12 联轴器和离合器(邓昭铭版)

1、12 联轴器、离合器和制动器联轴器、离合器和制动器 12.1 联轴器联轴器.LINK 12.2 离合器离合器.LINK 12.3 制动器制动器.LINK 12.4联轴器、离合器和制动器的选联轴器、离合器和制动器的选 择和维护择和维护.LINK 作用：作用：主要用于将两根轴联接在一起，使它们一起旋转，并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。传递扭矩，也可用作安全装置。 1 1）联轴器）联轴器: :用于将两轴联接在一起用于将两轴联接在一起, ,机器运转时两轴机器运转时两轴不能分离不能分离, ,只只 有在机器停车时才可将两轴分离；有在机器停车时才可将两轴分离；

2、2 2）离合器）离合器: :在机器运转过程中，可使两轴在机器运转过程中，可使两轴随时接合或分离随时接合或分离的一种装的一种装 置。置。 它可用来操纵机器传动的断续，以便进行变速或换向；它可用来操纵机器传动的断续，以便进行变速或换向； 3 3）安全联轴器与安全离合器）安全联轴器与安全离合器: :机器工作时，若转矩超过规定值，机器工作时，若转矩超过规定值， 即可自行断开或打滑，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以保证机器中的主要零件不因过载而损 坏；坏； 4 4）特殊功用的联轴器与离合器）特殊功用的联轴器与离合器: :用于某些特殊要求处，如：在一用于某些特殊要求处，如：在一

3、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；分离等； 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：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：传递转传递转 矩大小、转速高低、扭转刚度变化、体积大小、缓冲吸振能力等因素。矩大小、转速高低、扭转刚度变化、体积大小、缓冲吸振能力等因素。 4.1 联轴器联轴器 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 定能保证精确对中，因此会出现两轴之间的某种相对位移（轴向定能保证精确对中，因

4、此会出现两轴之间的某种相对位移（轴向 位移、径向位移和角位移，或其组合）。位移、径向位移和角位移，或其组合）。 x y x y 轴向位移x径向位移y 角位移 综合位移x、y、 套筒联轴器套筒联轴器 凸缘联轴器凸缘联轴器 夹壳联轴器夹壳联轴器 刚性联轴器刚性联轴器 （无补偿能力）（无补偿能力） 联联 轴轴 器器 挠性联轴器挠性联轴器 ( (有补偿能力）有补偿能力） 无弹性元件无弹性元件 联轴器联轴器 有弹性元件有弹性元件 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 滑块联轴器滑块联轴器 十字轴式万向联轴器十字轴式万向联轴器 滚子链联轴器滚子链联轴器 弹性套柱销联轴器弹性套柱

5、销联轴器 弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器 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 联轴器的分类：联轴器的分类： 普通凸缘联轴器普通凸缘联轴器 绞制孔螺栓绞制孔螺栓 对中榫对中榫 对中榫凸缘联轴器对中榫凸缘联轴器 n一、刚性联轴器一、刚性联轴器 套筒联轴器套筒联轴器 n一、刚性联轴器一、刚性联轴器 1.1.十字滑块联轴器十字滑块联轴器 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。移动副。 材料材

6、料: :常用常用4545，工作表面热处理，以提高其硬度。要求较低，工作表面热处理，以提高其硬度。要求较低 时可用时可用Q275Q275，不进行热处理，不进行热处理 n二、挠性联轴器二、挠性联轴器无弹性元件无弹性元件 A 213546 4:1 A 2.2.齿式联轴器齿式联轴器 特点：特点：传递的转矩大，并允许有较大的很大的偏移量，安装传递的转矩大，并允许有较大的很大的偏移量，安装 精度要求不高；但质量较大，成本高，适用于重型机械。精度要求不高；但质量较大，成本高，适用于重型机械。 3.3.十字轴式万向联轴器十字轴式万向联轴器 叉形接头叉形接头1 叉形接头叉形接头3 中间联接件中间联接件2 轴销轴

7、销4 轴销轴销5 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。 C 2 1 21 C 4.4.滚子联轴器滚子联轴器 特点：特点：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、 价格低廉且具有一定的补偿能力和缓冲性能。但因链条的套价格低廉且具有一定的补偿能力和缓冲性能。但因链条的套 筒与其相配件间存在间隙，不宜用于逆向传动、起动频繁或筒与其相配件

8、间存在间隙，不宜用于逆向传动、起动频繁或 立轴传动，不适用高速传动。立轴传动，不适用高速传动。 此类联轴器因具有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对此类联轴器因具有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对 位移，而且具有缓冲减振的能力。弹性元件含蓄的能量愈位移，而且具有缓冲减振的能力。弹性元件含蓄的能量愈 多，联轴器的缓冲能力愈强；弹性元件的弹性滞后性能与多，联轴器的缓冲能力愈强；弹性元件的弹性滞后性能与 弹性变形时零件间的摩擦功愈大，则联轴器的减振能力愈弹性变形时零件间的摩擦功愈大，则联轴器的减振能力愈 好。好。 弹性元件弹性元件 的材料：的材料： 非金属：橡胶、塑料等，质量小，价格低，非金属：橡胶

9、、塑料等，质量小，价格低， 减振能力强。减振能力强。 金属：金属弹簧等，强度高、尺寸小，使用金属：金属弹簧等，强度高、尺寸小，使用 寿命长。寿命长。 n三、挠性联轴器三、挠性联轴器有弹性元件联轴器有弹性元件联轴器 1.1.弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器 预留间隙以补偿预留间隙以补偿 轴向位移。轴向位移。 c c 圆柱孔圆柱孔 圆锥孔圆锥孔 制造容易，装拆方便，成本制造容易，装拆方便，成本 低；弹性套易磨损，寿命短。低；弹性套易磨损，寿命短。 适用于连接载荷平稳、需正适用于连接载荷平稳、需正 反转或起动频繁、传递中小反转或起动频繁、传递中小 转矩的轴。转矩的轴。 2.2.弹性柱销联轴器弹性柱销

10、联轴器 尼龙销尼龙销 挡板挡板 结构简单，装拆方便，耐久性好。弹性柱销有一定的缓冲结构简单，装拆方便，耐久性好。弹性柱销有一定的缓冲 和吸振能力，适用于轴向窜动大、正反转变化较多和起动和吸振能力，适用于轴向窜动大、正反转变化较多和起动 频繁的场合。使用温度限制在频繁的场合。使用温度限制在-20-20C C+70+70C C。 3.3.轮胎式弹性联轴器轮胎式弹性联轴器 具有良好的消振能力，能有效降低动载荷和补偿较大的轴向具有良好的消振能力，能有效降低动载荷和补偿较大的轴向 位移，且绝缘性能良好，运转时无噪声；径向尺寸较大，当位移，且绝缘性能良好，运转时无噪声；径向尺寸较大，当 转矩较大时，会因过

11、大扭转变形而产生附加轴向载荷。转矩较大时，会因过大扭转变形而产生附加轴向载荷。 4.4.梅花形弹性联轴器梅花形弹性联轴器 材料：材料：聚氨酯橡胶、铸聚氨酯橡胶、铸 型尼龙等型尼龙等 工作温度：工作温度：-35-35+80,+80, 传递扭矩：传递扭矩： T=16T=1625000 N.M25000 N.M A-A A A 5.5.膜片联轴器膜片联轴器 弹性元件用铰制孔用螺栓交错间隔与两边的半联轴器相弹性元件用铰制孔用螺栓交错间隔与两边的半联轴器相 连。弹性元件上的弧段分为交错受压和受拉的两部分，连。弹性元件上的弧段分为交错受压和受拉的两部分， 拉伸部分传递转矩，压缩部分趋向皱折。当所连接的两拉

12、伸部分传递转矩，压缩部分趋向皱折。当所连接的两 轴存在轴向、径向和角位移时，金属膜片产生波状变形。轴存在轴向、径向和角位移时，金属膜片产生波状变形。 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，选用的基本步骤为：轴器，选用的基本步骤为： 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 进行必要的承载能力校核进行必要的承载能力校核 规定部件相应的安装精度规定部件相应的安装精度 协调轴孔直径协调轴孔直径 校核最大转矩校核最大转矩 确定联轴器的型号确定联轴器的型号 n四、联轴器的选择四、联

13、轴器的选择 . .选择联轴器的类型选择联轴器的类型 应全面了解工作载荷的大小和性质、转速高低、工作环境等，应全面了解工作载荷的大小和性质、转速高低、工作环境等， 结合常用联轴器的性能、应用范围及使用场合选择联轴器的结合常用联轴器的性能、应用范围及使用场合选择联轴器的 类型。类型。 低速、刚性大的短轴可选用刚性联轴器；低速、刚性大的短轴可选用刚性联轴器； 低速、刚性小的长轴可选用无弹元件挠性联轴器；低速、刚性小的长轴可选用无弹元件挠性联轴器； 传递转矩较大的重型机械选用齿式联轴器；传递转矩较大的重型机械选用齿式联轴器； 对于高速、有振动和冲击的机械，选用弹性元件挠性联轴器；对于高速、有振动和冲击

14、的机械，选用弹性元件挠性联轴器； 轴线位置有较大变动的两轴，应选用万向联轴器；轴线位置有较大变动的两轴，应选用万向联轴器； 有安全保护要求的轴，选用安全联轴器。有安全保护要求的轴，选用安全联轴器。 表表12-2 12-2 工作情况系数工作情况系数K KA A 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 1.5 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

15、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 2.2.计算联轴器的计算转矩计算联轴器的计算转矩 计算转矩：计算转矩：Tca=KAT KA为工作情况系数；为工作情况系数；T为公称扭矩；为公称扭矩； . .规定部件相应的安装精度规定部件相应的安装精度 . .进行必要的校核进行必要的校核

16、. .确定联轴器的型号确定联轴器的型号 按按Tca TTca T，由联轴器标准确定联轴器型号，由联轴器标准确定联轴器型号，TT为联轴器的许用转矩。为联轴器的许用转矩。 . .校核最大转速校核最大转速 被联接轴的转速被联接轴的转速n n，不应超过联轴器许用的最高转速，不应超过联轴器许用的最高转速nmaxnmax，即：，即：nnmaxnnmax . .协调轴孔直径协调轴孔直径 被联接两轴的直径和形状（圆柱或圆锥）均可以不同，但必须使直被联接两轴的直径和形状（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。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

17、。 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。及相应部件的安装精度。 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。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。 例例1 1：电动机经减速器拖动破碎机工作。已知电动机的功率：电动机经减速器拖动破碎机工作。已知电动机的功率P P 22 kW22 kW，转速，转速n n970 r/min970 r/min，电动机轴的直径

18、和减速器输入，电动机轴的直径和减速器输入 轴的直径均为轴的直径均为 42 mm42 mm，试选择电动机与减速器之间的联轴器。，试选择电动机与减速器之间的联轴器。 解解 （1 1）选择类型）选择类型 为了缓和冲击和减轻振动，选用弹性柱销联轴器。为了缓和冲击和减轻振动，选用弹性柱销联轴器。 （2 2）求计算转矩）求计算转矩 由表由表 12-212-2查得，工作机为离心泵时取工作情况系数查得，工作机为离心泵时取工作情况系数K=2.5K=2.5，故计算转矩，故计算转矩 （3 3）确定型号）确定型号 由设计手册中选取弹性柱销联轴器由设计手册中选取弹性柱销联轴器HL 3HL 3。它的公。它的公 称扭矩（即

19、许用转矩）为称扭矩（即许用转矩）为 630 Nm630 Nm大于大于TcTc，半联轴器材料为钢时，半联轴器材料为钢时， 许用转速为许用转速为 5000 r/min5000 r/min大于大于n n970 r/min970 r/min，允许的轴孔直径在，允许的轴孔直径在30-30- 48 mm48 mm之间。以上数据均能满足本题的要求，故合用。之间。以上数据均能满足本题的要求，故合用。 4.2 离合器离合器 作用：作用：在机器运转中可将传动系统随时分离或接合。在机器运转中可将传动系统随时分离或接合。 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。 要求：

20、要求： 1.1.接合平稳、分离迅速而彻底；接合平稳、分离迅速而彻底； 2.2.调节与维修方便；调节与维修方便； 3.3.外廓尺寸小，质量小；外廓尺寸小，质量小； 4.4.耐磨性好，有足够的散热能力；耐磨性好，有足够的散热能力； 5.5.操纵方便省力。操纵方便省力。 b a D1 d A A h c AA D0 D 牙嵌式离合器是通过牙的相牙嵌式离合器是通过牙的相 互嵌合来传递运动和转矩。互嵌合来传递运动和转矩。 n一、牙嵌式离合器一、牙嵌式离合器 三角形三角形 矩形矩形 主要用于安全主要用于安全 离合器离合器 梯形梯形锯齿形锯齿形 牙嵌离合器主要尺寸可从有关手册中查取，必要时按校核牙面的挤牙嵌

21、离合器主要尺寸可从有关手册中查取，必要时按校核牙面的挤 压强度和牙根弯曲强度。压强度和牙根弯曲强度。 材料：材料：低碳钢，表面渗碳，硬度低碳钢，表面渗碳，硬度565662HRC62HRC；中碳钢，表面淬火，；中碳钢，表面淬火， 硬度硬度484854HRC54HRC；静态接合或不重要的离合器可采用；静态接合或不重要的离合器可采用HT200HT200制造。制造。 在主动摩擦盘转动时，由主、从动盘的接触面间产生的摩擦在主动摩擦盘转动时，由主、从动盘的接触面间产生的摩擦 力矩来传递转矩。力矩来传递转矩。 1.1.单盘摩擦离合器单盘摩擦离合器 设摩擦力的合力作用在设摩擦力的合力作用在 平均半径为平均半径

22、为R R的圆周上，的圆周上， 则可传递的最大转矩则可传递的最大转矩 为为:T:Tmax max=FfR =FfR n二、圆盘摩擦离合器二、圆盘摩擦离合器 2.2.多盘摩擦离合器多盘摩擦离合器 外摩擦盘外摩擦盘5 主动轴主动轴1 外鼓轮外鼓轮2 内摩擦盘内摩擦盘6 从动轴从动轴3 套筒套筒4 滑环滑环7 曲臂压杆曲臂压杆8 调节螺母调节螺母10压板压板9 优点优点：（与牙嵌式离合器相比）：（与牙嵌式离合器相比） 不论在何种速度下，两轴都可以接合或分离；不论在何种速度下，两轴都可以接合或分离； 接合过程平稳，冲击、振动小；接合过程平稳，冲击、振动小； 从动轴的加速时间和所传递的最大转矩可调节；从动

23、轴的加速时间和所传递的最大转矩可调节； 过载时可发生打滑，以保护重要零件不被损坏。过载时可发生打滑，以保护重要零件不被损坏。 缺点：缺点： 外廓尺寸大；外廓尺寸大； 1.1. 在接合、分离过程中产生滑动摩擦，发热量大，磨损在接合、分离过程中产生滑动摩擦，发热量大，磨损 大。大。 n三、安全联轴器及安全离合器三、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，联接件将当工作转矩超过机器允许的极限转矩时，联接件将 发生折断、脱开或打滑，从而使联轴器或离合器自动停止发生折断、脱开或打滑，从而使联轴器或离合器自动停止 传动，以保护机器中的重要零件不致损坏。传动，以保护机器中的重要零件不致损坏。 安全联轴器安全联轴器断开联接后不能自动恢复工作能力，用于很断开联接后不能自动恢复工作能力，用于很 少过载处；少过载处； 安全离合器安全离合器断开联接后能够自动恢复工作能力，用于经常断开联接后能够自动恢复工作能力，用于经常 过载处；过载处； 一、