1、第十三章 联轴器、离合器和制动器,13.1 概述,联轴器和主要用作轴与轴之间的联接，以传递运动和转矩。,联轴器必须在机器停车后，经过 拆卸才能使两轴结合或分离。,离合器在机器工作中可随时使两轴结合或分离。,制动器是用来迫使机器迅速停止运转或减低机器运 转速度的机械装置。,特点：随时控制启动和停车； 控制变速和换档； 过载安全保护。,联轴器和离合器的选用： 1）确定需要传递的转矩T 2）根据工作条件、载荷特征选择类型； 3）根据转矩 T 计算需要的联轴器的 校核联轴器强度时的计算转矩Tc为: K考虑载荷特性的安全系数 4）根据d,n,TC选择具体型号；,工况和要求,类型,d, n, Tc,查标准
2、定型号,13.2 联轴器,相对位移误差：制造，安装，受载变形和温度变化,后果：联轴器、轴和轴承中产生附加载荷，引起磨损和振动,13.2 联轴器,联轴器的类型:,刚性联轴器,挠性联轴器:,固定式刚性联轴器:,要求被联接两轴轴线严格对中,常用类型有:套筒联轴器、夹壳联轴器和凸缘联轴器,可移式刚性联轴器:,可以通过两半联轴器间的相对运动来补偿被联接两轴的相对位移。,常用类型有:十字滑块联轴器、齿轮联轴器和万向联轴器,弹性联轴器包含有弹性元件，不仅具有吸收振动和缓解冲击的能力，而且能够通过弹性元件的变形来补偿两轴的相对位移。,其常用类型有:弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器和轮胎式联轴器,一、固定式刚性
3、联轴器,1.套筒联轴器（整体式结构）,优点：结构简单，制造方便，成本低，径向尺寸小。 缺点：装拆时需轴向移动。 场合：径向尺寸紧凑或空间受限制的低速、轻载、无冲击联接,不具备轴向、径向和角向补偿性能,2.夹壳联轴器（剖分式结构）,优点：径向尺寸小且装拆方便 缺点：转动平衡性较差 场合：低速,结构较为复杂，常用铸铁 铸造成型，那么联接螺栓 为什么交叉布置？,3.凸缘联轴器,优点：结构简单，成本低、传递转矩大； 缺点：缺乏偏移补偿能力，对中心要求高； 场合：最为广泛应用的刚性联轴器。,用铰制孔螺栓来联接两个半联轴器，铰制孔用螺栓实现对中，靠螺栓杆承受挤压与剪切来传递转矩。,用普通孔螺栓来联接两个半
4、联轴器，靠接合面的摩擦力来传递转矩。一个半联轴器的凸榫与另一个半联轴器上的凹槽相配合而对中。,对中榫凸缘联轴器,普通凸缘联轴器,对中 + 传力 ？,二、可移式刚性联轴器,1.十字滑块联轴器,十字滑块联轴器允许的径向位移,允许的角位移,优点：径向尺寸小,结构简单 缺点：滑块与凹槽间有摩损，需润滑； 场合：十字滑块因径向位移会产生较大离心力，常用于低速.,优点：传递转矩大,外形尺寸紧凑,工作可靠； 缺点：结构复杂，成本高，间隙大有冲击； 场合：常用于低速的重型机械中。,2.齿轮联轴器,齿顶 球形,齿侧 鼓形,润滑油 + 密封圈,齿侧 间隙 较大,3.万向联轴器,当一轴固定时,另一轴可以在任意方向偏
5、斜角,角位移最大可达45。,当主动轴以等角速度,回转时,从动轴的角速度,将在一定范围,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,通常将万向联轴器成对使用,并使中间轴的两个叉子位于同一平面上,还应使主、从动轴的轴线与中间轴的轴线间的偏斜角 相等 ，转速不宜太高。,小型万向联轴节的结构,优点：具有较大的角向补偿能力，结构紧凑，传动效率高； 缺点：在传动中将产生附加动载荷，转速不宜过高； 场合：重载、中载、轻载等中低速的场合，如机床、汽车。,上述几种可移式刚性联轴器有如下几个特点：,1）联轴器中都是刚性零件，缺乏缓冲、吸振能力； 2）作相对滑动的零件为易损件，磨损后间隙变大，在载荷
6、和速度变化时会造成冲击。 3）滑动零件间的摩擦阻力随载荷增大而增大，阻力大到使零件移动发生困难时，联轴器和轴将受附加动载荷的作用。,滚子链刚性联轴器,三、弹性联轴器,1.弹性套柱销联轴器 （带橡胶套的柱销）,靠弹性套柱销传递力并依靠其弹性变形补偿径向位移和角位移，靠安装时预留的间隙c来补偿轴向位移,靠弹性元件的弹性变形补偿两轴间的相对位移，缓和冲击和振动,优点：结构简单,制造容易,装拆方便,成本较低； 缺点：弹性套注销磨损较为严重，需定时更换； 场合：转矩小、转速高、频繁正反转、需要缓和冲击的场合。,2.弹性柱销联轴器 （尼龙圆柱销）,优点：结构简单,制造方便,成本低； 场合：转矩小、转速高、
7、正反向变化多、起动频繁的高速转轴,靠尼龙柱销传递力并依靠其弹性变形补偿径向位移和角位移，靠安装时预留的间隙c来补偿轴向位移,3.轮胎式联轴器,由于橡胶轮胎易于变形, 允许的相对位移较大： 轴向位移可达0.02D； 径向位移可达0.01D； 角位移可达512； 其中D为联轴器的外径。,优点：结构简单,使用可靠,弹性大,寿命长,不需润滑； 缺点：径向尺寸大； 场合：多用于潮湿多尘、起动频繁的场合。,4、弹性杆联轴器,5、波纹管联轴器,弹性管联轴器,梅花形弹性联轴器,梅花形弹性元件： 聚氨酯或尼龙 优点： 结构简单,成本低,补偿 位移和减振能力强； 场合：常用高速场合。,星形弹性联轴器,弹性联轴器具
8、有以下特点： 1）具有弹性滞后特性，缓冲、吸振性好； 2）结构简单，价格便宜。 但联轴器强度低、寿命较短。,四、联轴器的选择,1）传递载荷的大小、性质及对缓冲功能的要求。 载荷平稳、传递转矩大、同轴度好，无相对位移的选用刚性联轴器。 载荷变化大，要求缓冲、吸振或同轴度不易保证时应选用弹性联轴器。 2）工作转速的高低与正、反转变化多少的要求。 高速运转的轴应选动平衡精度较高的联轴器；动载荷大的机器选用重量轻、转动惯量小的弹性联轴器；正、反转变化多，启动频繁，安装不易对中的场合考虑采用弹性联轴器。,3）连接两轴相对位移大小的要求。 安装调整后难以保证两轴精确对中，或工作中有较大位移量的两轴连接，要
9、选用弹性联轴器。,13.3 离合器,离合器的分类,离合器,操纵,自动,机械操纵离合器,液压(操纵)离合器,气压(操纵)离合器,电磁(操纵)离合器,安全离合器,离心式离合器,超越离合器,嵌合式：牙嵌离合器,摩擦式,圆盘摩擦离合器,锥面摩擦离合器,离合器的设计要求： 便于接合和分离； 接合与分离迅速可靠； 接合时振动小； 调节维修方便； 尺寸小，重量轻； 耐磨性好，散热性好。 ,一、操纵式离合器,1.牙嵌离合器,1、2 半离合器 3 导向平键 4 操纵滑环 5 对中环,材料选择及热处理： 齿面需要高耐磨性，故齿面应具有较高的硬度； 一般采用低碳钢+低碳淬火处理或中碳钢+表面淬火处理； 对于不重要的
10、和静止时离合的牙嵌离合器也可采用铸铁。,牙数：3-60个， 要传递转矩大，取较少牙数； 要接合时间短时，取较多牙数。,三角形齿：接合容易、齿顶尖、强度低，用于小载荷。 梯形齿： 强度高、磨损后自动补偿间隙，用于较大载荷。 锯齿形齿：单向工作、强度最高，反向时将迫使离合器分离。,离合器的牙形有三角形、梯形、锯齿形等,MPa,MPa,牙嵌离合器的承载能力主要取决于齿根弯曲强度 。对于频繁离合的牙嵌离合器，将产生齿面磨损，常通过限制齿面压强p来控制磨损。即,强度计算,优点：结构简单，尺寸小，工作时无滑动，应用广泛。 缺点：只宜在两轴不回转或转速差很小时离合，否则撞齿折断,D0 平均直径，mm W 齿
11、根处抗弯剖面系数，mm3 A 一个齿的工作面在径向平面上的投影面积，mm2,2.摩擦离合器,单盘摩擦离合器,摩擦离合器可以再不停车或主、从动轴转速差较大的情况下进行接合与分离，过程较为平稳，但存在摩擦发热和磨损。 摩擦离合器可分为：单盘式、多盘式和圆锥式。,多盘摩擦离合器,圆盘摩擦离合器所传递的最大转矩及作用在摩擦面上的压强分别为,多盘摩擦离合器,电磁摩擦离合器,圆锥式摩擦离合器,与单圆盘摩擦离合器相比较，由于锥形结构使圆锥式摩擦离合器在相同外径尺寸和相同轴向压力的情况下接触面积增大，从而产生较大的摩擦力，传递更大的转矩。,二、自动离合器,自动离合器是一种能根据机器运动或动力参数的变化而自动完
12、成结合和分离的离合器。,常用的有安全离合器、离心离合器和定向离合器,1.安全离合器,作用是当转矩超过允许数值时能自动分离,销钉式安全离合器,优点：过载时销钉被剪断 缺点：需要对销钉强度进行精 确计算，且更换销钉既 费时又不方便 不宜用在经常过载的场合,摩擦式安全离合器,优点：摩擦所需的轴向压力由弹簧调节得到，过载时打滑起动 安全作用，当载荷降低到某一值后又开始正常接合状态 缺点：分离不充分，从动轴可能转动。,2.离心离合器,当主动轴的转速达到某一定值时能自行结合或分离,瓦块式离心离合器,开式离合器主要用于起动装置，以便运转稳定后加载,闭式离合器主要用作安全装置,当机器转速过高时起安全保护作用。
13、,开式+闭式,弹 簧 的 作 用 ？,3.定向离合器,只能按一个转向传递转矩，反向时自动分离。,优点：工作时没有噪声,宜于高速转动,但制造精度要求高。,1星轮 2外圈 3滚柱 4弹簧顶杆,滚珠式定向离合器,13.4 制动器,利用摩擦力来减低运动物体的速度或迫使其停止运动的装置。,按着制动零件的结构特征分为块式、带式、盘式制动器。,一、带式制动器,优点：结构简单,尺寸紧凑,可以产生较大的制动力矩,常应用。 缺点：带式制动器制动轮轴和轴承受力大，带与轮间压力不均 匀,从而磨损也不均匀,且易断裂。,钢带 + 石棉基摩擦材料,二、块式制动器,优点：电磁块式制动器起动和开启迅速，尺寸小，重量轻， 易于调整瓦块间隙，更换瓦块、电磁铁也方便； 缺点：制动时冲击大，电能消耗也大，不宜用于制动力矩大 和需要频繁制动的场合。,1电磁线圈，2衔铁，3套杆，4拉簧，5瓦块，6制动轮,三、内涨式制动器,这种制动器结构紧凑广泛应用于各种车辆以及结构尺寸受 到限制的机械中。,1、8销轴 2、7制动蹄 3、6摩擦片 4油缸 5拉簧,
