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1、第9章联轴器 离合器 教学基本要求 1 掌握常用联轴器的结构 工作原理 特点和选用原则 2 了解常用离合器的结构 工作原理 特点和选择 重点与难点 联轴器的特性与选择 联轴器和离合器是机械传动中常用的重要部件 它们主要用来连接轴与轴 有时也连接轴与其它回转零件 使之一起转动并传递运动和转矩 9 1概述 联轴器 用于将两轴连接在一起 机器运转时两轴不能分离 只有在机器停车时才可将两轴分离 离合器 在机器运转过程中 可使两轴随时接合或分离的一种装置 它可用来操纵机器传动的断续 以便进行变速或换向 1 电动机2 5 联轴器3 制动器4 减速器6 卷筒7 轴承8 机架 联轴器的应用 电动绞车 离合器的
2、应用 制造瓦棱纸设备的涂胶棍 联轴器和离合器的类型很多 大都已标准化 因此设计时可根据工作要求 查阅有关手册 样本 选择合适的类型及型号 必要时对其中主要零件进行校核计算 9 2联轴器9 2 1联轴器的种类和特性 根据对各种相对位移有无补偿能力 即能否在发生相对位移条件下保持连接的功能 不产生附加应力 联轴器可分为刚性联轴器 无补偿能力 和挠性联轴器 有补偿能力 两大类 挠性联轴器又可按是否具有弹性元件分为无弹性元件挠性联轴器和有弹性元件挠性联轴器两个类别 不能补偿两轴间的相对位移 无减振缓冲能力 要求两轴对中性好 凸缘联轴器 套筒联轴器 夹壳联轴器 1 刚性联轴器 1 凸缘联轴器 铰制孔用螺
3、栓联接 依靠螺栓的抗剪切能力传递扭矩 普通螺栓联接 依靠两半联轴器结合面上摩擦力传递扭矩 凸缘联轴器对中精度可靠 传递转矩较大 但要求两轴同轴度好 主要用于载荷平稳的联接中 2 套筒联轴器 这种联轴器构造简单 制造容易 径向尺寸小 但对两轴的轴线偏移无补偿作用 多用于两轴严格对中 工作平稳 无冲击的场合 3 夹壳联轴器 夹壳联轴器 这种联轴器在装拆时不用移动轴 所以使用起来很方便 夹壳材料一般为铸铁 少数用钢 中小尺寸的夹壳联轴器主要依靠夹壳与轴之间的摩擦力来传递转矩 大尺寸的夹壳联轴器主要用键传递转矩 为了改善平衡状况 螺栓应正 倒相间安装 夹壳联轴器主要用于低速 外缘速度v 5m s 超过
4、5m s时需进行平衡检验 挠性联轴器又可分为无弹性元件挠性联轴器和有弹性元件挠性联轴器 前一类只具有补偿两轴线相对位移的能力 但不能缓冲减振 常见的有齿轮联轴器 滚子链联轴器 滑块联轴器和万向联轴器等 后一类因含有弹性元件 除具有补偿两轴线相对位移的能力外 还具有缓冲和减振作用 但传递的转矩因受到弹性元件强度的限制 一般不及无弹性元件挠性联轴器 常见的有弹性套柱销联轴器 弹性柱销联轴器 轮胎式联轴器等 2 挠性联轴器 依靠元件能够补偿两轴间的相对位移 十字滑块联轴器 万向联轴器 齿轮联轴器 滚子链联轴器 1 无弹性元件的挠性联轴器 1 十字滑块联轴器 1 3 半联轴器2 中间圆盘 十字滑块联轴
5、器属于挠性联轴器 由两个端面上开有凹型槽的半联轴器和两面带有凸牙的中间盘组成 凸牙可在凹槽中滑动 可以补偿安装及运转时两轴间的相对位移 主要用于用于转速n小于250r min 轴的刚度较大 低速且无剧烈冲击处 2 万向联轴器 十字轴式万向联轴器 由两个叉形接头 一个中间联接件和轴组成 属于一个可动的联接 且允许两轴间有较大的夹角 夹角 可达35 45 结构紧凑 维护方便 广泛应用于汽车 多头钻床等机器的传动系统 3 齿轮联轴器 1 5 半联轴器2 4 外壳3 油孔6 密封圈7 螺栓连接 齿轮联轴器由两个带有内齿及凸缘的外套筒和两个带有外齿的内套筒组成 依靠内外齿相啮合传递扭矩 齿轮的齿廓曲线为
6、渐开线 啮合角为20 这类联轴器能传递很大的转矩 并允许有较大的偏移量 安装精度要求不高 但质量较大 成本较高 齿轮啮合处需要润滑 结构较复杂 在重型机器和起重设备中应用较广 4 滚子链联轴器 联轴器是利用一条公用的双排链同时与两个齿数相同的并列链轮啮合来实现两半联轴器的联接 滚子链联轴器的特点是 结构简单 尺寸紧凑 质量小 装拆方便 维修容易 价廉并具有一定的位移补偿能力 工作可靠 效率高 使用寿命长 可在高温 多尘 油污 潮湿等恶劣条件下工作 缺点是 离心力过大会加速各元件间的磨损和发热 不宜用于高速传动 吸振 缓冲能力不大 不宜在起动频繁 强烈冲击下工作 不能传递轴向力 2 有弹性元件的
7、挠性联轴器 弹性套柱销联轴器 弹性柱销联轴器 轮胎式联轴器 1 弹性套柱销联轴器 用套有弹性套的柱销代替了联接螺栓 因为通过蛹状常用耐油橡胶 以提高其弹性 半联轴器与轴的配合孔可作成圆柱形或圆锥形 弹性套柱销联轴器结构比较简单 制造容易 不用润滑 弹性套更换方便 具有一定的补偿两轴线相对偏移和减振 缓冲性能 它是弹性可移式联轴器中应用最广泛的一种 多用于经常正 反转 启动频繁 转速较高的场合 2 弹性柱销联轴器 工作时转矩通过两半联轴器及中间的尼龙柱销而传给从动轴 为了防止柱销脱落 在半联轴器的外侧 用螺钉固定了挡板 弹性柱销联轴器与弹性套柱销联轴器很相似 但传递转矩的能力很大 结构更为简单
8、安装 制造方便 耐久性好 允许被联接两轴有一定的轴向位移以及少量的径向位移和角位移等特点 柱销材料为MC尼龙 聚酰胺6 尼龙有一定弹性 弹性模量比金属低得多 可缓和冲击 尼龙耐磨性好 摩擦系数小 有自润滑作用 但对温度较敏感 故使用温度限制在 20 70 的范围内 这种联轴器适用于轴向窜动量较大 经常正 反转 启动频繁 转速较高的场合 不宜用于可靠性要求高 如起重机提升机构 重载和具有强烈冲击与振动的场合 3 轮胎联轴器 轮胎联轴器用橡胶或橡胶织物制成轮胎状的弹性元件 两端用压板及螺钉分别压在两个半联轴器上 这种联轴器富有弹性 具有良好的消振能力 能有效地降低动载荷和补偿较大的轴向位移 而且绝
9、缘性能好 运转时无噪声 缺点是径向尺寸较大 当转矩较大时 会因过大扭转变形而产生附加轴向载荷 为了便于装配 有时将轮胎开出径向切口 但这时承载能力要显著降低 9 2 2联轴器的选择 1 联轴器类型的选择 选择联轴器的类型时应主要考虑以下几个方面 载荷的大小及性质 轴转速的高低 两轴相对位移的大小及性质 工作环境如湿度 温度 周围介质和限制的空间尺寸等 装拆 调整维护等要求以及价格等 例如 对载荷平稳的低速轴 如两轴对中精确 轴本身刚度较好时 可选用刚性联轴器 如对中困难 轴的刚性差时 可选用具有补偿偏移能力的联轴器 如两轴成一定夹角时 可选用万向联轴器 对动载荷较大 转速高的轴 宜选用质量小
10、转动惯量小 能吸振和缓冲的挠性联轴器 对有相对位移且工作环境恶劣的情况 可选用滚子链联轴器 各类联轴器的性能及特点详见有关设计手册 1 确定联轴器的计算转矩Tca大小 2 工作转速n 3 调整轴孔直径尺寸和形状 2 确定联轴器的型号 尺寸大小 选用的基本步骤为 9 3 1离合器的类型及应用 9 3离合器 作用 离合器用来连接两根轴 使之一起转动并传递转矩 在工作中主 从动部分可分离可接合 离合器的分类 对离合器的基本要求 1 操纵离合器1 牙嵌离合器 1 2 半离合器3 导向平键4 移动滑环5 对中环 牙嵌离合器由两个端面上有牙的半离合器组成 其中一个半离合器固定在主动轴上 另一个半离合器用导
11、键 或花键 与从动轴联接 并可由操纵机构使其作轴向移动 以实现离合器的分离与接合 牙嵌离合器是借牙的相互嵌合来传递运动和转矩的 为使两半离合器能够对中 在主动轴端的半离合器上固定一个对中环 从动轴可在对中环内自由转动 a b 牙嵌离合器的牙形 在主从动上分别安装摩擦盘 操纵环可以使摩擦盘跟从动轴移动 接合时两盘压紧 主动轴上的转矩由两盘接触面间产生的摩擦力矩传到从动轴上 2 圆盘摩擦离合器 多盘摩擦离合器 多盘摩擦离合器有两组摩擦盘 一组外摩擦盘以其外齿插入主动轴上的外鼓轮内缘的纵向槽中 盘的孔壁则不与任何零件接触 故外盘可与主动轴一起转动 并可在轴向力推动下沿轴向移动 另一组内摩擦盘以其孔壁
12、凹槽与从动轴上的套筒的凸齿相配合 而盘的外缘不与任何零件接触 故内盘可与从动轴一起转动 也可在轴向力推动下作轴向移动 2 自动离合器 在工作时能根据机器运转参数 如转矩或转速 的变化自动完成接合和分离的离合器称为自动离合器 当传递的转矩超过一定数值时自动分离的离合器 因为有防止系统过载的安全保护作用 称为安全离合器 当轴的转速达到某一转速时靠离心力能自动接合或超过某一转速时靠离心力能自动分离的离合器称为离心离合器 根据主 从动轴间的相对速度差的不同以实现接合或分离的离合器 称为超越离合器 这种离合器由星轮 外圈 滚柱 弹簧顶杆等组成 滚柱式定向离合器 9 3 2离合器的选择 大多数离合器已标准化或规格化 设计时 只需参考有关手册选择即可 选择离合器时 首先根据机器的工作特点和使用条件 结合各种离合器的性能特点 确定离合器的类型 类型确定后 再根据被连接两轴的计算转矩 转速和直径 从手册中查取适当的型号 必要时 要对其薄弱环节进行承载能力的校核
