第20单元 联轴器及离合器

1、Copyright 机械工业出版社机械工业出版社机械基础机械基础联轴器与离合器联轴器与离合器 机械工业出版社机械工业出版社案例导入案例导入带式输送机传动图带式输送机传动图 在机械传动中，常需将机器中不同机构的轴联接起来，在机械传动中，常需将机器中不同机构的轴联接起来，以传递运动和动力。将两轴直接联接起来以传递运动和动力以传递运动和动力。将两轴直接联接起来以传递运动和动力的联接称为轴间联接。轴间联接通常采用联轴器和离合器来的联接称为轴间联接。轴间联接通常采用联轴器和离合器来实现。实现。机械压力机机械压力机机械工业出版社机械工业出版社第第2020单元单元 联轴器与离合器联轴器与离合器1联轴器联轴器

2、1离合器离合器2课堂练习课堂练习4综合案例分析综合案例分析3机械工业出版社机械工业出版社学习目标学习目标 了解联轴器和离合器的功用了解联轴器和离合器的功用 了解离合器的类型、特点及了解离合器的类型、特点及应用应用 掌握联轴器的类型、特点及掌握联轴器的类型、特点及应用，掌握联轴器的选用应用，掌握联轴器的选用机械工业出版社机械工业出版社学习重点和难点学习重点和难点 联轴器和离合器的结构特点、联轴器和离合器的结构特点、工作原理、适用范围工作原理、适用范围 联轴器的选择计算联轴器的选择计算机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 联轴器和离合器的功用联轴器和离合器的功用：在机械传动中，常将机

3、器中：在机械传动中，常将机器中不同机构的轴联接起来，以传递运动和动力。将两轴直接联不同机构的轴联接起来，以传递运动和动力。将两轴直接联接起来以传递运动和动力的联接称为接起来以传递运动和动力的联接称为轴间联接轴间联接。离合器应用实例离合器应用实例-机械压力机机械压力机带式输送机传动图带式输送机传动图 机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 机械压力机机械压力机机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 联轴器是一种固定联接装置，主要功用联轴器是一种固定联接装置，主要功用：是联接将轴：是联接将轴与轴（或轴与旋转零件）联成一体，使其一同运转并将转与轴（或轴与旋转零件）联成一体，使

4、其一同运转并将转矩传递给另一轴。矩传递给另一轴。机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 特点：特点：联轴器在运转时，两轴不能分离，必须停车后，联轴器在运转时，两轴不能分离，必须停车后，经过拆卸才能分离。有时也可作为传动系统中的安全装置，经过拆卸才能分离。有时也可作为传动系统中的安全装置，以防止机械过载。以防止机械过载。机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 20.1.1 联轴器的类型及特点联轴器的类型及特点 联轴器联接两轴的偏移形式联轴器联接两轴的偏移形式 机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 联轴器按有无弹性元件可分为刚性联轴器和弹性联轴器联轴器按有无弹

5、性元件可分为刚性联轴器和弹性联轴器两类。两类。 1.1.刚性联轴器刚性联轴器 结构特点：结构特点：无弹性元件，不能缓冲吸振无弹性元件，不能缓冲吸振 应用场合：应用场合：两轴能严格对中并在工作中不发生相对位移两轴能严格对中并在工作中不发生相对位移的地方。的地方。凸缘联轴器凸缘联轴器夹壳联轴器夹壳联轴器 万向联轴器万向联轴器机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 刚性联轴器按能否补偿轴线的偏移又可分为刚性联轴器按能否补偿轴线的偏移又可分为固定式刚固定式刚性联轴器性联轴器和和可移式刚性联轴器可移式刚性联轴器。 固定式刚性联轴器：固定式刚性联轴器：凸缘联轴器、套筒联轴器和夹壳联凸缘联轴器、

6、套筒联轴器和夹壳联轴器轴器 凸缘联轴器凸缘联轴器夹壳联轴器夹壳联轴器 套筒联轴器套筒联轴器机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 可移式刚性联轴器可移式刚性联轴器：十字滑块联轴器、万向联轴器、齿十字滑块联轴器、万向联轴器、齿式联轴器式联轴器 十字滑块联轴器十字滑块联轴器齿式联轴器齿式联轴器 万向联轴器万向联轴器机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 （1 1）凸缘联轴器）凸缘联轴器 1 1）结构特点）结构特点：由两个带凸缘的半联轴器用螺栓联接而：由两个带凸缘的半联轴器用螺栓联接而成，半联轴器与两轴之间用键联接。成，半联轴器与两轴之间用键联接。 其结构简单，制造方便、成本

7、较低，装拆、维护方便，其结构简单，制造方便、成本较低，装拆、维护方便，传递转矩较大，要求两轴具有较高的对中性。传递转矩较大，要求两轴具有较高的对中性。 一般型凸缘联轴器一般型凸缘联轴器机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 2 2）应用场合）应用场合：一般常用于载荷平稳、中高速或传动精：一般常用于载荷平稳、中高速或传动精度要求较高的场合，是应用广泛的一种刚性联轴器，度要求较高的场合，是应用广泛的一种刚性联轴器， 对中榫型凸缘联轴器对中榫型凸缘联轴器机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 （2）套筒联轴器）套筒联轴器 1 1）结构特点）结构特点：由套筒、键或销等组成。：由

8、套筒、键或销等组成。 结构简单，径向尺寸小、组成零件少、制造方便。但在结构简单，径向尺寸小、组成零件少、制造方便。但在拆装时轴需作较大的轴向移动。拆装时轴需作较大的轴向移动。 套筒联轴器套筒联轴器机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 2）应用场合）应用场合：套筒联轴器适用于载荷不大、工作平稳：套筒联轴器适用于载荷不大、工作平稳、两轴能严格对中且径向尺寸受限制的场合，常用于机车传两轴能严格对中且径向尺寸受限制的场合，常用于机车传动中。动中。 对于用销联接的套筒联轴器，过载时销会被剪断，可对于用销联接的套筒联轴器，过载时销会被剪断，可用作安全联轴器。用作安全联轴器。 套筒联轴器套筒联

9、轴器机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 （3 3）夹壳联轴器）夹壳联轴器 1 1）结构特点：）结构特点：由纵向剖分的两半筒形夹壳和联接螺栓由纵向剖分的两半筒形夹壳和联接螺栓组成，靠夹壳与轴之间的摩擦力或键来传递转矩。在装卸时组成，靠夹壳与轴之间的摩擦力或键来传递转矩。在装卸时不用移动轴，所以使用起来很方便不用移动轴，所以使用起来很方便 2 2）应用场合：）应用场合：主要用于低速、工作平稳的场合主要用于低速、工作平稳的场合 机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 （4）齿式联轴器）齿式联轴器 1）结构特点：）结构特点：由两个带有外齿的半联轴器和两个带有由两个带有外齿的

10、半联轴器和两个带有内齿的凸缘外壳组成。内齿的凸缘外壳组成。安装精度不高，具有补偿综合偏移安装精度不高，具有补偿综合偏移的能力，并允许有较大的偏移量，但结构复杂、质量大、的能力，并允许有较大的偏移量，但结构复杂、质量大、制造成本高。制造成本高。机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 2）应用场合：）应用场合：一般多用于起动频繁，经常正、反转传一般多用于起动频繁，经常正、反转传递运动要求准确的场合，常用于重型机械。递运动要求准确的场合，常用于重型机械。 机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 （5 5）十字滑块联轴器）十字滑块联轴器 1 1）结构特点：）结构特点：利用中间滑

11、块利用中间滑块2 2与两半联轴器与两半联轴器1 1、3 3端面端面的径向槽配合以实现两轴联接。滑块沿径向滑动补偿径向的径向槽配合以实现两轴联接。滑块沿径向滑动补偿径向偏移偏移yy，并能补偿角偏移，并能补偿角偏移，结构简单、制造方便。，结构简单、制造方便。 2 2）适用场合：）适用场合：适用于轴线相对位移较大，无剧烈冲击适用于轴线相对位移较大，无剧烈冲击且转速较低的场合。且转速较低的场合。 机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器（6）万向联轴器）万向联轴器 1）结构特点：）结构特点：结构特点由中间联接件十字轴联接两边结构特点由中间联接件十字轴联接两边的半联轴器，两轴线间夹角的半联轴器

12、，两轴线间夹角可达到可达到4045。 2）应用场合：）应用场合：万向联轴器结构紧凑、维护方便，广泛万向联轴器结构紧凑、维护方便，广泛用于汽车、拖拉机和切削机床等机器的传动系统中。用于汽车、拖拉机和切削机床等机器的传动系统中。 单十字万向联轴器单十字万向联轴器双十字万向联轴器双十字万向联轴器机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 2.2.弹性联轴器弹性联轴器 结构特点：结构特点：有弹性元件，工作时具有缓冲吸振作用，并有弹性元件，工作时具有缓冲吸振作用，并能补偿由于振动等原因引起的偏移。能补偿由于振动等原因引起的偏移。 应用场合：应用场合：适用于多变的载荷、频繁起动、经常正反转适用于多

13、变的载荷、频繁起动、经常正反转以及两轴不能严格对中的传动中。以及两轴不能严格对中的传动中。 机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 常见的类型：常见的类型：有弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器、有弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器、梅花形联轴器等。梅花形联轴器等。弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器梅花形联轴器梅花形联轴器机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 （1 1）弹性套柱销联轴器）弹性套柱销联轴器 1 1）结构特点：）结构特点：结构与凸缘联轴器相似，结构与凸缘联轴器相似，不同之处是用不同之处是用带有弹性套的柱销代替螺栓联接。带有弹性套的柱销代

14、替螺栓联接。 2）适用场合：）适用场合：制造简单、拆装方便、成本较低，但弹制造简单、拆装方便、成本较低，但弹性套容易磨损，寿命较短。因此，适用于载荷平稳，需正、性套容易磨损，寿命较短。因此，适用于载荷平稳，需正、反转或起动频繁，传递中、小转矩的轴。反转或起动频繁，传递中、小转矩的轴。 弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器凸缘联轴器凸缘联轴器机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 （2 2）弹性柱销联轴器）弹性柱销联轴器 1 1）结构特点：）结构特点：与弹性套柱销联轴器结构也相似，与弹性套柱销联轴器结构也相似，柱销柱销材料为尼龙，柱销形状一端为柱形，另一端制成腰鼓形，材料为尼龙，柱销形状

15、一端为柱形，另一端制成腰鼓形，以增大角度位移的补偿能力。为防止柱销脱落，柱销两端以增大角度位移的补偿能力。为防止柱销脱落，柱销两端装有挡板，用螺钉固定。装有挡板，用螺钉固定。 弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 2）适用场合：适用场合：弹性柱销联轴器结构简单，能补偿两轴弹性柱销联轴器结构简单，能补偿两轴间的相对位移，有一定的缓冲、吸振能力，应用广泛，可间的相对位移，有一定的缓冲、吸振能力，应用广泛，可代替弹性套柱销联轴器。但因尼龙对温度敏感，使用时温代替弹性套柱销联轴器。但因尼龙对温度敏感，使用时温度受到一定的限制度受

16、到一定的限制。机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 想一想想一想 练一练练一练 联轴器广泛应用于各种矿山机械、环保设备、机床、联轴器广泛应用于各种矿山机械、环保设备、机床、化工、仪表、风机、水泵、造纸、注塑、印刷、钢铁设备化工、仪表、风机、水泵、造纸、注塑、印刷、钢铁设备等机械。请查阅相关资料了解辊式板材矫正机的功能工作等机械。请查阅相关资料了解辊式板材矫正机的功能工作原理，观察图原理，观察图20-12辊式板材矫正机采用了何种联轴器？辊式板材矫正机采用了何种联轴器？图图20-12 辊式板材矫正机辊式板材矫正机1、3-叉头叉头 2-十字轴十字轴机械工业出版社机械工业出版社20.1

17、联轴器联轴器 20.1.2 联轴器的选择联轴器的选择 联轴器大多已标准化，需要时直接从标准中选取。选联轴器大多已标准化，需要时直接从标准中选取。选用联轴器步骤为用联轴器步骤为选择类型选择类型、型号型号，然后进行，然后进行必要的校核必要的校核。 1.1.联轴器类型的选择考虑的以下几点：联轴器类型的选择考虑的以下几点： 1 1）所需传递的转矩的大小及对缓冲减振功能的要求；）所需传递的转矩的大小及对缓冲减振功能的要求； 2 2）联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小；）联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小； 3 3）两轴相对位移大小和方向；）两轴相对位移大小和方向； 4 4）联轴器工作的可靠性和工

18、作环境；）联轴器工作的可靠性和工作环境； 5 5）联轴器的制造、安装、维护和成本。）联轴器的制造、安装、维护和成本。机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 2. 2. 联轴器型号的选择联轴器型号的选择 联轴器的型号是根据所联轴器的型号是根据所传递的转矩传递的转矩、轴的直径轴的直径和和转速转速，从联轴器标准中选用。选择的型号满足以下条件：从联轴器标准中选用。选择的型号满足以下条件： 1 1）计算转矩计算转矩TC应小于等于所选型号的额定转矩应小于等于所选型号的额定转矩Tn，即，即 TC Tn 2 2）转速转速n应小于等于所选型号的许用转速应小于等于所选型号的许用转速n，即，即 n n

19、3）确定轴孔直径，被联接两轴的直径应在所选型号联确定轴孔直径，被联接两轴的直径应在所选型号联轴器的孔径范围内。轴器的孔径范围内。 机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 考虑工作机起动、制动、变速时的惯性力和冲击载荷考虑工作机起动、制动、变速时的惯性力和冲击载荷等因素，应按计算转矩等因素，应按计算转矩TC选择联轴器。计算转矩选择联轴器。计算转矩TC和工作和工作转矩转矩T之间的关系为：之间的关系为：TC = KT 式中式中: TC计算转矩（计算转矩（N.mm） K工作情况系数工作情况系数 ，见表，见表20-120-1，一般刚性联轴器选，一般刚性联轴器选用较大的值，弹性联轴器选用较小的

20、值；用较大的值，弹性联轴器选用较小的值； T为联轴器所传递的工作转矩（为联轴器所传递的工作转矩（N.mm） 机械工业出版社机械工业出版社20.1 联轴器联轴器 案例案例20-1 功率功率P=llkW，转速，转速n=970r/min的电动起重机中，的电动起重机中，联接直径联接直径d=42mm的主、从动轴，试选择联轴器的类型和型的主、从动轴，试选择联轴器的类型和型号。号。机械工业出版社机械工业出版社20.2 离合器离合器 离合器的功用：离合器的功用：是一种随时将两轴接合或分离的可动是一种随时将两轴接合或分离的可动联接装置。联接装置。 工作特点：工作特点：工作可靠，接合、分离迅速而平稳，操纵灵工作可

21、靠，接合、分离迅速而平稳，操纵灵活、省力，调节和修理方便，外形小、重量轻。活、省力，调节和修理方便，外形小、重量轻。机械工业出版社机械工业出版社20.2 离合器离合器20.2.2 离合器的类型及特点离合器的类型及特点 离合器类型很多，常用的可分为：离合器类型很多，常用的可分为：牙嵌式离合器牙嵌式离合器、摩摩擦式离合器、超越离合器擦式离合器、超越离合器。 牙嵌式离合器牙嵌式离合器超越离合器超越离合器摩擦离合器摩擦离合器机械工业出版社机械工业出版社20.2 离合器离合器 1.牙牙嵌式离合器嵌式离合器 1）结构特点：结构特点：由两个端面带齿的半离合器组成由两个端面带齿的半离合器组成 2 2）工作原理

22、）工作原理：利用操纵杆使离合器接合或分离，对中环：利用操纵杆使离合器接合或分离，对中环固定在半离合器上，使从动轴能在环中自由转动，保证两轴固定在半离合器上，使从动轴能在环中自由转动，保证两轴对中。对中。 操纵滑环的移动操纵滑环的移动可用杠杆、液压、气动或电磁吸力等操可用杠杆、液压、气动或电磁吸力等操纵机构控制。纵机构控制。 机械工业出版社机械工业出版社20.2 离合器离合器 3）牙嵌离合器的齿形牙嵌离合器的齿形：有矩形、梯形和锯齿形：有矩形、梯形和锯齿形 矩形齿：矩形齿：无轴向分力，接合困难，磨损后无法补偿，冲无轴向分力，接合困难，磨损后无法补偿，冲击也较大，故使用较少；击也较大，故使用较少；

23、 梯形齿：梯形齿：强度高，传递转矩大，能自动补偿齿面磨损强度高，传递转矩大，能自动补偿齿面磨损后造成的间隙，接合面间有轴向分力，容易分离，因而应用后造成的间隙，接合面间有轴向分力，容易分离，因而应用最为广泛；最为广泛； 机械工业出版社机械工业出版社20.2 离合器离合器 锯齿形齿：锯齿形齿：只能单向工作，反转时由于有较大的轴向分只能单向工作，反转时由于有较大的轴向分力，会迫使离合器自行分离。力，会迫使离合器自行分离。 机械工业出版社机械工业出版社20.2 离合器离合器 4 4）工作特点：）工作特点： 结构简单、尺寸紧凑、工作可靠、承载能力大、传结构简单、尺寸紧凑、工作可靠、承载能力大、传动准确

24、。动准确。 为了防止牙齿因受冲击载荷而断裂，离合器的接合必为了防止牙齿因受冲击载荷而断裂，离合器的接合必须在两轴转速差很小或停转时进行。须在两轴转速差很小或停转时进行。 机械工业出版社机械工业出版社20.2 离合器离合器2.2.摩擦离合器摩擦离合器 1 1）工作原理）工作原理 是利用主、从动半离合器摩擦盘接触面间的摩擦力传是利用主、从动半离合器摩擦盘接触面间的摩擦力传递转矩。为提高传递转矩的能力，通常采用多盘摩擦离合递转矩。为提高传递转矩的能力，通常采用多盘摩擦离合器器 。 单片摩擦离合器单片摩擦离合器机械工业出版社机械工业出版社20.2 离合器离合器 2 2）工作特点）工作特点 它能在不停车

25、或两轴有较大转速差时进行平稳接合，它能在不停车或两轴有较大转速差时进行平稳接合，且可在过载时因摩擦盘间打滑而起到过载保护作用。且可在过载时因摩擦盘间打滑而起到过载保护作用。 多片摩擦离合器多片摩擦离合器机械工业出版社机械工业出版社20.2 离合器离合器 3. 3.滚柱超越离合器滚柱超越离合器 1 1）结构特点结构特点：由星轮：由星轮1 1、外圈、外圈2 2、滚柱、滚柱3 3和弹簧和弹簧4 4、顶杆、顶杆5 5组成，组成，星轮和外圈都可作主动件。星轮和外圈都可作主动件。 2 2）工作原理：（略）工作原理：（略） 机械工业出版社机械工业出版社20.2 离合器离合器 3 3）工作特点：工作特点： 超越离合器只能传递单向转矩，故也称为超越离合器只能传递单向转矩，故也称为定向离合器定向离合器