一起旋轉(zhuǎn)。 1）滾柱式定向離合器）滾柱式定向離合器 3. 定向離合器定向離合器滾柱在彈簧推桿作用下處于半楔緊狀態(tài)。滾柱在彈簧推桿作用下處于半楔緊狀態(tài)。下一頁下一頁結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由內(nèi)環(huán)、外環(huán)、楔塊、支撐

18、環(huán)、拉簧等零件組成。由內(nèi)環(huán)、外環(huán)、楔塊、支撐環(huán)、拉簧等零件組成。2）楔塊式定向離合器）楔塊式定向離合器 工作原理：工作原理：內(nèi)外環(huán)工作面都為圓形，整圈拉簧壓著楔塊始終與內(nèi)內(nèi)外環(huán)工作面都為圓形，整圈拉簧壓著楔塊始終與內(nèi)環(huán)接觸，并力圖使楔塊繞自身作逆時(shí)鐘方向偏擺。當(dāng)環(huán)接觸，并力圖使楔塊繞自身作逆時(shí)鐘方向偏擺。當(dāng)外環(huán)順時(shí)鐘方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，楔塊克服彈簧力而作順時(shí)鐘外環(huán)順時(shí)鐘方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，楔塊克服彈簧力而作順時(shí)鐘方向擺動，從而在內(nèi)外環(huán)間越楔越緊，離合器處于結(jié)方向擺動，從而在內(nèi)外環(huán)間越楔越緊，離合器處于結(jié)合狀態(tài)。反向時(shí)斜塊松開而成分離狀態(tài)。合狀態(tài)。反向時(shí)斜塊松開而成分離狀態(tài)。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：楔塊曲率半徑大，裝楔塊曲率半徑大，裝入數(shù)量多，相同尺寸時(shí)傳遞入數(shù)量多，相同尺寸時(shí)傳遞的轉(zhuǎn)矩更大。的轉(zhuǎn)矩更大。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有較大磨高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有較大磨損，壽命較低。損，壽命較低。下一頁下一頁4.4.安全離合器安全離合器圖圖13-26下一頁下一頁下一頁下一頁13.3 制動器制動器1、制動器的功用、分類及基本要求、制動器的功用、分類及基本要求圖圖13-27下