《机械设计CAI电子教案：第14章 联轴器离合器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计CAI电子教案：第14章 联轴器离合器（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第14章联轴器、离合器和制动器章联轴器、离合器和制动器 14-0联轴器和离合器概述联轴器和离合器概述 14-1联轴器的种类和特性联轴器的种类和特性 14-5特殊功用及特殊结构的联特殊功用及特殊结构的联 轴器及离合器轴器及离合器14-2联轴器的选择联轴器的选择 14-3离合器离合器 14-4安全联轴器及安全离合器安全联轴器及安全离合器14-6制动器制动器扬州大学专用 作者： 潘存云教授 作用：作用：主要用于主要用于将两根轴连接在一起，使它们一起旋将两根轴连接在一起，使它们一起旋 转，并传递扭矩，转，并传递扭矩，也可用作安全装置也可用作安全装置。 联轴器联轴器用于将两轴连接在一起，机器运转时两用
2、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；轴不能分离，只有在机器停车时才可将两轴分离； 离合器离合器在机器运转过程中，可使两轴随时接合在机器运转过程中，可使两轴随时接合 或分离的一种装置。或分离的一种装置。 它可用来操纵机器传动的断它可用来操纵机器传动的断 续，以便进行变速或换向续，以便进行变速或换向 安全联轴器与离合器安全联轴器与离合器机器工作时，若转矩超过机器工作时，若转矩超过 规定值，即可自行断开或打滑，规定值，即可自行断开或打滑， 以保证机器中的以保证机器中的 主要零件不因过载而损坏主要零件不因过载而损坏 特殊功用的联轴器与离合器特殊功用的联轴器与离
3、合器用于某些特殊要用于某些特殊要 求处，如：在一定的回转方向或达到一定转速求处，如：在一定的回转方向或达到一定转速 时，时， 联轴器或离合器即可自动接合或分离等联轴器或离合器即可自动接合或分离等14-0 联轴器和离合器概述联轴器和离合器概述扬州大学专用 作者： 潘存云教授 联轴器和离合器种类繁多联轴器和离合器种类繁多，在选用标准件或自行设在选用标准件或自行设计时应考虑如下因素：计时应考虑如下因素：传递转矩大小传递转矩大小 转速高低转速高低 扭转刚度变化扭转刚度变化 体积大小体积大小 缓冲吸振能力缓冲吸振能力 扬州大学专用 作者： 潘存云教授 一、联轴器所连两轴的相对位移一、联轴器所连两轴的相对
4、位移两轴线的相对位移两轴线的相对位移: : 轴向、径向、角度、综合。轴向、径向、角度、综合。 由于制造、安装或工作时零件的变形等原因，被连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、径向位移和角位移，或其组合。y y x xy y轴向轴向x x径向径向角度角度综合综合制造误差制造误差安装误差安装误差受力变形受力变形被连接的两轴不能精确对中被连接的两轴不能精确对中14-114-1联轴器的种类和特性联轴器的种类和特性扬州大学专用 作者： 潘存云教授 二、二、 联轴器与离合器的联轴器与离合器的分类分类 无弹性元无弹性元件联轴器件联轴器刚性联轴器刚性联轴器联联轴轴器器套筒联轴器套筒联轴器
5、凸缘凸缘联轴器联轴器夹壳夹壳联轴器联轴器齿式联轴器齿式联轴器十字滑块联轴器十字滑块联轴器挠性联轴器挠性联轴器有弹性元有弹性元件联轴器件联轴器滑块联轴器滑块联轴器万向联轴器万向联轴器滚子链联轴器滚子链联轴器弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器梅花形弹性联轴器梅花形弹性联轴器轮胎联轴器轮胎联轴器膜片联轴器膜片联轴器星形弹性联轴器星形弹性联轴器下面将对各种联轴器作详细介绍扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制（一）刚性（一）刚性联轴器联轴器 结构：结构：用一个套筒通过键将两轴连接在一起。用紧定用一个套筒通过键将两轴连接在一起。用紧定 螺钉来实现轴向
6、固定。螺钉来实现轴向固定。套筒套筒联轴器联轴器型式型式半圆键半圆键普通平键普通平键特点：特点：结构简单、使用方便、结构简单、使用方便、传递扭矩较大，但不传递扭矩较大，但不 能缓冲减振能缓冲减振 。应用：应用：用于载荷较平稳的用于载荷较平稳的 两轴连接两轴连接 。1.1.套筒套筒联轴器联轴器 扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制2.2.凸缘凸缘刚性联轴器刚性联轴器 结构：结构：半联轴器通过键与轴相连，用螺栓将两个半联半联轴器通过键与轴相连，用螺栓将两个半联 轴器的凸缘连接在一起。轴器的凸缘连接在一起。普通凸缘普通凸缘联轴器联轴器型式型式有对中榫的凸缘联轴器有对中榫的凸缘联轴器普通凸缘
7、联轴器普通凸缘联轴器 靠铰制孔螺栓对中。靠铰制孔螺栓对中。靠榫头对中。靠榫头对中。潘存云教授研制普通螺栓普通螺栓 对中榫对中榫 绞制孔螺栓绞制孔螺栓 扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制制造与安装要求：制造与安装要求：半联轴器的凸缘端面应与轴线垂直，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。安装时应使两轴精确对中。9090材料：材料：一般用铸铁、当重载或一般用铸铁、当重载或 V30 m/sV30 m/s时，用铸时，用铸 钢或锻钢钢或锻钢 。特点：特点：结构简单、使用方便、传递扭矩较大，但不能结构简单、使用方便、传递扭矩较大，但不能 缓冲减振缓冲减振 。
8、应用：应用：用于载荷较平稳的两轴连接用于载荷较平稳的两轴连接 。扬州大学专用 作者： 潘存云教授 应用：应用：用于低速传动轴，常用于垂直传动轴的连接。用于低速传动轴，常用于垂直传动轴的连接。3.3.夹壳夹壳联轴器联轴器 结构：结构：将套筒做成剖分夹壳结构，通过拧紧螺栓产生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连接，并依靠键以及夹壳与轴的预紧力使两夹壳与轴连接，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。表面之间的摩擦力来传递扭矩。有一个剖分式对中环。特点：特点：无需沿轴向移动即可方便装拆，但不能连接直无需沿轴向移动即可方便装拆，但不能连接直径不同的
9、两轴，外形复杂且不易平衡，高速旋转时会径不同的两轴，外形复杂且不易平衡，高速旋转时会产生离心力产生离心力 。潘存云教授研制潘存云教授研制扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制1.1.齿式联轴器齿式联轴器功用：功用：能补偿轴不对中和偏斜。能补偿轴不对中和偏斜。工作范围：工作范围：正常齿：正常齿：3030 腰鼓齿：腰鼓齿：3 3 潘存云教授研制 (二二) 无弹性元件联轴器无弹性元件联轴器潘存云教授研制结构：结构：两个有内齿的外壳，两个有外齿的套筒，两者齿两个有内齿的外壳，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。套筒与轴用键连数相同，外齿做成球形齿顶的腰鼓齿。套筒与轴用键
10、连接，两外壳用螺栓连接。两端密封，空腔内储存润滑油。接，两外壳用螺栓连接。两端密封，空腔内储存润滑油。扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制优点：优点：传递扭矩大、能补偿综合位移。传递扭矩大、能补偿综合位移。缺点：缺点：结构笨重、造价高。结构笨重、造价高。应用：应用：用于重型传动。用于重型传动。扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制2.2.十字滑块联轴器十字滑块联轴器结构：结构：两个端面开有径向凹槽的半联轴器两个端面开有径向凹槽的半联轴器，两端各具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
11、。中，构成移动副。工作工作原理原理：当两轴存在不对中和偏斜时，当两轴存在不对中和偏斜时，滑块将在凹槽内滑动。滑块将在凹槽内滑动。优缺点：优缺点：结构简单、制造容易。滑块因偏心产生离心结构简单、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。力和磨损，并给轴和轴承带来附加动载荷。适用范围：适用范围：3030 , , y y0.040.04d d，v v300 r/min300 r/min y y扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制3.3.滑块联轴器滑块联轴器优点：优点：结构简单、尺寸紧凑。结构简单、尺寸紧凑。应用：应用：适用于小功率，高转速而无剧烈冲击的场合。适用于
12、小功率，高转速而无剧烈冲击的场合。 结构：结构：与十字滑块联轴器结构相似，只是沟槽很宽，与十字滑块联轴器结构相似，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。中间为不带凸牙的方形滑块，其材料为夹布胶木。工作特点：工作特点：由于中间滑块质量小，且有弹性，故允许由于中间滑块质量小，且有弹性，故允许较高的极限转速。较高的极限转速。扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制4.4.万向联轴器万向联轴器作用：作用：用于传递两相交轴之间的动力和运动，而且在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。传动过程中，两轴之间的夹角还可以改变。共轴、 有夹角应
13、用：应用：广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。单万向联轴器单万向联轴器扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制vA1 = r1结构特点：结构特点：两传动轴末端各有一个叉形支架，用铰链两传动轴末端各有一个叉形支架，用铰链与中间的与中间的“十字形十字形”构件相联，构件相联，“十字形十字形”构件的中构件的中心位于两轴交点处，心位于两轴交点处，运动分析运动分析两轴平均传动比为两轴平均传动比为1，但，但瞬时传动比是动态变化的。瞬时传动比是动态变化的。在图示位置在图示位置I, 以轴以轴1为参考为参考系，对系，对A点点有：有： 以轴以轴2为参考系，对为参考系，
14、对A点有点有 ：vA2 = r2A2A1 1Brr = r cos2显然有显然有 vA1 = vA2 =0=04545轴间角为轴间角为 ：扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制 r其它位置其它位置代入得代入得 1 1BBA2在图示位置在图示位置II, 以轴以轴2为参考为参考系，对系，对B点有点有 vB2 = r2以轴以轴1为参考系，对为参考系，对B点有点有 ：vB1 = r1= 1 r cos同样有同样有 vB1 = vB2 r代入得代入得 2=1 cos2 1=2 11cos1cos 2 2 1 =cos2 扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制5、双万向铰链机构、双万向
15、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。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：安装要求：主动、从动、中间三轴共面；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主动轴、从动轴的轴线与中间轴的轴线之间的夹 角应相等；角应相等；中间轴两端的叉面应在同一平面内。中间轴两端的叉面应在同一平面内。C2121C为了消除从动轴变速转动的缺点，常扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制 小型双万向联轴器小型双万向联轴器 结构如图所示，通常采用合金钢制造。结构如图所示，通常采用合金钢制造。AA潘存云教授研制A AAAAA扬州大学
16、专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制6.6.滚子联轴器滚子联轴器结构：结构：利用一条公用的双排链条同时与两个齿数相同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链轴器的连接。的并列链轮啮合来实现两半链轴器的连接。特点：特点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、成本低廉。修容易、成本低廉。优点：优点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、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。成本低廉，有一定的补偿性能和缓冲性能。缺点：缺点：因链条的套筒与链轮之间存在间隙，不适于
17、逆向传动和因链条的套筒与链轮之间存在间隙，不适于逆向传动和启动频繁或立式轴传动。同时受离心力的影响不适于高速传动。启动频繁或立式轴传动。同时受离心力的影响不适于高速传动。扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制1.1.弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器(三三) 有弹性元件联轴器有弹性元件联轴器结构特点：结构特点：外观与凸缘联轴器相似，用带橡胶弹性套外观与凸缘联轴器相似，用带橡胶弹性套的柱销连接两个半联轴器。的柱销连接两个半联轴器。预留安装空间以便与更换橡胶套预留安装空间以便与更换橡胶套 A预留间隙以补偿预留间隙以补偿轴向位移。轴向位移。c圆柱孔圆柱孔圆锥孔圆锥孔扬州大学专用
18、 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制2.弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器结构：结构：用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔中。中。尼龙销尼龙销挡板挡板cc销与销与挡板之挡板之间留有间隙间留有间隙结构简单、更换柱销方便。结构简单、更换柱销方便。特点：特点：上述两种联轴器的动力通过弹性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。元件传递，缓和冲击、吸收振动。应用：应用：适用于正反向变化多，启动适用于正反向变化多，启动 频繁的高速轴。频繁的高速轴。适用范围：适用范围：-12-12t t660 0， v v8000 r/min 8000 r/min
19、能能补偿较大的轴向位移，并补偿较大的轴向位移，并允许微量的径向位移和角位允许微量的径向位移和角位移。移。两种柱销扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制轮胎环轮胎环D D3、轮胎式弹性联轴器轮胎式弹性联轴器结构：结构：中间为橡胶制成的轮胎环，用止退垫板与半联中间为橡胶制成的轮胎环，用止退垫板与半联 轴器联接。轴器联接。特点：特点：结构简单、易于变形。允结构简单、易于变形。允 许较大的综合许较大的综合hdv x位移位移。应用应用：适用于启动频繁、正反向适用于启动频繁、正反向运转、有冲击振动、有较大轴向运转、有冲击振动、有较大轴向位移、潮湿多尘的场合。位移、潮湿多尘的场合。适用范围：适用范
20、围：5 51212， x0.02D x0.02D y0.01Dy0.01D， n5000 r/min n5000 r/min 止退垫板止退垫板扬州大学专用 作者： 潘存云教授 4.梅花形弹性联轴器梅花形弹性联轴器工作温度：工作温度：-35-35 +80+80 , ,传递扭矩：传递扭矩：T T=16=1625000 N25000 NM M结构：结构：半联轴器与轴的配合可以做成圆柱形或圆锥形，半联轴器与轴的配合可以做成圆柱形或圆锥形， 中间的弹性元件形状似梅花，故得名。选用不中间的弹性元件形状似梅花，故得名。选用不 同硬度的矩胺酯橡胶，铸形尼龙等材料制造。同硬度的矩胺酯橡胶，铸形尼龙等材料制造。A
21、 AAA潘存云教授研制扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制5、膜片联轴器、膜片联轴器结构：结构：弹性元件为多个环形金属薄片叠合而成的膜片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栓孔组，膜片圆周上有若干个螺栓孔。用铰制孔螺栓交错用铰制孔螺栓交错间隔与半联轴器联接。间隔与半联轴器联接。特点：特点：结构简单、弹性元件的联接之间没有间隙，不结构简单、弹性元件的联接之间没有间隙，不需要润滑，维护方便、质量小、对环境的适应性强。需要润滑，维护方便、质量小、对环境的适应性强。但扭转减振性能差。但扭转减振性能差。应用：应用：主要用于载荷平稳的高速传动。如直升机
22、尾翼轴。主要用于载荷平稳的高速传动。如直升机尾翼轴。扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制6.星形弹性联轴器星形弹性联轴器结构：结构：两个半联轴器上均制有凸牙，用橡胶等材料制两个半联轴器上均制有凸牙，用橡胶等材料制成星形弹性元件，放置在两半联轴器的凸牙之间。工成星形弹性元件，放置在两半联轴器的凸牙之间。工作时，星形弹性元件受压冰传递扭矩。作时，星形弹性元件受压冰传递扭矩。应用范围：应用范围：允许两轴的相对径向位移约为：允许两轴的相对径向位移约为：0.2 mm，偏角位移约为：偏角位移约为：1 30 扬州大学专用 作者： 潘存云教授 大多数联轴器已经标准化或规格化，一般机械
23、设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。计者的任务是选用联轴器，不需要设计。一、链轴器类型的选择一、链轴器类型的选择 原则原则 转矩、转速、轴径、相对位移、工作环境、成本等转矩、转速、轴径、相对位移、工作环境、成本等(1) 考虑传递转矩的大小、性质以及对缓冲减振要求考虑传递转矩的大小、性质以及对缓冲减振要求 确定型号与规格确定型号与规格14-214-2联轴器的选择联轴器的选择 具体应考虑如下要求对大功率重载传动，宜选用齿轮联轴器对大功率重载传动，宜选用齿轮联轴器严重冲击载荷或消除轴系扭转振动的传动，宜严重冲击载荷或消除轴系扭转振动的传动，宜选用轮胎联轴器
24、选用轮胎联轴器选用原则：选用原则： 扬州大学专用 作者： 潘存云教授 2.考虑工作转速的高低和引起离心力的大小考虑工作转速的高低和引起离心力的大小 对高速传动轴，宜选用平衡精度较高的膜片联轴对高速传动轴，宜选用平衡精度较高的膜片联轴器，不能选用存在偏心的滑块联轴器；器，不能选用存在偏心的滑块联轴器；安装调整两轴难以精确对中、或者工作中产生较安装调整两轴难以精确对中、或者工作中产生较大位移时，应选用挠性联轴器：大位移时，应选用挠性联轴器：3.两轴相对位移的大小和方向两轴相对位移的大小和方向 径向位移较大时，径向位移较大时，使用使用滑块联轴器滑块联轴器 角位移较大，或两轴相交时，角位移较大，或两轴
25、相交时，使用使用滑块联轴器滑块联轴器 4.考虑可靠性和工作环境考虑可靠性和工作环境 由金属制成的不需要润滑的联轴器工作比较可靠由金属制成的不需要润滑的联轴器工作比较可靠需要润滑的联轴器，其性能易受润滑完善程度的影需要润滑的联轴器，其性能易受润滑完善程度的影 响，且可能污染环境响，且可能污染环境扬州大学专用 作者： 潘存云教授 含有橡胶等非金属元件的联轴器对温度、腐蚀介质、含有橡胶等非金属元件的联轴器对温度、腐蚀介质、强光等比较敏感，而且容易老化强光等比较敏感，而且容易老化在满足使用要求的前提下，压选择装拆方便、维在满足使用要求的前提下，压选择装拆方便、维护简单、成本低廉的联轴器。护简单、成本低
26、廉的联轴器。5.联轴器的制造、安装、维护和经济性联轴器的制造、安装、维护和经济性 刚性刚性联轴器不仅结构简单，而且装拆方便，可用于联轴器不仅结构简单，而且装拆方便，可用于低速、刚性大的传动低速、刚性大的传动 弹性联轴器具有较好的综合性能，广泛应用于一般弹性联轴器具有较好的综合性能，广泛应用于一般的中、小传动的中、小传动 6.安全性要求安全性要求 有安全保护要求的轴，应选用安全联轴器。有安全保护要求的轴，应选用安全联轴器。 扬州大学专用 作者： 潘存云教授 表表14-1 工作情况系数工作情况系数KA原动机原动机 (KA) 发电机、小型通风机、小型离心机发电机、小型通风机、小型离心机 1.3 1.
27、5 1.8 2.2 透平压缩机、木工机械、输送机透平压缩机、木工机械、输送机 1.5 1.7 2.0 2.4搅拌机、增压机、有飞轮的压缩机搅拌机、增压机、有飞轮的压缩机 1.7 1.9 2.2 2.6织布机、水泥搅拌机、拖拉机织布机、水泥搅拌机、拖拉机 1.9 2.1 2.4 2.8挖掘机、起重机、碎石机、造纸机械挖掘机、起重机、碎石机、造纸机械 2.3 2.5 2.8 3.2电动机电动机 多缸多缸 双缸双缸 单缸单缸汽轮机汽轮机 内燃机内燃机 内燃机内燃机 内燃机内燃机工工 作作 机机压延机、重型初轧机、无飞轮活塞泵压延机、重型初轧机、无飞轮活塞泵 3.1 3.3 3.6 4.0二、二、 计
28、算联轴器的扭矩计算联轴器的扭矩 计算转矩计算转矩Tca=KATKA为工作情况系数。为工作情况系数。见下页T为为公称扭矩。公称扭矩。扬州大学专用 作者： 潘存云教授 三、三、 确定联轴器的型号确定联轴器的型号 选型依据选型依据 Tca T ， 由相关标准确定型号。由相关标准确定型号。 四、四、 校核最大转速校核最大转速 n nmax 六、规定部件相应的安装精度六、规定部件相应的安装精度 被连接轴的转速被连接轴的转速n，不应超过联轴器许用的最高不应超过联轴器许用的最高转速转速nmax，即即五、协调轴孔直径五、协调轴孔直径被连接两轴的直径和形状（圆柱或圆锥）均可被连接两轴的直径和形状（圆柱或圆锥）均
29、可以不同，但必须使直径在所选联轴器型号规定的范以不同，但必须使直径在所选联轴器型号规定的范围内，形状也应满足相应要求。围内，形状也应满足相应要求。联轴器允许轴的相对位移偏差是有一定范围的，联轴器允许轴的相对位移偏差是有一定范围的，因此，必须保证轴及相应部件的安装精度。因此，必须保证轴及相应部件的安装精度。扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制七、进行必要的校核七、进行必要的校核联轴器除了要满足转矩联轴器除了要满足转矩和转速的要求外，必要时还和转速的要求外，必要时还应对联轴器中的零件进行承应对联轴器中的零件进行承载能力校核，如对非金属元载能力校核，如对非金属元件的件的许用温度许用温度校
30、核等。校核等。选择联轴器的类型选择联轴器的类型计算联轴器的计算转矩计算联轴器的计算转矩确定联轴器的型号确定联轴器的型号协调轴孔直径协调轴孔直径校核最大转矩校核最大转矩规定部件相应的安装精度规定部件相应的安装精度进行必要的承载能力校核进行必要的承载能力校核联轴器的选择流程联轴器的选择流程 扬州大学专用 作者： 潘存云教授 作用：作用：在机器运转过程中，使两轴随时接合或分离；在机器运转过程中，使两轴随时接合或分离； 用来操纵机器传动的断续，以便进行变速或换向；用来操纵机器传动的断续，以便进行变速或换向；14-314-3离合器离合器分分类类一、一、离合器的分类离合器的分类 按其工作原理分按其工作原理
31、分 机械离合器机械离合器电磁离合器电磁离合器液压离合器液压离合器气压离合器气压离合器 超越离合器超越离合器离心离合器离心离合器 安全离合器安全离合器嵌入式嵌入式摩擦式摩擦式按离合控制方法分按离合控制方法分操纵式操纵式自动式自动式按操纵方式分按操纵方式分扬州大学专用 作者： 潘存云教授 二、对离合器的基本要求二、对离合器的基本要求 分离、接合迅速，平稳无冲击，分离彻底，动作分离、接合迅速，平稳无冲击，分离彻底，动作 准确可靠准确可靠 结构简单，重量轻，惯性小，外形尺寸小，工作结构简单，重量轻，惯性小，外形尺寸小，工作 安全，效率高安全，效率高 接合元件耐磨性好，使用寿命长，散热条件好接合元件耐磨
32、性好，使用寿命长，散热条件好 操纵方便省力，制造容易，调整维修方便操纵方便省力，制造容易，调整维修方便扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制1.牙嵌式离合器牙嵌式离合器结构：结构：由端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环组成。由端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环组成。 固定套筒固定套筒活动套筒活动套筒滑环滑环对中环对中环工作原理：工作原理： 利用操纵杆移动滑环，实现两套筒的结合与分离。利用操纵杆移动滑环，实现两套筒的结合与分离。 三、常用离合器简介三、常用离合器简介 潘存云教授研制扬州大学专用 作者： 潘存云教授 牙型牙型303040402 28 82 28 86060三角形三角形梯
33、梯 形形锯齿形锯齿形传递中小转矩、牙数为传递中小转矩、牙数为1660传递较大转矩、牙数为传递较大转矩、牙数为315梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。锯齿形只能单向工作。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：制造要求：各牙应精确等分，以使载荷均匀分布。各牙应精确等分，以使载荷均匀分布。扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制特点：特点：结构简单、外廓尺寸小、能传递较大的转矩。结构简单、外廓尺寸小、能传递较大的转矩。材料：材料：低碳合金钢：低碳合金钢：20Cr 、 20MnB。渗碳淬火后牙面渗碳淬火后牙面硬度：硬度：56
34、62 HRC;中碳合金钢：中碳合金钢：40Cr 、 45MnB。表面淬火后牙面表面淬火后牙面硬度：硬度：4858 HRC;承载能力：承载能力：取决于齿根的弯曲强度取决于齿根的弯曲强度:hKATzWD0b b= = b b 2KATzD0ah p = = p W为齿根弯曲截面系数；为齿根弯曲截面系数；D0为牙平均直径；为牙平均直径；a为牙的宽度。为牙的宽度。D0ah式中式中h为牙齿高度；为牙齿高度；z为牙齿数；为牙齿数；扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制232.2.单片式圆盘单片式圆盘摩擦离合器摩擦离合器摩擦扭矩摩擦扭矩 Tmax=Fa f Rf结构：结构：由固定圆盘由固定圆盘1、
35、活动圆盘、活动圆盘2、滑环组成。、滑环组成。 工作原理：工作原理：移动滑环，可实现两圆盘的结合与分离，靠移动滑环，可实现两圆盘的结合与分离，靠 摩擦力带动从动轴转动。摩擦力带动从动轴转动。 （2 2）过载时打滑，起保护作用；过载时打滑，起保护作用； （3 3）结合平稳、冲击和振动小。结合平稳、冲击和振动小。优点：优点： （1 1）在任何转速条件下两轴在任何转速条件下两轴都可以进行结合；都可以进行结合；Fa213Fa1Rf缺点：缺点：结合过程中不可避免出现结合过程中不可避免出现 打滑，引起磨损和发热。打滑，引起磨损和发热。扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制主动摩擦片主动摩擦片杠杆杠
36、杆滑环滑环工作原理：工作原理：移动滑环，移动滑环，通过杠杆作用，压紧通过杠杆作用，压紧或放松磨擦片，来实或放松磨擦片，来实现两轴的结合与分离。现两轴的结合与分离。 调整螺母调整螺母被动摩擦片被动摩擦片潘存云教授研制3.3.多片式圆盘多片式圆盘摩擦离合器摩擦离合器结构特点：结构特点：多个摩擦片叠加在一起；多个摩擦片叠加在一起；三维动画扬州大学专用 作者： 潘存云教授 摩擦片材料：摩擦片材料：淬火钢片、压制石棉片。淬火钢片、压制石棉片。 摩擦片数量摩擦片数量z z传递扭矩传递扭矩T 但但z z过大将使各层间压力不均匀，一般取过大将使各层间压力不均匀，一般取: : z=1215摩擦扭矩摩擦扭矩Tma
37、x= z Fa f Rfz Fa f (D1 +D2)=4 KA T4 Fap =(D1 +D2)表面压强表面压强p D1D2扬州大学专用 作者： 潘存云教授 有润滑剂有润滑剂 无润滑剂无润滑剂 p/ MPa表表14-2常用摩擦片材料的常用摩擦片材料的 f 和和 p 摩擦片材料摩擦片材料 f 圆盘摩擦离合器圆盘摩擦离合器铸铁铸铁铸铁或钢铸铁或钢 0.050.06 0.15 0.2 0.250.30淬火钢淬火钢淬火钢淬火钢 0.050.06 0.18 0.60.8青铜青铜钢或铸铁钢或铸铁 0.08 0.17 0.18 0.40.5压制石棉压制石棉钢或铸铁钢或铸铁 0.12 0.3 0.5 0.2
38、00.30对于频繁启动的离合器，可将表中对于频繁启动的离合器，可将表中p降低降低1530%。类型类型反应敏捷，但摩擦片易磨损。反应敏捷，但摩擦片易磨损。油式磨擦离合器油式磨擦离合器干式磨擦离合器干式磨擦离合器磨损轻微、寿命长、并能磨损轻微、寿命长、并能 在繁重的条件下运转。在繁重的条件下运转。扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制810 4.4.圆锥式圆锥式摩擦离合器摩擦离合器结构：结构：锥台表面为摩擦接触面。锥台表面为摩擦接触面。优点：优点：由于采用了槽面摩擦原理，因此只需要很小的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。操纵力即能使离合器传递较大
39、的转矩。缺点：缺点：径向尺寸较大，不如多盘式紧凑。径向尺寸较大，不如多盘式紧凑。扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制离合器的操纵方式离合器的操纵方式机械力机械力电磁力电磁力气动力气动力液压力液压力5.5.电磁电磁摩擦离合器摩擦离合器结构：结构：其结构特点与机械式多片摩擦离合器一样。其结构特点与机械式多片摩擦离合器一样。优点：优点：由于采用了电磁力进行控制，因此控制灵活，由于采用了电磁力进行控制，因此控制灵活， 容易实现自动化。容易实现自动化。扬州大学专用 作者： 潘存云教授 四、四、离合器离合器的选用的选用嵌入式离合器的结构简单，外形尺寸较小，两轴间嵌入式离合器的结构简单，外形尺寸
40、较小，两轴间的连接无相对运动，一般适用于低速接合，转矩不的连接无相对运动，一般适用于低速接合，转矩不大的场合大的场合摩擦式离合器可在任何转速下实现两轴的接合或分摩擦式离合器可在任何转速下实现两轴的接合或分离；接合过程平稳，冲击振动较小；可有过载保护离；接合过程平稳，冲击振动较小；可有过载保护作用。但尺寸较大，在接合或分离过程中要产生滑作用。但尺寸较大，在接合或分离过程中要产生滑动摩擦，故发热量大，磨损也较大动摩擦，故发热量大，磨损也较大电磁摩擦离合器可实现远距离操纵，动作迅速，电磁摩擦离合器可实现远距离操纵，动作迅速，没有不平衡的轴向力，因而在数控机床等机械中没有不平衡的轴向力，因而在数控机床
41、等机械中获得了广泛的应用获得了广泛的应用扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制潘存云教授研制14-414-4安全联轴器及安全离合器安全联轴器及安全离合器 作用：作用：当工作转矩超过机器允许的极限转矩时，连接当工作转矩超过机器允许的极限转矩时，连接件将发生折断、脱开或打滑，从而使从动轴自动停止件将发生折断、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。转动，以保护机器中的重要零件不致损坏。一、剪切销安全联轴器一、剪切销安全联轴器 安全联轴器安全联轴器断开连接后不能自动断开连接后不能自动恢复工作能力，用于很少过载处；恢复工作能力，用于很少过载处；双剪式双剪式单剪式
42、单剪式安全离合器安全离合器断开连接后能够自动断开连接后能够自动恢复工作能力，用于经常过载处；恢复工作能力，用于经常过载处；分分单剪单剪和和双剪双剪两种类型。两种类型。 结构：结构：类似于凸缘联轴器，但不类似于凸缘联轴器，但不用螺钉，而用钢制销钉连接。销用螺钉，而用钢制销钉连接。销钉装入经过淬火的两个套管中，钉装入经过淬火的两个套管中，过载时被剪断。过载时被剪断。 扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制销钉直径可按如下公式计算销钉直径可按如下公式计算Dm其中其中 T公称扭矩；公称扭矩；Dm销钉分布圆直径；销钉分布圆直径； z销钉数目；销钉数目； 许用剪切应力；许用剪切应力； K为过载限
43、制系数。为过载限制系数。 表表14-过载限制系数过载限制系数K载载 荷荷发电机、小型通风机、离心机械等发电机、小型通风机、离心机械等 1.1倍静载荷倍静载荷 接近静载荷接近静载荷 1.1轻型传动装置、车床、铣床、输送机轻型传动装置、车床、铣床、输送机 1.5倍静载荷倍静载荷 有微小变化有微小变化 1.6刨床、插床、有飞轮的压缩机等刨床、插床、有飞轮的压缩机等 2 倍静载荷倍静载荷 有较大变化有较大变化 2.1工程机械、破碎机、螺旋压力机工程机械、破碎机、螺旋压力机 3 倍静载荷倍静载荷 冲击载荷冲击载荷 3.2启动启动 工作工作机器名称机器名称K扬州大学专用 作者： 潘存云教授 销钉材料：销钉
44、材料： 45钢淬火，或高碳钢。在剪端处应预钢淬火，或高碳钢。在剪端处应预 先切槽。先切槽。特点：特点： 由于材料机械性能不稳定，以及制造尺寸误差等原由于材料机械性能不稳定，以及制造尺寸误差等原 因，使得销钉剪断载荷不精确因，使得销钉剪断载荷不精确销钉被剪断后，不能自动恢复工作能力，需要停车销钉被剪断后，不能自动恢复工作能力，需要停车 更换更换结构简单，常用于很少过载的机器中结构简单，常用于很少过载的机器中扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制弹簧弹簧主动齿轮主动齿轮 从动盘从动盘 外套筒外套筒调节螺母调节螺母二、滚珠安全离合器二、滚珠安全离合器 转动方向工作原理：工作原理：扭矩扭矩
45、主动齿轮主动齿轮 滚珠滚珠 从动盘从动盘 外套筒外套筒 键键 从动轴。从动轴。 过载时，弹簧被压缩，从动盘右移，主动齿轮空转，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。从动轴即停止转动。弹簧压力的大小可用螺母来调节。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。当载荷恢复正常时，重新传递转矩。转转动动方方向向转动方向转动方向潘存云教授研制转动方向扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制当外环反向转动时，则带当外环反向转动时，则带动滚柱克服弹簧力而滚到楔形动滚柱克服弹簧力而滚到楔形空间的宽敞位置，离合器处于空间的宽敞位置，离合器处于分离状态。分离状
46、态。结构：结构：由星轮、外环、滚柱、弹簧推杆等零件组成。由星轮、外环、滚柱、弹簧推杆等零件组成。工作原理：工作原理：当外环逆时钟转动时，以当外环逆时钟转动时，以摩擦力带动滚柱向前滚动，进摩擦力带动滚柱向前滚动，进一步楔紧内外接触面，从而驱一步楔紧内外接触面，从而驱动星轮一起旋转。动星轮一起旋转。 1.滚柱式定向离合器滚柱式定向离合器 一、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。滚柱在弹簧推杆作用下处于半楔紧状态。潘存云教授研制14-5特殊功用及特殊结构的联轴器及离合器特殊功用及特殊结构的联轴器及离合器扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制结构：结构：由内环、外环
47、、楔块、支撑环、拉簧等零件组成。由内环、外环、楔块、支撑环、拉簧等零件组成。2.楔块式定向离合器楔块式定向离合器 优点：优点：楔块曲率半径大，装楔块曲率半径大，装入数量多，相同尺寸时传递入数量多，相同尺寸时传递的转矩更大。的转矩更大。缺点：缺点：高速运转时有较大磨高速运转时有较大磨损，寿命较短。损，寿命较短。工作原理：工作原理：内外环工作面都为圆形，整圈拉簧压着楔块始终内外环工作面都为圆形，整圈拉簧压着楔块始终与内环接触，并力图使楔块绕自身作逆时钟方向偏摆。与内环接触，并力图使楔块绕自身作逆时钟方向偏摆。当外环顺时钟方向旋转时，楔块克服弹簧力而作顺时当外环顺时钟方向旋转时，楔块克服弹簧力而作顺
48、时钟方向摆动，从而在内外环间越楔越紧，离合器处于钟方向摆动，从而在内外环间越楔越紧，离合器处于结合状态。反向时斜块松开而成分离状态。结合状态。反向时斜块松开而成分离状态。 扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制结构：结构：由转子轴、左右轮辐、励磁线圈、磁粉等组成。由转子轴、左右轮辐、励磁线圈、磁粉等组成。 工作原理：工作原理：通电后磁粉被磁化，彼此相互吸引聚集，依通电后磁粉被磁化，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。递转矩。 二、二、 电磁粉末电磁粉末离合器离合器输出输出磁粉性能要求：磁粉性能要求
49、：导磁率高、剩磁小、流导磁率高、剩磁小、流动性好、耐磨、耐热、动性好、耐磨、耐热、不烧结性。不烧结性。 输入输入扬州大学专用 作者： 潘存云教授 磁粉材料磁粉材料铁钴镍、铁钴钒等合金粉，加入少量二硫化钼。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，颗粒直径为形状为球形或椭球形，颗粒直径为2070 m。 优点：优点：（1）励磁电流励磁电流 I 与转矩与转矩T呈线性关系、转矩调节简单呈线性关系、转矩调节简单 而且精确，调节范围宽；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、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；绕线机等的
50、理想装置； （3） 若将主动件固定，则可作制动器使用；若将主动件固定，则可作制动器使用； 缺点：缺点：相对而言比较笨重。相对而言比较笨重。 （4） 操纵方便、离合平稳、工作可靠。操纵方便、离合平稳、工作可靠。 扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制14-6制制 动动 器器结构：结构：由瓦块、制动轮等零件组成。由瓦块、制动轮等零件组成。工作原理：工作原理：通电松开，断电后靠弹簧拉力实现制动。通电松开，断电后靠弹簧拉力实现制动。 借助于瓦块与制动轮之间的摩擦力来实现制动。断电制动是为了保证设备安全。作用：作用：降低机械运转速度或停止运转的装置。降低机械运转速度或停止运转的装置。应用：应用
51、：车辆、起重机械等。车辆、起重机械等。一、块式制动器一、块式制动器扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制abaF潘存云教授研制DhH制动力矩的计算：制动力矩的计算： FF弹簧力FNFN制动反力FN =0.95FH/h 0.95摩擦损耗的系数摩擦损耗的系数 杠杆连接处制动力矩制动力矩 T= FN f D 瓦块材料瓦块材料：铸铁、或铸铁表面复以皮革或石棉带。铸铁、或铸铁表面复以皮革或石棉带。特点：特点：结构简单、紧凑。结构简单、紧凑。二、带式制动器二、带式制动器FF瓦块制动器已经规范化，可根据所需的制动力矩选型。瓦块制动器已经规范化，可根据所需的制动力矩选型。工作原理：工作原理：在外力的作用下，闸带收紧抱住制动在外力的作用下，闸带收紧抱住制动轮实现制动。轮实现制动。扬州大学专用 作者： 潘存云教授 潘存云教授研制计算计算 FabaFt = F1 F2 F1 =F2e fF2 = e f-1Ft = D2T 1 e f-1 F= (F2 +F1) a+b aFt = D2T= D a+b e f-1 2T a e f+1 F1F2圆周力圆周力 拉力拉力 由欧拉公式得由欧拉公式得 制动力制动力 为了增加摩擦，钢带复以石棉或夹铁纱帆布。为了增加摩擦，钢带复以石棉或夹铁纱帆布。 闸带的包角；闸带的包角；扬州大学专用 作者： 潘存云教授
