1、第 17章 联轴器、离合器 17-1 联轴器、离合器的类型和应用 17-2 固定式刚性联轴器 17-3 可移动刚性联轴器 17-4 弹性联轴器 17-5 牙嵌式离合器 17-6 圆盘摩擦离合器 17-7 磁粉离合器 17-8 定向离合器 zpofrp 2013-10-23 17-1 联轴器、离合器的类型和应用 zpofrp 2013-10-23 工作特点： 联轴器用于刚性静态联接；而离合器则用 于两轴之间的动态联接。 分类： 弹性联轴器 刚性联轴器 固定式联轴器 移动式联轴器 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。 联轴器 牙嵌式离合器 离合器 摩擦式离合器 电磁离
2、合器 自动离合器 应用实例： 手腕驱动机构、汽车后桥驱动、车辆启停等。 17-1 联轴器、离合器的类型和应用 zpofrp 2013-10-23 联轴器、离合器 大都已经标准化了，可直接 选用 。 1. 工作条件 选类型 转矩 2. 转速 轴径 确定型号与规格 计算转矩： Tc=KAT KA-工作情况系数； T-名义转矩； 表 17-1 工作情况系数 KA 工 作 机 原动机为电动机时 发电机、小型通风机、小型离心机 1.3 透平压缩机、木工机械、输送机 1.5 搅拌机、增压机、有飞轮的压缩机 1.7 织布机、水泥搅拌机、拖拉机 1.9 挖掘机、起重机、碎石机、造纸机械 2.3 17-1 联轴
3、器、离合器的类型和应用 zpofrp 2013-10-23 17-2 固定式刚性联轴器 套筒联轴器 zpofrp 2013-10-23 凸缘联轴器 17-2 固定式刚性联轴器 zpofrp 2013-10-23 y x 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。 联接特点 ： 构成动联接，具有一个或几个方向的活动度 能补偿两轴的相对位移。 x y 轴向 如果联轴器没有适应这种相对位移的能力就会在联轴器、轴和轴承中引起附加载荷，甚至引起强烈振动。 17-3 可移
4、式刚性联轴器 zpofrp 2013-10-23 一、齿式联轴器 17-3 可移式刚性联轴器 zpofrp 2013-10-23 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。 17-3 可移式刚性联轴器 zpofrp 2013-10-23 二、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。 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， v3
5、00 r/min y 17-3 可移式刚性联轴器 zpofrp 2013-10-23 三、万向联轴器 17-3 可移式刚性联轴器 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。 zpofrp 2013-10-23 1. 单万向铰链机构 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， = 0 45。 轴间角为 ： 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。 A 2 A 1 B r r vA1 =
6、 r1 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 17-3 可移式刚性联轴器 zpofrp 2013-10-23 r” 其它位置： 代入得： 1 B B A “2 在图示位置 II, 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 r 代入得： 2=1 cos 2 1 =”2 1 1 cos 1cos 2 1 =cos2 17-3 可移式刚性联轴器 zpofrp 2013
7、-10-23 2. 双万向铰链机构 安装要求： 主动、从动、中间三轴共面； 主动轴、从动轴与中间件轴线间的夹角必须相等； 中间轴两端的叉面应在同一平面内。 C 2 1 2 1 C 17-3 可移式刚性联轴器 zpofrp 2013-10-23 一、弹性套柱销联轴器 17-4 弹性联轴器 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。 预留安装空间以便与更换橡胶套 A 预留间隙以补偿轴向位移。 c 圆柱孔 圆锥孔 zpofrp 2013-10-23 二、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。 尼龙销 挡板 c c 销与挡板之间 留有间隙
8、结构简单、更换柱销方便。 特点： 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。 应用： 适用于正反向变化多，启动 频繁的高速轴。 适用范围： -12t60， v 8000 r/min 能 补偿 较大的轴向位移，并 允许微量的径向位移和角位移。 两种柱销 17-4 弹性联轴器 zpofrp 2013-10-23 三、梅花型弹性联轴器 四、弹性活块联轴器 五、轮胎式联轴器 17-4 弹性联轴器 特点： 两半联轴器间放置梅花型非金属弹性元件。 特点： 两半联轴器间放置非金属弹性元件，各元件间不相连。具有较大径向和角向补偿量，公称转矩和许用转速也较大。 1、允许相对位移较大，角位移可
9、达 512， 轴向位移可达 0.02D，径向位可达 0.01D， D为联轴器外径。 2、适用于启动频繁、正反向运转、有冲击振 动、两轴间有较大的相对位移量以及潮湿 多尘之处。 3、径向尺寸庞大，轴向尺寸较窄，利于缩短 串接机组的总长度。 zpofrp 2013-10-23 17-5 牙嵌离合器 结构组成： 端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环 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，实现两套筒的结合与分离。 zpofrp 2013-10-23 牙型 6090 28 28 60 三角形 梯 形 锯齿形 -传递中小转矩、牙数为 1560 -传递较大转矩、牙数为 315 梯
10、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。 17-5 牙嵌离合器 zpofrp 2013-10-23 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。 hkAT zWD0 b= b 2kAT zD0ah p = p W-齿根弯曲截面系数； D0-牙平均直径； a-牙的宽度。 D0
11、 a h 式中： h为牙齿高度； z为牙齿数； 17-5 牙嵌离合器 zpofrp 2013-10-23 1 23 一、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。 缺 点： 结合过程中不可避免出现打滑，引起磨损和发热； 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； Fa Rf 2 3 17-6 圆盘摩擦离合器 zpofrp 2013-10-23 主动摩擦片 杠杆 滑环 调整螺母
12、 被动摩擦片 二、多片式圆盘 摩擦离合器 结构特点： 多个摩擦片叠加在一起。 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。 17-6 圆盘摩擦离合器 zpofrp 2013-10-23 摩擦片材料： 淬火钢片、压制石棉片。 摩擦片数量 z 传递扭矩 T 但 z过大将使各层间压力不均匀，一般取 : z=1215 摩擦扭矩 : Tmax= z Fa f Rf z Fa f (D1 +D2) = 4 KA T 4 Fa p = (D1 +D2) 表面压强 : p D1 D2 17-6 圆盘摩擦离合器 zpofrp 2013-10-23 有润滑剂 无润滑剂 p/ M
13、Pa 表 17-2 常用摩擦片材料的 f 和 p 摩擦片材料 f 圆盘摩擦离合器 铸铁 铸铁或钢 0.050.06 0.15 0.2 0.250.30 淬火钢 淬火钢 0.050.06 0.18 0.60.8 青铜 钢或铸铁 0.08 0.17 0.18 0.40.5 压制石棉 钢或铸铁 0.12 0.3 0.5 0.200.30 对于频繁启动的离合器，可将表中 p降低 1530%。 类型 反应敏捷，但摩擦片易磨损。 油式磨擦离合器 干式磨擦离合器 磨损轻微、寿命长、并能 在繁重的条件下运转。 17-6 圆盘摩擦离合器 zpofrp 2013-10-23 离合器的操纵方式 机械力 电磁力 气动
14、力 液压力 17-6 圆盘摩擦离合器 三、操纵方式 zpofrp 2013-10-23 磁粉材料： 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： 2070 m。 优点： 1）励磁电流 I 与转矩 T呈线性关系、转矩调节简单而 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、 绕线机等的理想装置。 3) 若将主动件固定，则可作制动器使用。 缺点： 相对而言比较笨重。 4) 操纵方便、离合平稳、工作可靠。 17-7 磁粉离合器 zpofrp 2013-10-23 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
15、态。 结构： 由星轮、外环、滚柱、弹簧推杆等零件组成。 工作原理： 当外环逆时钟转动时，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。 一、滚柱式定向离合器 滚柱在弹簧推杆作用下处于半楔紧状态。 17-8 定向离合器 zpofrp 2013-10-23 结构： 由内环、外环、楔块、支撑环、拉簧等零件组成。 二、楔块式定向离合器 优点： 楔块曲率半径大，装入 数量多，相同尺寸时传 递的转矩更大。 缺点： 高速运转时有较大磨 损，寿命较短。 工作原理： 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。当外环顺时钟方向旋转时 17-8 定向离合器 ，楔块克服弹簧力而作顺时钟方向摆动，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。 zpofrp 2013-10-23 一、基本内容 1. 联轴器与离合器的功能与区别； 2. 联轴器的分类及不同类型联轴器的特点； 3. 联轴器的选择； 4. 离合器的分类及特点。 二、基本要求 1. 学会根据工作要求选择合适的联轴器； 2. 掌握啮合式离合器与摩擦式离合器的特点及应用。 三、重点内容 1. 常用联轴器的特点、应用及选择； 2. 可移式联轴器补偿两轴偏差的能力 。
