机械设计基础第十三章

1、 联轴器联轴器 用来把两轴联接在一起，以传递运动与转矩，机器停止运转后才能用来把两轴联接在一起，以传递运动与转矩，机器停止运转后才能 接合或分离的一种装置。接合或分离的一种装置。 离合器离合器 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 来操纵机器传动系统的断续，以便进行变速及换向等。来操纵机器传动系统的断续，以便进行变速及换向等。 制动器制动器 用来降低机械的运转速度或迫使机械停止运转的部件用来降低机械的运转速度或迫使机械停止运转的部件 联轴器联轴器 用来把两轴联接在一起，以传递运动与转矩，机器停止运转后才能接用来把两

2、轴联接在一起，以传递运动与转矩，机器停止运转后才能接 合或分离的一种装置。合或分离的一种装置。 一、一、联轴器的类型联轴器的类型 联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变 化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。 这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一 定范围的相对位移的性能。定范围的相对位移的性能。 x y x y 轴向位移x

3、径向位移y 角位移 综合位移x、y、 x y 被联接两轴间的各种相对位移无补偿能力，故对两轴对中性的要求高。当两被联接两轴间的各种相对位移无补偿能力，故对两轴对中性的要求高。当两 轴有相对位移时，会在结构内引起附加载荷。这类联轴器的结构比较简单。轴有相对位移时，会在结构内引起附加载荷。这类联轴器的结构比较简单。 联轴器的分类联轴器的分类 固定式联轴器固定式联轴器 可移式联轴器可移式联轴器 刚性可移式联轴器：利用联轴器工作零件间的间隙和结构特性来补偿两轴刚性可移式联轴器：利用联轴器工作零件间的间隙和结构特性来补偿两轴 的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。的相对位移。但因无弹性元件，故不能

4、缓冲减振。 弹性可移式联轴器：利用联轴器中的弹性元件的变形，来补偿两轴间的弹性可移式联轴器：利用联轴器中的弹性元件的变形，来补偿两轴间的 相对位移，而且具有缓冲减振的能力。相对位移，而且具有缓冲减振的能力。 对被联接两轴间的各种相对位移有补偿能力，进一步分为：对被联接两轴间的各种相对位移有补偿能力，进一步分为： 根据联轴器补偿两轴偏移能力的不同，联轴器分为两类：根据联轴器补偿两轴偏移能力的不同，联轴器分为两类：刚性联轴器和刚性联轴器和 挠性联轴器。挠性联轴器。 联轴器的分类：联轴器的分类： 机械式联轴器机械式联轴器 联轴器联轴器 电磁式联轴器电磁式联轴器 其中以机械式联轴器最为常用其中以机械式

5、联轴器最为常用。 二、固定式联轴器二、固定式联轴器 1、凸缘联轴器凸缘联轴器：图示。凸缘联轴器：图示。凸缘联轴器:上图靠预紧普通螺栓在凸缘边接触表面产生的上图靠预紧普通螺栓在凸缘边接触表面产生的 摩擦力传递力矩摩擦力传递力矩;下图用铰制孔螺栓对中下图用铰制孔螺栓对中,靠螺杆承受挤压与剪切传递力矩用普通螺栓靠螺杆承受挤压与剪切传递力矩用普通螺栓 联接；图联接；图12-2b，用铰制孔螺栓联接，用铰制孔螺栓联接 凸缘联轴器凸缘联轴器 凸缘联轴器凸缘联轴器 套筒联轴器套筒联轴器 2 2、套筒联轴器套筒联轴器 它由套筒和连接零件所组成，是由套筒和连接零件将两根轴刚性地固定它由套筒和连接零件所组成，是由套

6、筒和连接零件将两根轴刚性地固定 在一起。这种联轴器结构简单，径向尺寸小，传递的转矩较小，不能缓冲和在一起。这种联轴器结构简单，径向尺寸小，传递的转矩较小，不能缓冲和 吸振，被连接的两轴必须严格对中；拆装不够方便，安装时轴需作轴向移动。吸振，被连接的两轴必须严格对中；拆装不够方便，安装时轴需作轴向移动。 常用于机床的传动系统中。常用于机床的传动系统中。 3 3、夹壳式联轴器夹壳式联轴器 夹壳式联轴器是由两个半圆筒形的夹壳及联结它们的螺栓所组成，如图夹壳式联轴器是由两个半圆筒形的夹壳及联结它们的螺栓所组成，如图 所示。靠夹壳与轴之间的摩擦力或键来传递转矩。主要用于低速、工作平稳所示。靠夹壳与轴之间

7、的摩擦力或键来传递转矩。主要用于低速、工作平稳 的场合。的场合。 夹壳联轴器夹壳联轴器 三、三、 可移式联轴器可移式联轴器 1 1、十字滑块联轴器十字滑块联轴器 如图如图可补偿轴线高度可补偿轴线高度Y Y方向和角度的误差，它由两个半联轴器方向和角度的误差，它由两个半联轴器1 1、3 3 与十字滑块与十字滑块2 2组成。十字滑块组成。十字滑块2 2两侧互相垂直的凸榫分别与两个半联轴器两侧互相垂直的凸榫分别与两个半联轴器 的凹槽组成移动副。联轴器工作时，十字滑块随两轴转动，同时又相对的凹槽组成移动副。联轴器工作时，十字滑块随两轴转动，同时又相对 于两轴移动以补偿两轴的径向位移。这种联轴器径向补偿能

8、力较大（于两轴移动以补偿两轴的径向位移。这种联轴器径向补偿能力较大（d d 为轴的直径），同时也有少量的角度和轴向补偿能力。由于十字滑块偏为轴的直径），同时也有少量的角度和轴向补偿能力。由于十字滑块偏 心回转会产生离心力，滑块滑动为往复运动，所以不宜用于高速场合。心回转会产生离心力，滑块滑动为往复运动，所以不宜用于高速场合。 十字滑块联轴器十字滑块联轴器 2 2、弹性套柱销式联轴器弹性套柱销式联轴器 如图所示，这种联轴器可补偿两种轴线的如图所示，这种联轴器可补偿两种轴线的X X、Y Y和综合误差的影响。在结和综合误差的影响。在结 构上与凸缘联轴器相似构上与凸缘联轴器相似, ,只是用套有橡胶弹性

9、套的注销代替了联结螺栓。弹只是用套有橡胶弹性套的注销代替了联结螺栓。弹 性套柱销连轴器制造容易性套柱销连轴器制造容易, ,装拆方便装拆方便, ,成本较低成本较低, ,但弹性套易磨损但弹性套易磨损, ,寿命较短。寿命较短。 它适于载荷平稳它适于载荷平稳, ,正反转或启动频繁、转速高的中小功率的两轴联结。正反转或启动频繁、转速高的中小功率的两轴联结。 弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器 3 3、弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器 如图所示，弹性柱销将两个半联轴器连接起来。为防止柱销脱落如图所示，弹性柱销将两个半联轴器连接起来。为防止柱销脱落, ,两侧两侧 装有挡板。这种联轴器与弹性套柱销连轴器相比装有挡板

10、。这种联轴器与弹性套柱销连轴器相比, ,结构简单结构简单, ,制造安装方制造安装方 便便, ,寿命长寿命长, ,使用于轴向窜动较大使用于轴向窜动较大, ,正反转或启动频繁正反转或启动频繁, ,转速较高的场合。转速较高的场合。 由于尼龙柱销对温度较敏感由于尼龙柱销对温度较敏感, ,故工作温度限制在故工作温度限制在-2070-2070的范围内。的范围内。 弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器 4 4、轮胎联轴器轮胎联轴器 如图所示，轮胎联轴器是由橡胶或橡胶织物制成轮胎形的弹性元件如图所示，轮胎联轴器是由橡胶或橡胶织物制成轮胎形的弹性元件, ,通过通过 压板与螺栓和两半联轴器相联压板与螺栓和两半联轴器相联,

11、 ,两半联轴器与两轴相连。这种联轴器因具有两半联轴器与两轴相连。这种联轴器因具有 橡胶轮胎弹性元件橡胶轮胎弹性元件, ,能缓冲吸振。故适用于潮湿多尘能缓冲吸振。故适用于潮湿多尘, ,冲击大、启动频繁及经冲击大、启动频繁及经 常正反转的场合。常正反转的场合。 轮胎联轴器轮胎联轴器 齿式联轴器齿式联轴器 齿式联轴器齿式联轴器 滑块联轴器滑块联轴器 万向联轴器万向联轴器 结构结构运动演示运动演示 结构结构 工程案例工程案例实物实物 滚子链联轴器滚子链联轴器 梅花形弹性联梅花形弹性联 轴器轴器 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 五、联轴器的标注五、联轴器的标注 离

12、合器的类型及应用离合器的类型及应用 作用作用：离合器用来联接两根轴，使之一起转动并传递转矩，在工作中主、从：离合器用来联接两根轴，使之一起转动并传递转矩，在工作中主、从 动部分可分离可接合。动部分可分离可接合。 离合器一般由主动部分、从动部分、接合部分、操纵部分等组成。主动部分与离合器一般由主动部分、从动部分、接合部分、操纵部分等组成。主动部分与 主动轴固定联接，主动部分还常用于安装接合元件（或一部分）。从动部分有主动轴固定联接，主动部分还常用于安装接合元件（或一部分）。从动部分有 的与从动轴固定联接，有的可以相对于从动轴作轴向移动并与操纵部分相联，的与从动轴固定联接，有的可以相对于从动轴作轴

13、向移动并与操纵部分相联， 从动部分上安装有接合元件（或一部分）。操纵部分控制接合元件的接合与分从动部分上安装有接合元件（或一部分）。操纵部分控制接合元件的接合与分 离，以实现两轴间转动和转矩的传递或中断。离，以实现两轴间转动和转矩的传递或中断。 一、一、离合器的分类离合器的分类 按其工作原理可分为按其工作原理可分为 啮合式啮合式：利用牙齿啮合传递转矩，可保证两轴同步运转，但只能在低速或停：利用牙齿啮合传递转矩，可保证两轴同步运转，但只能在低速或停 车时进行离合车时进行离合 摩擦式摩擦式：利用工作表面的摩擦传递扭矩，能在任何转速下离合，有过载保护：利用工作表面的摩擦传递扭矩，能在任何转速下离合，

14、有过载保护 但不能保证两轴同步运转但不能保证两轴同步运转 按离合控制方法不同，可分为按离合控制方法不同，可分为操纵式操纵式和和自动式自动式两类；两类； 按操纵方式分有按操纵方式分有机械操纵式机械操纵式、电磁操纵式电磁操纵式、液压操纵式液压操纵式和和气压操纵气压操纵式等；式等； 可自动离合的离合器有超越离合器、离心离合器和安全离合器等，它们能可自动离合的离合器有超越离合器、离心离合器和安全离合器等，它们能 在特定条件下，自动地接合或分离。在特定条件下，自动地接合或分离。 对离合器的基本要求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；分离、接合迅速，平稳无冲击，分离彻底

15、，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；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；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。操纵方便省力，制造容易，调整维修方便。 二、二、牙嵌式离合器牙嵌式离合器 牙嵌式离合器的结构如图所示，它是由两个端面带牙的半离合器组成。主牙嵌式离合器的结构如图所示，它是由两个端面带牙的半离合器组成。主 动半离合器用平键与主动轴联接，从动半离合器用导向键动半离合器用平键与主动轴联接，从动半离合器用导向键( (或花键或花键) )与从动轴联与从动

16、轴联 接。主动半离合器上安装有对中环，以保证两个半离合器对中。操纵时，通过接。主动半离合器上安装有对中环，以保证两个半离合器对中。操纵时，通过 操纵杆移动滑环，使两个半离合器的牙面嵌入（接合）或分开（分离）。操纵杆移动滑环，使两个半离合器的牙面嵌入（接合）或分开（分离）。 牙嵌式离合器常用的牙形有：矩形、梯形和锯齿形等牙嵌式离合器常用的牙形有：矩形、梯形和锯齿形等 （1 1）矩形齿矩形齿：特点是齿的强度低，磨损后无法补偿，难于接合，只能用静：特点是齿的强度低，磨损后无法补偿，难于接合，只能用静 止状态下手动离合的场合。止状态下手动离合的场合。 （2 2）梯形齿梯形齿： 特点牙的强度高，承载能力

17、大，能自行补偿磨损产生的间特点牙的强度高，承载能力大，能自行补偿磨损产生的间 隙，并且接合与分离方便，但啮合齿间的轴向力有使其自行分离的可能。这隙，并且接合与分离方便，但啮合齿间的轴向力有使其自行分离的可能。这 种牙形的离合器应用广泛。种牙形的离合器应用广泛。 （3 3）锯齿形锯齿形：特点牙的强度高，承载能力最大，但仅能单向工作，反向工：特点牙的强度高，承载能力最大，但仅能单向工作，反向工 作时齿面间会产生很大的轴向力使离合器自行分离而不能正常工作。作时齿面间会产生很大的轴向力使离合器自行分离而不能正常工作。 牙嵌式离合器的特点是结构简、尺寸紧凑、工作可靠、承载能力大、传动牙嵌式离合器的特点是

18、结构简、尺寸紧凑、工作可靠、承载能力大、传动 准确，但在运转时接合有冲击，容易打坏牙，所以一般离合操作只在低速或准确，但在运转时接合有冲击，容易打坏牙，所以一般离合操作只在低速或 静止状况下进行。静止状况下进行。 三、三、摩擦离合器摩擦离合器 摩擦式离合器是靠接合元件间产生的摩擦摩擦式离合器是靠接合元件间产生的摩擦 力来传递转矩的。接合元件所受的正压力力来传递转矩的。接合元件所受的正压力F F调整调整 确定后，接合元件之间的最大摩擦力随之确定，确定后，接合元件之间的最大摩擦力随之确定， 离合器的承载能力转矩离合器的承载能力转矩TmaxTmax也随之确定。离合也随之确定。离合 器正常工作时所传递

19、的转矩器正常工作时所传递的转矩T T应小于或等于应小于或等于TmaxTmax。 当（过载）时，接合元件间产生打滑，保护传动当（过载）时，接合元件间产生打滑，保护传动 系统中的零件不致损坏。打滑时，接合元件磨损系统中的零件不致损坏。打滑时，接合元件磨损 严重，摩擦消耗的功转变为热量使离合器温度升严重，摩擦消耗的功转变为热量使离合器温度升 高，较高的温升和较大的磨损将影响到离合器的高，较高的温升和较大的磨损将影响到离合器的 正常工作。正常工作。 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；有过载保护作

20、用。但尺寸较大，在接合或分离过程中要产生滑动击振动较小；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动 摩擦，故发热量大，磨损较大。摩擦，故发热量大，磨损较大。 摩擦离合器摩擦离合器 1 1、单盘摩擦离合器单盘摩擦离合器 2 2、多片摩擦离合器多片摩擦离合器 摩擦盘摩擦盘可与轴一起转动，并可在轴向力推动下沿轴向移动。内摩擦盘可与轴一起转动，并可在轴向力推动下沿轴向移动。内摩擦盘6 6以其凹槽以其凹槽 与套筒与套筒4 4上的凸齿相配合，故内摩擦盘可与轴上的凸齿相配合，故内摩擦盘可与轴3 3一起转动并可沿轴向移动。内、一起转动并可沿轴向移动。内、 外摩擦盘相间安装。另外，在套筒外摩擦盘相

21、间安装。另外，在套筒4 4上开有三个纵向槽，其中安置可绕销轴转上开有三个纵向槽，其中安置可绕销轴转 动的曲臂杠杆动的曲臂杠杆8 8。当滑环。当滑环7 7向左移动时，通过曲臂杠杆向左移动时，通过曲臂杠杆8 8、压板、压板9 9使两组摩擦盘压使两组摩擦盘压 紧，离合器即处于接合状态。若滑块向右移动时，摩擦盘被松开，离合器即分紧，离合器即处于接合状态。若滑块向右移动时，摩擦盘被松开，离合器即分 离。多盘式摩擦离合器传递转矩的大小，随接合面数量的增加而增大，但接合离。多盘式摩擦离合器传递转矩的大小，随接合面数量的增加而增大，但接合 面数量太多时，会影响离合器的灵活性，所以一般接合面数据量不大于面数量太

22、多时，会影响离合器的灵活性，所以一般接合面数据量不大于25253030。 多盘式摩擦离合器的多盘式摩擦离合器的优点优点是：两轴能在任何转速下接合；接合与分离过程是：两轴能在任何转速下接合；接合与分离过程 平稳；过载时会发生打滑；适用载荷范围大。其平稳；过载时会发生打滑；适用载荷范围大。其缺点缺点是：结构复杂，成本较高，是：结构复杂，成本较高， 产生滑动时两轴不能同步转动。产生滑动时两轴不能同步转动。 图示为多片式摩擦离合器。图中主动轴图示为多片式摩擦离合器。图中主动轴 1 1与外壳与外壳2 2相联接，从动轴相联接，从动轴3 3与套筒与套筒4 4相联相联 接。外壳的内缘开有纵向槽，外摩擦盘接。外

23、壳的内缘开有纵向槽，外摩擦盘5 5 以其凸齿插入外壳的纵向槽中，因此外以其凸齿插入外壳的纵向槽中，因此外 3 3、电磁摩擦离合器电磁摩擦离合器 4 4、磁粉离合器磁粉离合器 磁粉离合器的工作原理如图所示，主动轴与轮芯磁粉离合器的工作原理如图所示，主动轴与轮芯1 1固定联接，在轮芯外缘固定联接，在轮芯外缘 的槽内绕有环形激磁线圈的槽内绕有环形激磁线圈2 2，从动外轮鼓，从动外轮鼓4 4与轮芯间形成的气隙中填入了导磁率与轮芯间形成的气隙中填入了导磁率 高的铁粉混合物高的铁粉混合物3 3。当线圈通电时，将形成一个经主动壳体、间隙、环形从动。当线圈通电时，将形成一个经主动壳体、间隙、环形从动 件中而闭

24、合的磁通，铁粉被磁场化形成磁粉链。当主动件旋转时，由于磁粉的件中而闭合的磁通，铁粉被磁场化形成磁粉链。当主动件旋转时，由于磁粉的 剪切阻力带动外鼓轮从而传递转矩。当断电时，铁粉处于自由松散状态，离合剪切阻力带动外鼓轮从而传递转矩。当断电时，铁粉处于自由松散状态，离合 器即被分离。器即被分离。 磁粉离合器的主要特点有磁粉离合器的主要特点有： （1 1）励磁电流）励磁电流I I与转矩与转矩T T间呈线性关间呈线性关 系，所以转矩控制方便、精度高，调系，所以转矩控制方便、精度高，调 节范围宽；节范围宽； （2 2）可实现恒张力控制，为一些有）可实现恒张力控制，为一些有 特殊要求的场合提供恒张力；特殊

25、要求的场合提供恒张力； （3 3）过载时磁粉层打滑，可以起到）过载时磁粉层打滑，可以起到 过载保护作用；过载保护作用； （4 4）可用作制动器。）可用作制动器。 四、四、定向离合器定向离合器 定向离合器只能传递单向转矩，反向时能自动分离。锯齿形牙嵌离合定向离合器只能传递单向转矩，反向时能自动分离。锯齿形牙嵌离合 器就是一种定向离合器，它只能单方向传递转矩，反向时会自动分离。图器就是一种定向离合器，它只能单方向传递转矩，反向时会自动分离。图 12-1412-14所示为摩擦式定向离合器，它主要是由星轮所示为摩擦式定向离合器，它主要是由星轮1 1、外圈、外圈2 2、弹簧顶杆、弹簧顶杆4 4和和 滚柱

26、滚柱3 3组成。弹簧的作用是将滚柱压向星轮的楔形槽内，使滚柱与星轮、外组成。弹簧的作用是将滚柱压向星轮的楔形槽内，使滚柱与星轮、外 圈相接触。设离合器以图示转向转动，当外圈的转速大于内圈时，由于摩圈相接触。设离合器以图示转向转动，当外圈的转速大于内圈时，由于摩 擦力的作用使滚柱滑出楔形槽，这时离合器呈分离状态；当外圈转速小于擦力的作用使滚柱滑出楔形槽，这时离合器呈分离状态；当外圈转速小于 内圈时，或外圈反转时，由于摩擦力和弹簧的共同作用，使滚柱滑入楔形内圈时，或外圈反转时，由于摩擦力和弹簧的共同作用，使滚柱滑入楔形 槽内，这时离合器呈闭合状态。因此这种离合器也称为槽内，这时离合器呈闭合状态。因

27、此这种离合器也称为超越离合器超越离合器。 五、五、安全离合器安全离合器 如图所示，采用弹簧自动压紧，当离合器接合面上产生的作用力的如图所示，采用弹簧自动压紧，当离合器接合面上产生的作用力的 轴向分量超过压紧力时，离合器产生分离。起到安全保护作用。轴向分量超过压紧力时，离合器产生分离。起到安全保护作用。 安全离合器：具有过载保护作用。安全离合器：具有过载保护作用。 （1 1）牙嵌式安全离合器牙嵌式安全离合器：当转矩超过限定值时，接合牙伤的轴向力克服弹：当转矩超过限定值时，接合牙伤的轴向力克服弹 簧压紧力和摩擦阻力而使离合器分离。簧压紧力和摩擦阻力而使离合器分离。 （2 2）摩擦式安全离合器摩擦式

28、安全离合器：无操纵结构，用弹簧力将摩擦片压紧。过载时，：无操纵结构，用弹簧力将摩擦片压紧。过载时， 摩擦片打滑。摩擦片打滑。 13.3 13.3 制动器的类型及应用制动器的类型及应用 一、一、制动器的类型、特点制动器的类型、特点 1 1、特点特点 制动器是利用摩擦力矩来实现制动的。如果把制动器的从动部分固定制动器是利用摩擦力矩来实现制动的。如果把制动器的从动部分固定 起来，就构成了一制动器，接合时就起制动作用。制动器应满足的基本要起来，就构成了一制动器，接合时就起制动作用。制动器应满足的基本要 求是：能产生足够大的制动力矩，制动平稳、可靠，操纵灵活、方便，散求是：能产生足够大的制动力矩，制动平

29、稳、可靠，操纵灵活、方便，散 热好，体积小，有较高的耐磨小，制动器应满足的基本要求是：能产生足热好，体积小，有较高的耐磨小，制动器应满足的基本要求是：能产生足 够的制动力（矩）、制动平稳可靠、操纵灵活、散热好、体积小、足够的够的制动力（矩）、制动平稳可靠、操纵灵活、散热好、体积小、足够的 寿命、结构简单、维修方便等。寿命、结构简单、维修方便等。 2 2、类型类型 按照制动零件的结构特征分：有带式、块式、盘式等型式的制动器。按按照制动零件的结构特征分：有带式、块式、盘式等型式的制动器。按 机构不工作时制动零件所处状态分：有常闭式和常开式两种制动器；前者经常机构不工作时制动零件所处状态分：有常闭式

30、和常开式两种制动器；前者经常 处于紧闸状态，要加外力才能解除制动作用，例如提升机构中的制动器；后者处于紧闸状态，要加外力才能解除制动作用，例如提升机构中的制动器；后者 经常处于松闸状态，必须施加外力才能实现制动，例如多数车辆中的制动器。经常处于松闸状态，必须施加外力才能实现制动，例如多数车辆中的制动器。 按照控制方式分按照控制方式分：自动式和操纵式两类；前者如各类常闭式制动：自动式和操纵式两类；前者如各类常闭式制动 器；后者包括用人力、液压、气动及电磁来操纵的制动器。器；后者包括用人力、液压、气动及电磁来操纵的制动器。 制动器通常装在机构中转速较高的轴上，这样所需制动力矩和制动制动器通常装在机

31、构中转速较高的轴上，这样所需制动力矩和制动 器尺寸可以小一些。器尺寸可以小一些。 常用的制动器有：锥形制动器、带状制动器、电磁制动器、盘式制动器等。常用的制动器有：锥形制动器、带状制动器、电磁制动器、盘式制动器等。 二、二、带式制动器带式制动器 特点是：结构简单、紧凑，制动力矩大；如图所示。特点是：结构简单、紧凑，制动力矩大；如图所示。 扫描 图13- 17 三、三、块式制动器块式制动器 扫描图扫描图13-18 块式制动器的结构如图所示，其特点是：构造简单、使用可靠、制造和块式制动器的结构如图所示，其特点是：构造简单、使用可靠、制造和 安装方便、双瓦块无轴向力、维护方便、价格便宜，但制动时有冲

32、击和安装方便、双瓦块无轴向力、维护方便、价格便宜，但制动时有冲击和 振动。适用于各种起重运输机械、工程机械、建筑机械等；振动。适用于各种起重运输机械、工程机械、建筑机械等； 三、三、块式制动器块式制动器 四、四、内张蹄式制动器内张蹄式制动器 1.1.制动踏板制动踏板 2.2.推杆推杆 3.3.主缸活塞主缸活塞 4.4.制动主缸制动主缸 5.5.油管油管 6.6.制动轮缸制动轮缸 7.7.轮缸活塞轮缸活塞 8.8.制动鼓制动鼓 9.9.摩擦片摩擦片 10.10.制动蹄制动蹄 11.11.制动底板制动底板 12.12.支承销支承销 13.13.制动蹄回位弹簧制动蹄回位弹簧 四、四、盘式制动器盘式制

33、动器 13.4 13.4 联轴器、离合器、制动器的选择与维护联轴器、离合器、制动器的选择与维护 联轴器、离合器、制动器类型很多，其中大多数已经标准化，可供选用。联轴器、离合器、制动器类型很多，其中大多数已经标准化，可供选用。 一、一、联轴器的选择联轴器的选择 对于标准联轴器而言，其选择的主要任务是确定联轴器类型和型号。对于标准联轴器而言，其选择的主要任务是确定联轴器类型和型号。 1 1、类型的选择类型的选择 选择联轴器的前提是：全面了解常用联轴器的性能、应用范围及使用选择联轴器的前提是：全面了解常用联轴器的性能、应用范围及使用 场合。设计人员根据机械设计中对联轴器的要求和工作条件，选用适合的联

34、场合。设计人员根据机械设计中对联轴器的要求和工作条件，选用适合的联 轴器类型。另外也可以参考同类机械或相似机械上的应用进行选择。轴器类型。另外也可以参考同类机械或相似机械上的应用进行选择。 选择连轴器类型时应考虑的因素主要有：选择连轴器类型时应考虑的因素主要有： 被联接两轴的对中性；被联接两轴的对中性； 转矩的大小和性质；转矩的大小和性质； 轴的工作转速；轴的工作转速； 工作环境、使用寿命和润滑密封条件等。工作环境、使用寿命和润滑密封条件等。 （1 1）对于低速、刚性大的短轴，或当两轴对中准确、工作时两轴线不会发）对于低速、刚性大的短轴，或当两轴对中准确、工作时两轴线不会发 生相对位移时，可选

35、择刚性固定式联轴器；生相对位移时，可选择刚性固定式联轴器； （2 2）对于低速、刚性小的长轴，或当两轴的轴线有相对偏移，或基础与机）对于低速、刚性小的长轴，或当两轴的轴线有相对偏移，或基础与机 架的刚性较差，工作式不能保证两轴线精确对中式，可选择刚性可移式联轴架的刚性较差，工作式不能保证两轴线精确对中式，可选择刚性可移式联轴 器；器； （3 3）对于有一定轴向位移和角偏移时，可选择弹性套柱联销联轴器。）对于有一定轴向位移和角偏移时，可选择弹性套柱联销联轴器。 （4 4）对于有较大轴向位移和角偏移时，可选择弹性柱销连轴器；）对于有较大轴向位移和角偏移时，可选择弹性柱销连轴器； （5 5）对于有一

36、定轴向位移和较大角偏移时，可选择轮胎式联轴器。）对于有一定轴向位移和较大角偏移时，可选择轮胎式联轴器。 2 2、型号的选择型号的选择 当联轴器的类型确定后，应根据轴端直径当联轴器的类型确定后，应根据轴端直径dd，转矩，转矩T T，转速，转速n n和空间尺和空间尺 寸等要求在标准中选择适当的联轴器型号。步骤：寸等要求在标准中选择适当的联轴器型号。步骤： （1 1）计算名义转矩）计算名义转矩T T： T=9550P/n T=9550P/n TT所选联轴器的许用转矩；所选联轴器的许用转矩； PP所选联轴器传动的最大功率；所选联轴器传动的最大功率； nn轴的转速；轴的转速； 二、二、离合器的选择离合器

37、的选择 离合器应满足的基本要求是：接合可靠、分离彻底、动作迅速、操离合器应满足的基本要求是：接合可靠、分离彻底、动作迅速、操 纵灵活、平稳无冲击；结构简单，制造容易，成本低、工作安全、传动效纵灵活、平稳无冲击；结构简单，制造容易，成本低、工作安全、传动效 率高、使用寿命长；重量轻、惯性小、外形尺寸小、散热能力强、调整维率高、使用寿命长；重量轻、惯性小、外形尺寸小、散热能力强、调整维 修方便等。实际上任何一个离合器不可能同时满足全部的基本要求，一般修方便等。实际上任何一个离合器不可能同时满足全部的基本要求，一般 应根据使用要求和工作条件进行选择，确保主要条件、兼顾其它条件。由应根据使用要求和工作

38、条件进行选择，确保主要条件、兼顾其它条件。由 于大多数离合器已标准化或规格化，所以设计时只需参考有关手册和设计于大多数离合器已标准化或规格化，所以设计时只需参考有关手册和设计 资料进行类比设计或选择即可。且满足：资料进行类比设计或选择即可。且满足：TcTcTcTc nn nn 式中式中: : TcTc联轴器的许用最大转矩联轴器的许用最大转矩NmmNmm； nn联轴器的许用最高转速联轴器的许用最高转速r/minr/min。 三、三、制动器的选择制动器的选择 制动器的选择与联轴器的选择所考虑的条件和选择内容大致相同，制动器的选择与联轴器的选择所考虑的条件和选择内容大致相同， 但在制动器型号选择时制

39、动力矩计算较为复杂，由于受篇幅的限制，不便但在制动器型号选择时制动力矩计算较为复杂，由于受篇幅的限制，不便 在此一一列出，可参考在此一一列出，可参考机械设计手册机械设计手册等设计资料进行制动器的设计选等设计资料进行制动器的设计选 择。且满足：择。且满足： Tc=STmaxTc=STmax 式中：式中：TmaxTmax制动轮所传递的最大转矩，制动轮所传递的最大转矩，NmmNmm； SS制动安全系数；按表选取。制动安全系数；按表选取。 四、四、联轴器、离合器、制动器的使用和维护联轴器、离合器、制动器的使用和维护 (1)(1)联轴器与离合器的安装误差应严格控制，对固定式刚性联轴器更联轴器与离合器的安

40、装误差应严格控制，对固定式刚性联轴器更 应注意。由于所联接两轴的相对位移在负载后还可能增大，故通常要求安应注意。由于所联接两轴的相对位移在负载后还可能增大，故通常要求安 装误差不大于许用补偿量的二分之一。装误差不大于许用补偿量的二分之一。 (2)(2)联轴器在工作后应检查两轴对中情况，其相对位移不应大于许用联轴器在工作后应检查两轴对中情况，其相对位移不应大于许用 补偿量。应定期检查传力零件是否有损坏，以便及时更换。有润滑要求的，补偿量。应定期检查传力零件是否有损坏，以便及时更换。有润滑要求的， 要定期检查润滑情况。要定期检查润滑情况。 (3)(3)对于转速较高的联轴器，要进行动平衡试验。对于转

41、速较高的联轴器，要进行动平衡试验。 (4)(4)多片式摩擦离合器在工作时不应有打滑或分离不彻底现象。应经多片式摩擦离合器在工作时不应有打滑或分离不彻底现象。应经 常检查作用在摩擦片上的压力是否足够；摩擦片磨损情况，回位弹簧是否常检查作用在摩擦片上的压力是否足够；摩擦片磨损情况，回位弹簧是否 灵敏；主、从动片之间的间隙应注意调正。灵敏；主、从动片之间的间隙应注意调正。 (5)(5)应定期检查离合器的操纵系统是否操作灵活，工作可靠。应定期检查离合器的操纵系统是否操作灵活，工作可靠。 (6)(6)制动器往往是机械设备中重要的安全装置，与安全生产密切相关。制动器往往是机械设备中重要的安全装置，与安全生

42、产密切相关。 应经常检查其工作状况，制动器全部传动系统的动作要灵敏，应按时注油应经常检查其工作状况，制动器全部传动系统的动作要灵敏，应按时注油 润滑转动环节，合理调整弹簧弹力、合理调整松开状态时制动瓦块与制动润滑转动环节，合理调整弹簧弹力、合理调整松开状态时制动瓦块与制动 轮的间隙。轮的间隙。 （2）联轴器型号的选择 当联轴器的类型确定后，应根据轴端直径d，转矩T，转速n和空间尺寸等要求 在标准中选择适当的联轴器型号。所选的联轴器应满足： （1）计算名义转矩T： T=9550P/n 式中：T为所选联轴器的许用转矩；P为所选联轴器传动的最大功率。n为轴 的转速； （2）计算转矩Tc: Tc=KT

43、 式中，Tca计算转矩，T为联轴器所传递的名义转矩，单位为N.mm；K为联轴 器工作情况系数，可根据原动机和工作机的类型从表122中选取。 （3）选择联轴器的型号 根据轴端直径、转速n、计算转矩Tc、等参数查手册，选择适当的型号。必须 满足： TcTc nn 式中: Tc为联轴器的许用最大转矩N,mm；n为联轴器的许用最高转速r/min 例题121（略） 2 2、刚性联轴器刚性联轴器 刚性固定式联轴器（无法补偿两轴线相对位移偏差）刚性固定联轴器刚性固定式联轴器（无法补偿两轴线相对位移偏差）刚性固定联轴器: :结结 构简单构简单, ,成本低廉成本低廉, ,但对被联结的两轴间的相对位移缺乏补偿能力

44、但对被联结的两轴间的相对位移缺乏补偿能力, ,故对两故对两 轴的中性要求很高轴的中性要求很高, ,若两轴线发生相对位移若两轴线发生相对位移, ,就会在轴、联轴器和轴承上引就会在轴、联轴器和轴承上引 起附加载荷。故用于无冲击、轴的对中性好的场合。起附加载荷。故用于无冲击、轴的对中性好的场合。 离合器一般由主动部分、从动部分、接合部分、操纵部分等组成。主动部分与 主动轴固定联接，主动部分还常用于安装接合元件（或一部分）。从动部分有 的与从动轴固定联接，有的可以相对于从动轴作轴向移动并与操纵部分相联， 从动部分上安装有接合元件（或一部分）。操纵部分控制接合元件的接合与分 离，以实现两轴间转动和转矩的

45、传递或中断。 径向切槽 外端圆孔，可 防止应力集中。 弹性杠杆 离合器盖飞轮 膜片弹簧 膜片弹簧支承圈 分离钩 螺旋副螺旋副 球面副球面副 2.2 2.2 平面机构运动简图的绘制平面机构运动简图的绘制 机构运动简图机构运动简图：简明表示机构各构件之间相对运动关系的图形。（按比例，：简明表示机构各构件之间相对运动关系的图形。（按比例， 用特定的符号和线条）用特定的符号和线条） 和运动有关的和运动有关的：运动副的类型、数目、相对位置、构件数目。：运动副的类型、数目、相对位置、构件数目。 和运动无关的和运动无关的：构件外形、截面尺寸、组成构件的零件数目、运动副的具：构件外形、截面尺寸、组成构件的零件

46、数目、运动副的具 体构造。体构造。 注：为了使问题简化，有必要撇开与运动无关因素，提取与运动有关的要素。注：为了使问题简化，有必要撇开与运动无关因素，提取与运动有关的要素。 一、一、运动副的表示方法运动副的表示方法 （一）（一）转动副转动副 其基本简化符号为小圆圈。其基本简化符号为小圆圈。 （二）（二）移动副移动副 其基本简化符号是一小长方形。其基本简化符号是一小长方形。 1 22 1 2 1 1 2 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 转动副：转动副： 移动副：移动副： 2 1 1 2 凸轮副：凸轮副： （三）（三）高副高副 两构件形成高副时，应画出其接触处的曲线轮廓。两构件

47、形成高副时，应画出其接触处的曲线轮廓。 齿轮副：齿轮副： 二、二、构件的表示方法构件的表示方法 在低副中，构件一般可简化为一段直线；若组成移动副，可用一小在低副中，构件一般可简化为一段直线；若组成移动副，可用一小 长方形表示移动副的构件；若为固定件，在固定件上划上阴影线；构成长方形表示移动副的构件；若为固定件，在固定件上划上阴影线；构成 高副的构件，需划出接触处的曲线轮廓。高副的构件，需划出接触处的曲线轮廓。 机构运动简图中常用机构和运动副的表示方法：机构运动简图中常用机构和运动副的表示方法： 三、三、平面机构运动简图的绘制方法平面机构运动简图的绘制方法 图上尺寸(mm) m实际尺寸 l （1

48、 1）确定机构的主要构件，即找出机构的原动件、机架和执行件）确定机构的主要构件，即找出机构的原动件、机架和执行件 （2 2）分析机构的运动特征，从原动件开始，沿运动传递的顺序，依次明确）分析机构的运动特征，从原动件开始，沿运动传递的顺序，依次明确 运动副的类型和数目，以及构件的数目。运动副的类型和数目，以及构件的数目。 （3 3）选择适宜的视图平面及机构的瞬时位置，选择多数构件的运动平）选择适宜的视图平面及机构的瞬时位置，选择多数构件的运动平 面作为视图平面，机构的瞬时位置应避免构件的重叠和交叉现象；面作为视图平面，机构的瞬时位置应避免构件的重叠和交叉现象； （4 4）根据机构的尺寸和图幅的大

49、小，确定比例尺，以便于表明各运动副之）根据机构的尺寸和图幅的大小，确定比例尺，以便于表明各运动副之 间的相对位置和尺寸。长度比例尺用间的相对位置和尺寸。长度比例尺用L L表示，规定：表示，规定： （5 5）绘制机构运动简图，从原动件开始，依次确定各运动副的位置点，）绘制机构运动简图，从原动件开始，依次确定各运动副的位置点， 用构件和运动副的简化符号把各点联结起来，并用箭头标明原动件，用斜线用构件和运动副的简化符号把各点联结起来，并用箭头标明原动件，用斜线 标明固定件。标明固定件。 （6 6）在各运动副处标注字母，在各构件处标注数字。）在各运动副处标注字母，在各构件处标注数字。 解：解：1、破碎

50、机的带轮和偏心轴一起绕回转中心、破碎机的带轮和偏心轴一起绕回转中心A转动时，偏心轴转动时，偏心轴2带动动颚带动动颚3 运动。由于在动颚与机架运动。由于在动颚与机架1之间装了肘板之间装了肘板4，动颚运动时就不断挫挤矿石。由，动颚运动时就不断挫挤矿石。由 此分析可知，该机构由机架此分析可知，该机构由机架1、原动件偏心轴、原动件偏心轴2、执行件动颚、执行件动颚3和肘板和肘板4四个构四个构 件组成。件组成。 2、偏心轴、偏心轴2与机架与机架1组成回转副组成回转副A，偏心轴，偏心轴2与动颚与动颚3组成回转副组成回转副B，肘板，肘板4 与动颚与动颚3组成回转副组成回转副C，肘板，肘板4与机架与机架1组成回

51、转副组成回转副D。整个机构共有四个回转。整个机构共有四个回转 副。副。 例例2-32-3 绘制图绘制图2-122-12所示油泵机构的运动简图所示油泵机构的运动简图 解：分析该机构的结构组成。在图（解：分析该机构的结构组成。在图（a a）中，构件）中，构件1 1偏心轴为原动件，其回转偏心轴为原动件，其回转 中心在中心在A A点；构件点；构件2 2连杆和构件连杆和构件1 1之间为回转副，构件之间为回转副，构件2 2和构件和构件3 3摇杆之间组成摇杆之间组成 回转副；构件回转副；构件4 4为机架，当偏心轴转动时，通过回转副为机架，当偏心轴转动时，通过回转副B B带动构件带动构件2 2转动，通转动，通

52、 过回转副过回转副C C带动构件带动构件3 3作绕作绕D D点的摆动。点的摆动。 内燃机的机构运动简图内燃机的机构运动简图 一、一、构件的自由度构件的自由度 一个作平面运动的自由构件有三个独立运动的可能性（如图）。一个作平面运动的自由构件有三个独立运动的可能性（如图）。 构件所具有的这种独立运动的数目称为构件的构件所具有的这种独立运动的数目称为构件的自由度自由度。所以一个作平面运。所以一个作平面运 动的自由构件有三个自由度。动的自由构件有三个自由度。 但当这些构件之间以一定但当这些构件之间以一定 的方式联接起来成为构件系统的方式联接起来成为构件系统 时，各个构件不再是自由构件。时，各个构件不再

53、是自由构件。 两相互接触的构件间只能作一两相互接触的构件间只能作一 定的相对运动，自由度减少。定的相对运动，自由度减少。 这种对构件独立运动所施加的这种对构件独立运动所施加的 限制称为限制称为约束约束。 二、二、平面机构的自由度的计算平面机构的自由度的计算 1 1、约束约束 平面机构能否具有确定的运动，可以通过计算平面机构自由度的方法平面机构能否具有确定的运动，可以通过计算平面机构自由度的方法 来判断。来判断。 在平面机构中，由于用运动副连接构件，使构件的自由度受到了约束。在平面机构中，由于用运动副连接构件，使构件的自由度受到了约束。 转动副转动副：约束了移动的自由度（沿：约束了移动的自由度（

54、沿X X轴和轴和Y Y轴），只保留了一个转动的轴），只保留了一个转动的 自由度。自由度。 移动副移动副：约束了沿一个方向移动的自由度和在平面内转动的自由度，：约束了沿一个方向移动的自由度和在平面内转动的自由度， 只保留了沿另一个方向移动的自由度。只保留了沿另一个方向移动的自由度。 高副：高副：只约束了沿接触点处的法线只约束了沿接触点处的法线n-nn-n方向移动的自由度，保留了沿接方向移动的自由度，保留了沿接 触点处公切线触点处公切线t-tt-t方向移动和绕接触点处转动的两个自由度。方向移动和绕接触点处转动的两个自由度。 由此可见：由此可见：在平面机构中，一个低副带来两个约束，剩一个自由度；一个

55、在平面机构中，一个低副带来两个约束，剩一个自由度；一个 高副带来一个约束，剩两个自由度。高副带来一个约束，剩两个自由度。 限制两个自由度：限制两个自由度： （两个移动）（两个移动） 保留一个自由度保留一个自由度 （转动）（转动） 机构的自由度：机构中活动构件相对于机架所具有的独立运动的数目。机构的自由度：机构中活动构件相对于机架所具有的独立运动的数目。 （与构件数目，运动副的类型和数目有关）（与构件数目，运动副的类型和数目有关） n n个活动构件：个活动构件：自由度为自由度为3n3n。 PLPL个低副：个低副： 限制限制 2P2PL L（2 2* *P PL L）个自由度）个自由度 PHPH个

56、高副：个高副： 限制限制 P PH H（1 1* * P PH H）个自由度）个自由度 对于一个平面机构来说，它的自由度应为所有对于一个平面机构来说，它的自由度应为所有活动构件活动构件原有自由度的总原有自由度的总 和减去由运动副带来的约束。若一个平面机构有和减去由运动副带来的约束。若一个平面机构有n n个个活动构件活动构件，P PL L个低个低 副，副， P PH H个高副，则机构的自由度个高副，则机构的自由度 F F为为 F=3n- 2PF=3n- 2PL L- P- PH H （2-12-1） F F也就是机构所具有的独立运动数目。式（也就是机构所具有的独立运动数目。式（2-12-1）即为

57、平面机构自由度）即为平面机构自由度 的计算公式。的计算公式。 2 2、机构具有确定运动的条件机构具有确定运动的条件 要使机构具有确定的运动，则给定的独立运动规律的数目，必须等要使机构具有确定的运动，则给定的独立运动规律的数目，必须等 于机构的活动度。由于机构中按给定运动规律的构件是机构的原动件，于机构的活动度。由于机构中按给定运动规律的构件是机构的原动件， 而原动件一般又都与机架相连，只能给定一个独立运动规律，所以，要而原动件一般又都与机架相连，只能给定一个独立运动规律，所以，要 使机构具有确定的运动，则原动件数目应等于机构的活动度（自由度）使机构具有确定的运动，则原动件数目应等于机构的活动度

58、（自由度） F F。即。即 F=F=原动件数原动件数。这就是机构具有确定运动的条件。这就是机构具有确定运动的条件。 构件组合体（机构）若能够运动，其自由度构件组合体（机构）若能够运动，其自由度 F F0 0。 举例：如图示五铰接杆举例：如图示五铰接杆 其自由度其自由度 F=3n-2PF=3n-2PL L-P-PH H=3=34-24-25-0=25-0=2 所以，要使该机构具有确定的运动，所以，要使该机构具有确定的运动， 必须有两个原动件。必须有两个原动件。 五铰接杆五铰接杆 解：在破碎机主体结构中，共有解：在破碎机主体结构中，共有3 3个活动构件：偏心轴、肘板和动颚；故个活动构件：偏心轴、肘

59、板和动颚；故 n=3n=3；共有；共有4 4个回转副（低副），即个回转副（低副），即PL=4PL=4。由式（。由式（2-12-1）可得机构的自由度）可得机构的自由度 F=3n - 2PL PH = 3F=3n - 2PL PH = 33 - 23 - 24-0 = 1 = 4-0 = 1 = 原动件数（一个偏心轴）原动件数（一个偏心轴） 故机构具有确定的运动。故机构具有确定的运动。 2 2和和3 3、3 3和和5 5之间为转动副，构件之间为转动副，构件3 3和和4 4之间构成高副，构件之间构成高副，构件4 4和和5 5之间为之间为 移动副。因此，共形成移动副。因此，共形成5 5个低副，个低副，

60、1 1个高副。即个高副。即n=4n=4、PL=5PL=5、PH=1PH=1，故，故 F=3n - 2PL PH = 3F=3n - 2PL PH = 34- 24- 25-1 = 1 = 5-1 = 1 = 原动件数原动件数 机构具有确定的运动。机构具有确定的运动。 解：内燃机有解：内燃机有6 6个构件：曲轴个构件：曲轴 3 3与齿轮与齿轮5 5组成一个构件，齿组成一个构件，齿 轮轮6 6与凸轮与凸轮7 7组成一个构件，组成一个构件， 其余构件是活塞其余构件是活塞1 1、连杆、连杆2 2、 推杆推杆8 8和机架和机架4 4。机构中共有。机构中共有6 6 个低副和个低副和2 2个高副。即个高副。