机械设计第14章联轴器离合器

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1、第十四章 联轴器和离合器,14-1 联轴器的种类和特性,14-5 特殊功用及特殊结构的联轴器 及离合器,14-2 联轴器的选择,14-3 离合器,14-4 安全联轴器及安全离合器,本章学习的基本要求： 1）了解联轴器和离合器的功用； 2）了解常用联轴器和离合器的工作原理。 对于多数已经标准化的联轴器、离合器，只需要根据它们的工作条件合理选择适用的类型，必要时对其中的主要零件进行强度验算。 联轴器、离合器的类型较多，同一类型各种型式的工作原理基本相同。因此，在学习本章过程中，要时刻注意共同性与特殊性的关系。,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，有时也可用作安全装置。,

2、 离合器-在机器运转过程中，可使两轴随时接合 或分离。, 联轴器-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；,分类：, 安全联轴器与离合器-, 特殊功用的联轴器与离合器-,机器工作时，若转矩超过规定值，即可自行断开或打滑，以保证机器中的主要零件不因过载而损坏。,用于某些特殊要求处，如：在一定的回转方向或达到一定转速时，联轴器或离合器即可自动接合或分离等。,一、 联轴器所联两轴的相对位移,两轴线的相对位移: 轴向、径向、角度、综合。,14-1 联轴器的种类和特性,二、 联轴器的分类,无弹性元件联轴器,刚性联轴器,联轴器,套筒联轴器,凸缘联轴器,夹壳联轴器,齿式联轴器,十字滑块联轴

3、器,挠性联轴器,有弹性元件联轴器,滑块联轴器,万向联轴器,滚子链联轴器,弹性套柱销联轴器,弹性柱销联轴器,梅花形弹性联轴器,轮胎式联轴器,膜片联轴器,（一） 刚性联轴器,结构：用一个套筒通过键将两轴联接在一起。用紧定 螺钉来实现轴向固定。,套筒联轴器,型式：,半圆键,普通平键,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 。,1、套筒联轴器,应用：用于低速传动轴，常用于垂直传动轴的联接。,2、夹壳联轴器,结构：将套筒做成剖分夹壳结构，通过拧紧螺栓产生的预紧力使两夹壳与轴联接，并依靠键以及夹壳与轴表面之间的摩擦力来传递扭矩。有一个剖分式对中环。

4、,特点：无需沿轴向移动即可方便装拆，但不能联接直径不同的两轴，外形复杂且不易平衡，高速旋转时会产生离心力 。,3、凸缘联轴器,结构：把两个带有凸缘半联轴器用键分别与轴相联，然后用螺栓将两个半联轴器联成一体。,普通凸缘联轴器,型式：,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,对中榫,绞制孔螺栓,3、凸缘联轴器,(二) 无弹性元件的挠性联轴器,14-1 联轴器的种类和特性,因具有挠性，故可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。,1、十字滑块联轴器,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。

5、,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。,适用范围：n250 r/min，轴的刚性较大，且无剧烈冲击处。,2、滑块联轴器,应用：适用于小功率，高转速而无剧烈冲击的场合。,结构：与十字滑块联轴器相似，只是沟槽很宽，中间为不带凸牙的方形滑块，其材料为夹布胶木。,工作特点：由于中间滑块质量小，且有弹性，故允许较高的极限转速。,3、十字轴式万向联轴器,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,当1为常数时，2将在一定范围内变化，因而在传动中将产生附加动载荷。,小型双万

6、向联轴器 结构如图所示，通常采用合金钢制造。,4、齿式联轴器,功用：能补偿轴不对中和偏斜。,结构： 由两个有内齿的外壳和两个有外齿的内套筒组成。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。,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。,4、齿式联轴器,5、滚子链联轴器,结构：利用一条公用的双排链条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。,特点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、 成本低廉有一定的补偿性能和缓冲性能。,缺点：因链条的套筒与链轮间存在间隙，不适于逆向传动和启动频繁或立

7、式轴传动。同时受离心力的影响不适于高速传动。,(三) 有弹性元件的挠性联轴器,因装有弹性元件，不仅可补偿两轴间的相对位移，且具有缓冲减振的能力。,它是依靠弹性元件的弹性变形来补偿两轴间的相对位移。,14-1 联轴器的种类和特性,1、弹性套柱销联轴器,结构特点：外观与凸缘联轴器相似，用带橡胶弹性套的柱销联接两个半联轴器。,圆柱孔,圆锥孔,特点：,制造容易，装拆方便，成本较低。但弹性套易磨损，寿命较短。,适用于联接载荷平稳、需要正反转或起动频繁的传递中小转矩的轴。,14-1 联轴器的种类和特性,2、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。,适用范围：-20t70,特点：

8、动力通过弹性元件传递， 缓和冲击、吸收振动。,传递转矩的能力比前者大，结构更简单，安装、更换柱销方便、耐久性好。,3、轮胎式弹性联轴器,结构：中间为橡胶制成的轮胎环，用止退垫板与半联 轴器联接。,特点：结构简单、易于变形。 允许较大的综合位移。,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。,4、梅花形弹性联轴器,工作温度：-35 +80 ,传递扭矩：T=1625000 N.M,结构：半联轴器中间的弹性元件形状似梅花，故得名。选用不 同硬度的聚胺酯橡胶，铸形尼龙等材料制造。,5、膜片联轴器,结构：弹性元件为多个环形金属薄片叠合而成的膜片组，膜片圆周上有若干个螺

9、栓孔。用铰制孔螺栓交错间隔与半联轴器联接。,特点：结构简单、弹性元件的联接没有间隙，不需润滑，维护 方便、质量小、对环境的适应性强。但扭转弹性较低， 减振性能差。,应用：主要用于载荷平稳的高速传动。如直升机尾翼轴。,大多数联轴器已经标准化或规格化，一般机械设计者的任务是选用联轴器，不需要设计。,（一）联轴器类型的选择原则,转矩、转速、轴径、相对位移、工作环境、成本等,14-2 联轴器的选择,（二）计算联轴器的扭矩,计算转矩：,Tca= KAT,式中：KA-工作情况系数，见表14-1；,（三） 确定联轴器的型号,选型依据： Tca T ， 由相关标准确定型号；,14-2 联轴器的选择,14-2

10、联轴器的选择,选择联轴器的类型,联轴器的选择流程 ：,14-3 离合器,分类,一、离合器的分类,按其工作原理分,机械离合器 电磁离合器 液压离合器 气压离合器,超越离合器 离心离合器 安全离合器,嵌入式,摩擦式,按离合控制方法分,操纵式,自动式,按操纵方式分,二、对离合器的基本要求, 接合平稳，分离迅速而彻底；, 外形尺寸小，重量轻，工作安全，效率高；, 接合元件耐磨性好，使用寿命长，散热能力好；, 操纵方便省力，调整维修方便。,14-3 离合器,1. 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

11、的接合与分离。,三、常用离合器简介,牙型,三角形,梯 形,锯齿形,-传递中小转矩、牙数为1660,梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。,锯齿形只能单向工作。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。,2. 单片式圆盘摩擦离合器,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，可实现两圆盘的接合与分离，靠 摩擦力带动从动轴转动。,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接合；,缺点：接合、分离过程中要产生滑动摩擦，引起磨损和发热。,工

12、作原理： 移动滑环，通过杠杆作用，压紧或放松磨擦片，来实现两轴的接合与分离。,3. 多片式圆盘摩擦离合器,结构特点： 多个摩擦片叠加在一起,离合器的操纵方式,机械力,电磁力,气动力,液压力,4. 电磁摩擦离合器,结构：其结构特点与机械式多片摩擦离合器一样。,优点：采用电磁力进行控制，因此控制灵活，容易实 现自动化。,14-3 离合器,14-4 安全联轴器及安全离合器,作用： 当工作转矩超过机器允许的极限转矩时，联接件将发生折断、脱开或打滑，从而使从动轴自动停止转动，以保护机器中的重要零件不致损坏。,安全联轴器-断开联接后不能自动恢复工作能力，用 于很少过载处.,安全离合器-断开联接后能够自动恢

13、复工作能力，用 于经常过载处.,14-4 安全联轴器及安全离合器,一、剪切销安全联轴器,双剪式,单剪式,分单剪和双剪两种类型。,结构： 类似于凸缘联轴器，但不用螺钉，而用钢制销钉联接。销钉装入经过淬火的两个套管中，过载时被剪断。,潘存云教授研制,二、滚珠安全离合器,过载时，弹簧被压缩，从动盘右移，主动齿轮空转，从动轴即停止转动。,弹簧压力的大小可用螺母来调节。,当载荷恢复正常时，重新传递转矩。,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： 当外环逆时针转动时，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。, 滚柱式定向离合器,一、定向离合器,滚柱在弹簧推杆作用下处于半楔紧状态。,14-5 特殊功用及特殊结构的联轴器及离合器,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。,输入,二、 电磁粉末离合器,