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1、17-1 联轴器、离合器的类型和应用 17-2 固定式刚性联轴器 17-3 可移动刚性联轴器 17-4 弹性联轴器 17-5 牙嵌式离合器 17-6 摩擦离合器 第17章 联轴器、离合器和制动器 17-7 磁粉离合器 17-8 定向离合器 17-9 制动器 17-1 联轴器、离合器的类型和应用 工作特点：联轴器用于刚性静态联接；而离合器则用 于两轴之间的动态联接。 分类： 弹性联轴器 刚性联轴器 固定式联轴器 移动式联轴器 作用：主要用于将两根轴联接在一起，使它们一起旋 转，并传递扭矩。 联轴器 牙嵌式离合器 离合器 摩擦式离合器 电磁离合器 自动离合器 应用实例：手腕驱动机构、汽车后桥驱动、
2、车辆启停等。 联轴器、离合器大都已经标准化了，可直接选用。 工作条件=选类型 转矩 转速 轴径 =确定型号与规格 计算转矩： Tc=KAT KA为工作情况系数； T为名义转矩 ； 表17-1 工作情况系数KA 工 作 机 原动机为电动机时 发电机、小型通风机、小型离心机 1.3 透平压缩机、木工机械、输送机 1.5 搅拌机、增压机、有飞轮的压缩机 1.7 织布机、水泥搅拌机、拖拉机 1.9 挖掘机、起重机、碎石机、造纸机械 2.3 设计：潘存云 设计：潘存云 17-2 固定式刚性联轴器 结构：半联轴器通过键与轴相联，用螺栓将两个半联 轴器的凸缘联接在一起。 普通凸缘联轴器 绞制孔螺栓 型式：
3、有对中榫的凸缘联轴器 普通凸缘联轴器 -靠铰制孔螺栓对中。 -靠榫头对中。 普通螺栓 对中榫 设计：潘存云 制造与安装要求：半联轴器的凸缘端面应与轴线垂直， 安装时应使两轴精确对中。 90 材料：一般用铸铁、当重载或 V30 m/s时，用铸 钢或锻钢 。 特点：结构简单、使用方便、传递扭矩较大，但不能 缓冲减振 。 应用：用于载荷较平稳的两轴联接 。 设计：潘存云 设计：潘存云 设计：潘存云 设计：潘存云 y x 两轴线的相对位移: 轴向、径向、角度、综合。 17-3 可移动刚性联轴器 由于制造、安装或工作时零件的变形等原因，被联接的两轴不一定度能精确对中，因 此会出现两轴之间的轴向位移、径向
4、位移和角位移，或其组合。 联接特点：构成动联接，具有一个或几个方向的活动度。 能补偿两轴的相对位移。 x y 轴向 如果联轴器没有适应这种相对位移的能力就会在联轴器、轴和轴承中引起附加载荷，甚至引起强烈振动。 设计：潘存云 设计：潘存云 一、齿式联轴器 结构：两个有内齿的外壳，两个有外齿的套筒，两者齿 数相同，外齿做成球形齿顶的腰鼓齿。套筒与轴用键联 接，两外壳用螺栓联接。两端密封，空腔内储存润滑油 。 功用：能补偿轴不对中和偏斜。 工作范围：正常齿：30 腰鼓齿：3 设计：潘存云 设计：潘存云 优点：传递扭矩大、能补偿综合位移。 缺点：结构笨重、造价高。 应用：用于重型传动。 设计：潘存云
5、二、滑块联轴器 结构：两个端面开有径向凹槽的半联轴器，两端各具 有凸榫的中间滑块，且两端榫头互相垂直，嵌入凹槽 中，构成移动副。 工作原理：当两轴存在不对中和偏斜时，滑块将在凹 槽内滑动。 优缺点：结构简单、制造容易。滑块因偏心产生离心 力和磨损，并给轴和轴承带来附加动载荷。 适用范围：30, y0.04d，v300 r/min y 设计：潘存云 设计：潘存云 三、万向联轴器 作用：用于传递两相交轴之间的动力和运动，而且在 传动过程中，两轴之间的夹角还可以改变。共轴、 有夹角 应用：广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。 单万向联轴器 设计：潘存云 设计：潘存云 vA1 = r1 结构特点：两
6、传动轴末端各有一个叉形支架，用铰链 与中间的“十字形”构件相联，“十字形”构件的中心位 于两轴交点处， 运动分析： 两轴平均传动比为1，但 瞬时传动比是动态变化的 。 在图示位置I, 以轴1为参考 系，对A点有 ： 以轴2为参考系，对A点有 ：v A2 = r2 A 2 A 1 B r r = r cos 2 显然有 ： vA1 = vA2 =045 轴间角为 ： 设计：潘存云 r” 其它位置： 代入得： 1 B B A 2 在图示位置II, 以轴2为参考 系，对B点有 ： vB2 = r”2 以轴1为参考系，对B点有 ： vB1 = r”1= 1 r cos 同样有 ： vB1 = vB2
7、r 代入得：2=1 cos 2 1 =”2 1 1 cos 1cos 2 1 =cos2 设计：潘存云 设计：潘存云 2.双万向铰链机构 将两个单万向铰链机构串联使用，构成双万向铰链机构。 安装要求： 主动、从动、中间三轴共面； 主动轴、从动轴的轴线与中间轴的轴线之间的夹 角应相等； 中间轴两端的叉面应在同一平面内。 C 2 1 21 C 为了消除从动轴变速转动的缺点，常 设计：潘存云 设计：潘存云 3. 小型双万向联轴器 结构如图所示，通常采用合金钢制造。 A A A-A A A A A 模型演示 设计：潘存云 设计：潘存云 一、弹性套柱销联轴器 17-4 弹性联轴器 结构特点：外观与凸缘联
8、轴器相似，用带橡胶弹性套 的柱销联接两个半联轴器。 预留安装空间以便与更换橡胶套 A 预留间隙以补偿 轴向位移。 c 圆柱孔 圆锥孔 设计：潘存云 二、弹性柱销联轴器 结构：用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔 中。 尼龙销 挡板 cc销与挡板之 间留有间隙 结构简单、更换柱销方便。 特点：上述两种联轴器的动力通过弹性 元件传递，缓和冲击、吸收振动。 应用：适用于正反向变化多，启动 频繁的高速轴。 适用范围：-12t60， v8000 r/min 能补偿较大的轴向位移，并允 许微量的径向位移和角位移。 两种柱销 设计：潘存云 三、轮胎式弹性联轴器 结构：中间为橡胶制成的轮胎环，用止退垫板与
9、半联 轴器联接。 特点：结构简单、易于变形。允 许较大的综合hdv x位移。 应用：适用于启动频繁、正反向 运转、有冲击振动、有较大轴向 位移、潮湿多尘的场合。 适用范围： 512， x0.02D y0.01D， n5000 r/min 轮胎环 D 止退垫板 设计：潘存云 17-5 牙嵌式离合器 结构：由端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环组成。 固定套筒活动套筒 滑环 对中环 工作原理： 利用操纵杆移动滑环，实现两套筒的结合与分离。 牙型 3040 28 28 60 三角形 梯 形 锯齿形 -传递中小转矩、牙数为1660 -传递较大转矩、牙数为315 梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。 锯齿形
10、只能单向工作。反转时具有较大的轴向分力，会迫使离合器自行分离。 制造要求：各牙应精确等分，以使载荷均匀分布。 特点：结构简单、外廓尺寸小、能传递较大的转矩。 材料： 低碳合金钢：20Cr 、 20MnB。 渗碳淬火后牙面硬度：5662 HRC; 中碳合金钢：40Cr 、 45MnB。 表面淬火后牙面硬度：4858 HRC; 承载能力：取决于齿根的弯曲强度: hKAT zWD0 b= b 2KAT zD0ah p = p W-齿根弯曲截面系数；D0-牙平均直径；a-牙的宽度。 D0 a h式中：h为牙齿高度；z为牙齿数； 设计：潘存云 17-6 摩擦离合器 1 2 3 一、单片式圆盘摩擦离合器
11、摩擦扭矩: Tmax=Fa f Rf 结构：由固定圆盘1、活动圆盘2、滑环组成。 工作原理：移动滑环，可实现两圆盘的结合与分离，靠 摩擦力带动从动轴转动。 缺点：结合过程中不可避免出现打滑 ，引起磨损和发热； 2.过载时打滑，起保护作用； 3.结合平稳、冲击和振动小。 优点： 1.在任何转速条件下两轴都 可以进行结合； Fa 2 1 3 Fa Rf 设计：潘存云 主动摩擦片 杠杆滑环 工作原理：移动滑环 ，通过杠杆作用，压 紧或放松磨擦片，来 实现两轴的结合与分 离。 调整螺母被动摩擦片 二、多片式圆盘摩擦离合器 结构特点： 多个摩擦片叠加在一起； 摩擦片材料：淬火钢片、压制石棉片。 摩擦片数
12、量z传递扭矩T 但z过大将使各层间压力不均匀，一般取: z=1215 摩擦扭矩:Tmax= z Fa f Rf z Fa f (D1 +D2) = 4 KA T 4 Fa p = (D1 +D2) 表面压强:p D1 D2 有润滑剂 无润滑剂 p/ MPa 表17-2 常用摩擦片材料的 f 和 p 摩擦片材料 f 圆盘摩擦离合器 铸铁铸铁或钢 0.050.06 0.15 0.2 0.250.30 淬火钢淬火钢 0.050.06 0.18 0.60.8 青铜钢或铸铁 0.08 0.17 0.18 0.40.5 压制石棉钢或铸铁 0.12 0.3 0.5 0.200.30 对于频繁启动的离合器，可
13、将表中p降低1530%。 类型 反应敏捷，但摩擦片易磨损。 油式磨擦离合器 干式磨擦离合器 磨损轻微、寿命长、并能 在繁重的条件下运转。 设计：潘存云 设计：潘存云 离合器的操纵方式 机械力 电磁力 气动力 液压力 810 三、圆锥式摩擦离合器 结构：锥台表面为摩擦接触面。 优点：由于采用了槽面摩擦原理 ，因此只需要很小的操纵力即能 使离合器传递较大的转矩。 缺点： 径向尺寸较大，不如多盘式紧凑。 设计：潘存云 17-7 磁粉离合器 结构：由转子轴、左右轮辐、励磁线圈、磁粉等组成。 工作原理：通电后磁粉被磁化，彼此相互吸引聚集，依 靠磁粉的结合力以及磁粉与两工作面之间的摩擦力拉传 递转矩。 输
14、出 磁粉性能要求： 导磁率高、剩磁小、流 动性好、耐磨、耐热、 不烧结性。 输入 磁粉材料： 铁钴镍、铁钴钒等合金粉，加入少量二硫化钼。 形状为球形或椭球形，颗粒直径为：2070 m。 优点： 1）励磁电流 I 与转矩T呈线性关系、转矩调节简单而 且精确，调节范围宽。 2) 可用作恒张力控制，是造纸机、纺织机、印刷机、 绕线机等的理想装置。 3) 若将主动件固定，则可作制动器使用。 缺点：相对而言比较笨重。 4) 操纵方便、离合平稳、工作可靠。 设计：潘存云 当外环反向转动时，则带动滚 柱克服弹簧力而滚到楔形空间 的宽敞位置，离合器处于分离 状态。 结构：由星轮、外环、滚柱、弹簧推杆等零件组成。 工作原理： 当外环逆时钟转动时，以摩擦 力带动滚柱向前滚动，进一步 楔紧内外接触面，从而驱动星 轮一起旋转。 一、滚柱式定向离合器 17-8 定向离合器 滚柱在弹簧推杆作用下处于半楔紧状态。 设计：潘存云 结构：由内环、外环、楔块、支撑环、拉簧等零件组成。 二、楔块式定向离合器 优点：楔块曲率半径大，装 入数量多，相同尺寸时传递 的转矩更大。 缺点：高速运转时有较大磨 损，
