1、中南大学专用 作者： 潘存云教授,第14章 联轴器、离合器和制动器,14-0 联轴器和离合器概述,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,14-6 制动器,中南大学专用 作者： 潘存云教授,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，也可用作安全装置。, 联轴器-用于将两轴联接在一起，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；,
2、安全联轴器与离合器-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；, 特殊功用的联轴器与离合器-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；,14-0 联轴器和离合器概述,中南大学专用 作者： 潘存云教授,联轴器和离合器种类繁多，在选用标准件或自行设计时应考虑如下因素：,传递转矩大小;,转速高低;,扭转刚度变化 ;,体积大小 ;,缓冲吸振能力 。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,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。,由于制造、安装或工作时零件的变形等原
3、因，被联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。,制造误差,安装误差,受力变形,14-1 联轴器的种类和特性,中南大学专用 作者： 潘存云教授,二、 联轴器与离合器的分类,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,弹性套柱销联轴器,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,下面将对各种联轴器作详细介绍,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,潘存云教授研制,（一）刚性联轴器,结构
4、：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,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,2、凸缘刚性联轴器,结构：半联轴器通过键与轴相联，用螺栓将两个半联 轴器的凸缘联接在一起。,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,中南大学专用 作者： 潘存云教授,制造与安装要求：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。,材料：
5、一般用铸铁、当重载或 V30 m/s时，用铸 钢或锻钢 。,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 。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,潘存云教授研制,应用：用于低速传动轴，常用于垂直传动轴的联接。,3、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。,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 。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,潘存云教授研
6、制,潘存云教授研制,1、齿式联轴器,功用：能补偿轴不对中和偏斜。,工作范围：正常齿：30 腰鼓齿：3,(二) 无弹性元件联轴器,结构：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。套筒与轴用键联接，两外壳用螺栓联接。两端密封，空腔内储存润滑油。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,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。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,潘存云教授研制,2、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
7、副。,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。,优缺点：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。,适用范围：30, y0.04d，v300 r/min,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,3、滑块联轴器,优点：结构简单、尺寸紧凑。,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。,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。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,4、万向联轴器,作用：用于传递两相交轴之间的动力
8、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,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,vA1 = r1,结构特点：两传动轴末端各有一个叉形支架，用铰链与中间的“十字形”构件相联，“十字形”构件的中心位于两轴交点处，,运动分析：,两轴平均传动比为1，但瞬时传动比是动态变化的。,在图示位置I, 以轴1为参考系，对A点有 ：,以轴2为参考系，对A点有 ：,vA2 = r2,= r cos 2,显然有 ： vA1 = vA2,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,其它位置：,代入得：,在图示位置II
9、, 以轴2为参考系，对B点有 ：,vB2 = r”2,以轴1为参考系，对B点有 ：,vB1 = r”1,= 1 r cos,同样有 ： vB1 = vB2,代入得：,2=1 cos,2 1,=”2 滑块联轴器 ；,角位移较大，或两轴相交时： = 滑块联轴器,4) 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；,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；,中南大学专用 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、 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、维护简单、成本低廉的联轴器。,5) 联轴器的制
10、造、安装、维护和经济性,刚性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 ；,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。,6) 安全性要求,有安全保护要求的轴，应选用安全联轴器。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,二、 计算联轴器的扭矩,计算转矩：,Tca=KAT,KA为工作情况系数；见下页,T为公称扭矩；,中南大学专用 作者： 潘存云教授,三、 确定联轴器的型号,选型依据： Tca T ， 由相关标准确定型号；,四、 校核最大转速,n nmax,六、规定部件相应的安装精度,被联接轴的转速n，不应超过联轴器许用的最高转速nmax，即：,五、协调轴孔直径,被联接两轴
11、的直径和形状（圆柱或圆锥）均可以不同，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。,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。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,进行必要的校核,联轴器除了要满足转矩和转速的要求外，必要时还应对联轴器中的零件进行承载能力校核，如对非金属元件的许用温度校核等。,选择联轴器的类型,联轴器的选择流程 ：,中南大学专用 作者： 潘存云教授,作用：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；,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
12、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,中南大学专用 作者： 潘存云教授,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 准确可靠；, 结构简单，重量轻，惯性小，外形尺寸小，工作 安全，效率高；, 接合元件耐磨性好，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。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,1) 牙嵌式离合器,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，实现两套筒的结
13、合与分离。,三、常用离合器简介,潘存云教授研制,中南大学专用 作者： 潘存云教授,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。,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,特点：结构简单、外廓尺寸小、能传递较大的转矩。,材料：低碳合金钢：20Cr 、 20MnB。渗碳淬火后牙面硬度：5662 HRC;,中碳合金钢：40Cr 、 45MnB。表面淬火后牙面硬度：4858 HRC;,承载能力：取决于齿根的弯曲强度:,W-齿根弯曲
14、截面系数；D0-牙平均直径；a-牙的宽度。,式中：h为牙齿高度；z为牙齿数；,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,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，可实现两圆盘的结合与分离，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结合；,缺点：结合过程中不可避免出现 打滑，引起磨损和发热；,中南大学专用 作者： 潘存云教授,潘存云教授研制,工作原理：移动滑环，通过杠杆作用，压紧或放松磨擦片，来实现两轴的结合与分离。,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；,三维动画,中南大学专用 作者： 潘存云教授,
