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1、第十三章 联轴器、离合器和 制动器,概 述,联 轴 器,离 合 器,制 动 器,本章学习要求,1、了解联轴器的功用与主要类型 2、了解各种联轴器的结构及应用场合 3、掌握联轴器的设计选用方法 4、了解离合器的功用与主要类型 5、了解各种离合器的结构特点、应用场合及设计选用 6、了解制动器的分类及选用原则,13-1 概 述,13-1 概 述,联轴器、离合器和制动器是机械传动中的重要部件。,联轴器与离合器：,相同点：,联接两轴、传递运动和转矩。,不同点：,联轴器联接的两轴只有停车后经拆卸才能分离。,离合器联接的两轴可在机器工作中方便地实现分离与接合。,联轴器:,离合器:,联轴器、离合器和制动器的类
2、型很多，其中多数已标准化，涉及选择时可根据工作要求查阅有关手册、样本，选择合适的类型，必要时对其中的主要零件进行强度校核。,制动器:用来降低机械的运转速度或迫使机械停止运转的部件,13-2 联轴器,13-2 联轴器,一、联轴器的功用,联轴器用来把两轴联接在一起，以传递运动与转矩，机器停止运转后才能接合或分离的一种装置。,轴线的相对位移,联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度 变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位 移。这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有 适应一定范围的相对位移的性能。,二、 联轴器的分类,刚性联轴器,挠性
3、联轴器,夹壳式联轴器,凸缘联轴器,十字滑块联轴器,万向联轴器,齿式联轴器,可以补偿位移,套筒联轴器,无位移补偿能力，也不具有缓冲减震性能，对中性要求高。,无弹性元件,有弹性元件,缓冲吸振，用于起动 频繁、高速变载以及 经常正反转的场合。,弹性套柱销联轴器,弹性柱销联轴器,轮胎联轴器,梅花形联轴器,蛇形弹簧联轴器,簧片联轴器,链条联轴器,1 刚性联轴器,三、常用联轴器的结构和特点,凸缘联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器用键分别与两轴连接，然后用螺栓把两个半联轴器连成一体，以传递运动和转矩。,1) 凸缘联轴器,凸缘联轴器是刚性联轴器中应用最广泛的一种，其结构型式主要有两种：,(1)普通凸缘联轴器(图
4、a)： (2)对中榫凸缘联轴器(图b)： 为了运行安全，凸缘联轴器可做成带防护边的(图c)。,构造简单，成本低，可传递较大转矩。不允许两 轴有相对位移，无缓冲。,在转速低，无冲击，轴的刚性大，对中性较好的 场合应用较广。,特点：,用途：,2) 套筒联轴器 套筒联轴器是利用一公用套筒以销、键、紧定螺钉等连接方式与两轴相连。,特点：结构简单紧凑（特别是径向尺寸），成本低廉，便于装卸与维护。可以一定程度上起安全保护作用。要求在两轴严格对中情况下使用。（已有标准化设计资料）,套筒联轴器,3) 夹壳联轴器 夹壳联轴器是利用沿轴向剖分的两半联轴器夹壳，通过拧紧螺栓产生的预紧力使夹壳与轴连接，并依靠夹壳和轴
5、表面之间的摩擦力来传递转矩。,无弹性元件挠性联轴器利用自身具有相对可动的元件或间隙而允许两轴存在一定的相对位移，但不能缓冲减振。,2 无弹性元件的挠性联轴器,滑块联轴器由两个端面上开有槽的半联轴器和一个两面带有相互垂直牙的中间盘构成。,1、3半联轴器 2十字滑块,滑块联轴器,1) 滑块联轴器,特点、应用：,无缓冲，移动副应加润滑用于低速传动,工作时,十字滑块随两轴转动,半联轴器1、3上的凹槽与中间滑块2的凸榫移动副可补偿两轴偏移。其允许有较大的径向位移及不大的角位移和轴向位移。,特点：中间圆盘的凸块在半联轴器的凹槽内滑动，可以补偿两轴的相对位移。对凹槽的和凸块的工作面的硬度要求较高，并需加润滑
6、剂。转速高时，易磨损，且附加载荷大，故宜用于低速的场合。,2) 齿式联轴器 由两个具有外齿的半联轴器和用螺栓连接起来的具有内齿的外壳组成。齿式联轴器允许两轴发生综合位移。,图 齿式联轴器 1内套筒 2挡圈 3外套筒 4油孔 5螺栓 6密封圈,结构：由两个具有外齿的半联轴器1、4和两个具有内齿的外壳2、3组成，外壳与半联轴器通过内、外齿的相互啮合而相联，如图10-4所示。轮齿间留有较大的齿侧间隙，外齿轮的齿顶做成球面，球面中心位于轴线上，转矩靠啮合的齿轮传递。,齿轮联轴器,为了补偿两轴的相对位移，齿式联轴器内外轮齿啮合较普通齿轮传动具有较大的侧隙。此外，还将外齿轮的齿顶制成半径为Ra的球面。齿式
7、联轴器齿轮的齿形，除普通的直齿外，还可制成鼓形齿。,齿式联轴器,特点：能补偿两轴的综合位移。能传递较大的转矩，但结构较复杂，制造较困难，在重型机器和起重设备中应用较广。,3) 万向联轴器,万向联轴器如图所示，由两个叉形接头1、3和十字轴2组成，利用中间联接件十字轴联接的两叉形半联轴器均能绕十字轴的轴线转动，从而使联轴器的两轴线能成任意角度，一般 最大可达3545。,万向传动装置的功用: 在轴间夹角及相互位置经常发生变化的转轴之间传递动力。,当主动轴以等角速度1回转时，从动轴的角速度2将在一定范围,（1cos2 1/cos ）内作周期性的变化，从而引起动载荷。,为消除从动轴的速度波动，通常将万向
8、联轴器成对使用，并使1)中间轴的两个叉子位于同一平面上，同时，2)还应使主、从动轴的轴线与中间轴的轴线间的偏斜角相等，即 1 2,满足上述两个条件，输出轴2与输入轴1的角速度就相等。,双万向节的等速排列方式 a)平行排列 b)等腰式排列,万向联轴器,实物,链条联轴器,4) 链条联轴器,滚子链联轴器,有弹性元件挠性联轴器是靠弹性元件的弹性变形来补偿两轴轴线的相对位移，以缓和载荷的冲击与吸收振动，适用于需要经常起动或反转的传动。,3 有弹性元件的挠性联轴器,1) 弹性套柱销联轴器,弹性套柱销联轴器的结构与凸缘联轴器相似。不同之处是用带有弹性圈的柱销代替了螺栓联接，弹性圈一般用耐油橡胶制成，剖面为梯
9、形以提高弹性。,弹性套柱销联轴器靠橡胶套传递力并靠其弹性变形来补偿径向位移和角位移，靠安装时留的间隙c来,补偿轴向位移。由于橡胶套为易损件，因此，在设计时应留出距离A，以便于更换橡胶套而免得拆移机器。,弹性圈柱销联轴器(1弹性圈；2柱销),特点：结构简单，制造容易，不用润滑，弹性圈更换方便，具 有一定的补偿两轴线相对偏移和减振、缓冲性能。适用于经常 正反转，起动频繁，转速较高的场合。,弹性套柱销联轴器,2) 弹性柱销联轴器,弹性柱销联轴器与弹性套柱销联轴器结构也相似，只是柱销材料为尼龙，柱销形状一端为柱形，另一端制成腰鼓形，以增大角度位移的补偿能力。为防止柱销脱落，柱销两端装有挡板，用螺钉固定
10、。,特点：结构简单，安装、制造方便，耐久性好，吸振,补偿轴向位移的能力。常用于轴向窜动量较大，经常正反转，起动频繁，转速较高的场合，可代替弹性圈柱销联轴器。,尼龙柱销联轴器,弹性柱销联轴器,3) 轮胎式联轴器,轮胎式联轴器的结构如图。两半联轴器3分别用键与轴相连，1为橡胶制成的特型轮胎，用压板2及螺钉4把轮胎l紧压在左右两半联轴器上，通过轮胎来传递转矩。为了便于安装，在轮胎上开有切口。,轮胎式联轴器 1轮胎 2压板 3半联轴器 4螺钉,为金属弹性元件挠性联轴器的一种，适用于转矩变化不大的两轴连接，多用于有严重冲击载荷的重型机械。,4) 蛇形弹簧联轴器,联轴器以蛇形弹簧片嵌入两个半联轴节的齿槽内
11、，来实现主动轴与从动轴的链接。运转时，是靠主动端齿面 对蛇簧的轴向作用力带动从动端，来传递扭矩，如此在很大程度上避免了共振现象发生，且簧片在传递扭矩时所产生的弹性变量，使机械系统能获得较好的减震效果，其平均减震率达36%以上。蛇形弹簧片采用优质弹簧钢制造经过严格的加工，处理具有良好的机械性能，使联轴器的寿命比非金属弹性元件联轴器大为延长。,梅花形弹性联轴器,轮胎联轴器,膜片联轴器,星形弹性联轴器,联轴器多已标准化，其主要性能参数为：额定转矩Tn、许用转速n、位移补偿量和被联接轴的直径范围等。,选用联轴器时，通常先根据使用要求和工作条件确定合适的类型，再按转矩、轴径和转速选择联轴器的型号，必要时
12、应校核其薄弱件的承载能力。,四、联轴器的选择,1.类型选择 （1）两轴对中情况： 严格对中-固定式联轴器 不能保证严格对中或工作时会发生位移-可移式联轴器 弹性联轴器 （2）载荷情况 载荷平稳或变动不大-刚性联轴器 经常起动制动或载荷变化大-弹性联轴器 （3）速度情况：工作转速45c)不宜选用具有橡胶或尼龙作弹性元件的联轴器；考虑安装尺寸 2.尺寸选择 据被联接轴的直径，转速，计算转矩选择,受变载荷可选用弹性联轴器； 两轴不对中性可选用可移式刚性联轴器； 扭矩大、转速低、刚度较大、安装条件好可选用刚性联轴器；低速、刚度大的轴，可选用固定式刚性联轴器； 低速、刚性小的轴或长轴，可选可移式刚性联轴
13、器； 大功率重载传动的轴，可选齿式联轴器； 高速且有振动或冲击的轴，宜选弹性联轴器； 轴线相交的轴，宜选万向联轴器； 有严重冲击或要求减振的轴，可选用轮胎联轴器。,联轴器类型选择,13-3 离合器,13-3 离合器,一、离合器的功用,离合器用来联接两根轴，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。它主要是用来操纵机器传动系统的断续，以便进行变速及换向等。,对离合器的基本要求,二、离合器的分类,离合器,牙嵌式离合器,圆盘摩擦离合器,操纵离合器,自动离合器,安全离合器 超越式离合器 离心式离合器,按实现接合和分离的过程可分为,离合器,嵌合式离合器,摩擦式离合器,按离合的工作原理可分
14、为,当转速达到一定值时，两轴能自动接合或分离,转矩超过允许值两轴自动分离,单向传动，反转时自动分离,利用牙齿啮合传递转矩，可保证两轴同步运转，但只能在低速或停车时进行离合,利用工作表面的摩擦传递扭矩，能在任何转速下离合，有过载保护但不能保证两轴同步运转,三、常用离合器的结构和特点,1） 牙嵌式离合器,牙嵌式离合器是由两端面上带牙的半离合器1、2组成，通过啮合的齿来传递转矩。 半离合器1用平键固定在主动轴上，半离合器2用导向键3或花键与从动轴联接，它可沿轴线滑动。 在半离合器1上固定有对中环5，从动轴可在对中环中自由转动，通过滑环4的轴向移动操纵离合器的接合和分离。,1、2-半离合器 3-导向键
15、 4-滑环 5-对中环,1 操纵离合器,结构简单，外廓尺寸小，接合后两半离合器没有相对滑动，但只宜在两轴的转速差较小或相对静止的情况下接合，否则齿与齿会发生很大冲击，影响齿的寿命。,沿圆柱面上展开的齿形,2）摩擦离合器 摩擦离合器依靠两接触面间的摩擦力来传递运动和动力。 摩擦离合器可以在不停车或主、从动轴转速差较大的情况下进行接合与分离，并且较为平稳，但在接合与分离过程中，两摩擦盘间必然存在相对滑动，引起摩擦片的发热和磨损。 摩擦离合器的类型很多，有单盘式、多盘式和圆锥式。,由两个半离合器1、2组成，通过其接触面间的摩擦力来传递转矩。1固装在主动轴上，2利用导向平键(或花键)安装在从动轴上，通
16、过操纵杆和滑环3可以在从动轴上滑移。,原理：依靠两接触面之间的摩擦力，使主、从动轴接合和传递转矩。,单盘摩擦离合器 1主动轴 2从动轴 3、4摩擦盘 5操纵杆,多片式用于传递较大转距。两组摩擦片，其中外摩擦片组4利用外圆上的花键与外鼓轮2相联(外鼓轮2与轴1相固联)，内摩擦片组5利用内圆上的花键与内套筒10相联(内套筒10与轴9相固联)。当滑环8作轴向移动时，将拨动曲臂压杆7，使压板3压紧或松开内、外摩擦片组，从而使离合器接合或分离。螺母6是用来调节内、外摩擦片组间隙大小的。若将内摩擦片改为图右的碟形，使其具有一定的弹性，离合器分离时摩擦片能自行弹开，接合时也较平稳。,(a)外摩擦片 (b)内摩擦片 (c)碟形内摩擦片,多片式摩擦离合器,多盘摩擦离合器 1
