第12章 联轴器、离合器和制动器

1、12-2 联轴器联轴器12-3 离合器离合器第十二章第十二章 联轴器、离合器和制动器联轴器、离合器和制动器12-1 概述概述12-4 制动器制动器12-1 概述概述联轴器、离合器联轴器、离合器:工作特点：工作特点：联轴器用于刚性静态联接；而离合器则用联轴器用于刚性静态联接；而离合器则用 于于两轴之间的动态联接。两轴之间的动态联接。作用：作用：主要用于主要用于将两根轴联接在一起，使它们一起旋将两根轴联接在一起，使它们一起旋 转，并传递扭矩。转，并传递扭矩。制动器：是对机器的运动件施加阻力或阻力矩，制动器：是对机器的运动件施加阻力或阻力矩，使其迅速减速或停止运动，以满足机械工作要使其迅速减速或停止

2、运动，以满足机械工作要求的装置。求的装置。联轴器、离合器联轴器、离合器大都已经标准化了，可直接选用。大都已经标准化了，可直接选用。工作条件和使用要求工作条件和使用要求=选类型选类型12-2 联轴器联轴器 一、一、联轴器的分类联轴器的分类 挠性联轴器挠性联轴器刚性联轴器刚性联轴器联轴器联轴器有弹性原件有弹性原件无弹性原件无弹性原件y yx x x xy y轴向轴向二、刚性联轴器二、刚性联轴器1、套筒联轴器、套筒联轴器组成：套筒、键或销组成：套筒、键或销特点：各零件间不能作相对运动，零件也都是刚性的。特点：各零件间不能作相对运动，零件也都是刚性的。优点：结构简单紧凑、径向尺寸小，组成零件少。优点：

3、结构简单紧凑、径向尺寸小，组成零件少。缺点：装拆不方便，径向尺寸不能太大。缺点：装拆不方便，径向尺寸不能太大。应用：载荷不大，工作平稳，两轴严格对中的场合。应用：载荷不大，工作平稳，两轴严格对中的场合。2、凸缘联轴器、凸缘联轴器结构：结构：半联轴器通过键与轴相联，用螺栓将两个半联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。轴器的凸缘联接在一起。普通凸缘普通凸缘联轴器联轴器绞制孔螺栓绞制孔螺栓 型式：型式：有对中榫的凸缘联轴器有对中榫的凸缘联轴器普通凸缘联轴器普通凸缘联轴器-靠铰制孔螺栓对中。靠铰制孔螺栓对中。-靠榫头对中。靠榫头对中。普通螺栓普通螺栓 对中榫对中榫 制造与安

4、装要求：制造与安装要求：半联轴器的凸缘端面应与轴线垂直，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。安装时应使两轴精确对中。9090材料：材料：一般用铸铁、当重载或一般用铸铁、当重载或 V30 m/sV30 m/s时，用铸时，用铸 钢或锻钢钢或锻钢 。特点：特点：结构简单、使用方便、传递扭矩较大，但不能结构简单、使用方便、传递扭矩较大，但不能 缓冲减振缓冲减振 。应用：应用：用于载荷较平稳、中高速或用于载荷较平稳、中高速或传动要求较高的场合的两轴联接。传动要求较高的场合的两轴联接。该联轴器已经标准化。该联轴器已经标准化。1 1）十字滑块联轴器十字滑块联轴器结构：结构：两个端面开有

5、径向凹槽的半联轴器，两端各具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。中，构成移动副。工作工作原理：原理：当两轴存在不对中和偏斜时，滑块将在凹当两轴存在不对中和偏斜时，滑块将在凹槽内滑动。槽内滑动。优缺点：优缺点：结构简单、制造容易。滑块因偏心产生离心结构简单、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。力和磨损，并给轴和轴承带来附加动载荷。应用：中低速场合应用：中低速场合 y y三、挠性联轴器三、挠性联轴器1 1、无弹性元件的挠联轴器、无弹性元件的挠联轴器2 2）十

6、字轴万向联轴器十字轴万向联轴器作用：作用：用于传递两相交轴之用于传递两相交轴之间的动力和运动，而且在传间的动力和运动，而且在传动过程中，两轴之间的夹角动过程中，两轴之间的夹角还可以改变。还可以改变。共轴、 有夹角单万向联轴器单万向联轴器结构：结构：两传动轴末端各有一个叉形支架，用铰链与中两传动轴末端各有一个叉形支架，用铰链与中间的间的“十字形十字形”构件相联，构件相联，“十字形十字形”构件的中心位构件的中心位于两轴交点处，于两轴交点处，=0=04545轴间角为轴间角为 ：2.双万向铰链机构双万向铰链机构将两个单万向铰链机构串联使用，构成双万向铰链机构。将两个单万向铰链机构串联使用，构成双万向铰

7、链机构。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；中间轴两端的叉头应在同一平面内。中间轴两端的叉头应在同一平面内。C2121C为了消除从动轴变速转动的缺点，常优点：优点：有较大的角度补偿能力，结构紧凑、有较大的角度补偿能力，结构紧凑、传动效率高。传动效率高。应用：应用：广泛应用于汽车、拖拉机、机床、广泛应用于汽车、拖拉机、机床、起重机、轧钢等机械传动系统中。起重机、轧钢等机械传动系统中。3 3、齿式联轴器、齿式联轴器结构：结构：两个有内齿的外壳，两个有外齿的套

8、筒，两者齿两个有内齿的外壳，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。接，两外壳用螺栓联接。两端密封，空腔内储存润滑油。功用：功用：能补偿轴不对中和偏斜。能补偿轴不对中和偏斜。 优点：优点：传递扭矩大、能补偿传递扭矩大、能补偿综合位移。综合位移。缺点：缺点：结构笨重、造价高。结构笨重、造价高。应用：应用：用于高速重载传动。用于高速重载传动。1）弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器 2、有弹性元件的挠性联轴器有弹性元件的挠性联轴器结构特点：结构特点：外观与凸缘联轴器相似，用

9、带橡胶弹性套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。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预留安装空间以便与更换橡胶套 A预留间隙以补偿预留间隙以补偿轴向位移。轴向位移。c圆柱孔圆柱孔圆锥孔圆锥孔能补偿综合位移，有缓冲减振的能补偿综合位移，有缓冲减振的能力，适用于多部载荷，频繁起能力，适用于多部载荷，频繁起动，经常正反转的传动中。动，经常正反转的传动中。2）弹性柱销联轴器）弹性柱销联轴器结构：结构：用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔中。中。尼龙销尼龙销挡板挡板cc销与挡板之销与挡板之间留有间隙间留有间隙结构简单、更

10、换柱销方便。结构简单、更换柱销方便。特点：特点：上述两种联轴器的动力通过弹性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。元件传递，缓和冲击、吸收振动。应用：应用：适用于正反向变化多，启适用于正反向变化多，启动动 频繁的高速轴。频繁的高速轴。适用范围：适用范围：-12-12t t660 0， v8000 r/minv8000 r/min 对温度敏感。对温度敏感。能补偿较大的轴向位移，能补偿较大的轴向位移，并允许微量的径向位移并允许微量的径向位移和角位移。和角位移。两种柱销3）梅花形弹性联轴器）梅花形弹性联轴器结构：结构：中间为橡胶制成的梅花形弹性元件，两边为两中间为橡胶制成的梅花形

11、弹性元件，两边为两个半个半联联轴器。轴器。特点：特点：结构简单、承载能力高，维护方便，允许较大结构简单、承载能力高，维护方便，允许较大的综合位移。的综合位移。应用：应用：适用于启动频繁、正反向运转、有冲适用于启动频繁、正反向运转、有冲击振动、有较大轴向位移、潮湿多尘的场合。击振动、有较大轴向位移、潮湿多尘的场合。适用范围：适用范围：5 51212， x0.02Dx0.02D y0.01Dy0.01D，n5000 r/minn5000 r/min 联轴器、离合器大都已经标准化了，可直接选用。联轴器、离合器大都已经标准化了，可直接选用。工作条件工作条件=选类型选类型转矩转矩转速转速轴径轴径=确定型

12、号与规格确定型号与规格计算转矩：计算转矩： Tca=KTTK为工作情况系数；为工作情况系数；T为工作转矩；为工作转矩；四、联轴器的选择四、联轴器的选择1 1、联轴器类型选择联轴器类型选择低速、刚性大的短轴低速、刚性大的短轴-刚性刚性联联轴器轴器低速、刚性小的长轴低速、刚性小的长轴-无弹性元件的挠性无弹性元件的挠性联联轴器轴器高速、有振动和冲击的机械高速、有振动和冲击的机械-有弹性元件的挠性有弹性元件的挠性联联轴器轴器传递转矩较大的重型机械传递转矩较大的重型机械-齿式齿式联联轴器轴器轴线位置有较大变动的两轴轴线位置有较大变动的两轴-十字轴万向十字轴万向联联轴器轴器2 2、联轴器型号的选择联轴器型

13、号的选择表表18-1 工作情况系数工作情况系数K工工 作作 机机 原动机为电动机时原动机为电动机时发电机、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织布机、水泥搅拌机、拖拉机织布机、水泥搅拌机、拖拉机 1.9挖掘机、起重机、碎石机、造纸机械挖掘机、起重机、碎石机、造纸机械 2.3例例12-1 12-1 电动机经减速器带动水泥搅拌机工作。已知电动电动机经减速器带动水泥搅拌机工作。已知电动机工率机工率P=11kWP=11kW，转速转速n=970r/m

14、inn=970r/min，电动机的轴径和与之相电动机的轴径和与之相连的减速器的输入轴径均为连的减速器的输入轴径均为42mm42mm，试选择电动机与减速器试选择电动机与减速器之间的联轴器。之间的联轴器。解：解：1 1、选择联轴器类型选择联轴器类型由于水泥搅拌机的载荷为冲击载荷，为了减缓冲击由于水泥搅拌机的载荷为冲击载荷，为了减缓冲击与振动，先用弹性套柱销联轴器。与振动，先用弹性套柱销联轴器。2 2、载荷计算载荷计算 联轴器所传递的工作转矩为联轴器所传递的工作转矩为mmNnPT108299970111055.91055.966由表由表12-112-1查得，工作情况系数查得，工作情况系数K=1.9K

15、=1.9，则计算转矩则计算转矩mNmmNKTTca8 .2052057681082999 .1根据已知条件从设计手册或附表根据已知条件从设计手册或附表2 2中查得，中查得，TL6TL6型弹性套柱型弹性套柱联轴器的许用转矩为联轴器的许用转矩为T=250NmT=250Nm，许用最大转速为许用最大转速为3800r/min3800r/min，允许的轴径在允许的轴径在3242mm3242mm之间，满足要求。之间，满足要求。机械式离合器机械式离合器控制方式控制方式超越离合器超越离合器液压离合器液压离合器操纵式离合器操纵式离合器12-3离合器离合器一、离合器的分类一、离合器的分类嵌入式离合器嵌入式离合器工作

16、原理工作原理摩擦式离合器摩擦式离合器电磁离合器电磁离合器自动式离合器自动式离合器气压离合器气压离合器离心离合器离心离合器安全离合器安全离合器二、牙嵌式离合器二、牙嵌式离合器结构：结构：由端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环组成。由端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环组成。 工作原理：工作原理： 利用操纵杆移动滑环，实现两套筒的结合与分离。利用操纵杆移动滑环，实现两套筒的结合与分离。 固定套筒固定套筒活动套筒活动套筒滑环滑环对中环对中环牙型牙型矩矩 形形梯梯 形形锯齿形锯齿形-传递较大转矩、牙数为传递较大转矩、牙数为315梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。锯齿形只能

17、单向工作。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：制造要求：各牙应精确等分，以使载荷均匀分布。各牙应精确等分，以使载荷均匀分布。特点：特点：结构简单、外廓尺寸小、能传递较大的转矩。结构简单、外廓尺寸小、能传递较大的转矩。三、三、摩擦离合器摩擦离合器1231 1、单片式圆盘、单片式圆盘摩擦离合器摩擦离合器结构：结构：由固定圆盘由固定圆盘1、活动圆盘、活动圆盘2、滑环、滑环3组成。组成。 工作原理：工作原理：移动滑环，可实现两圆盘的结合与分离，靠移动滑环，可实现两圆盘的结合与分离，靠摩擦力带动从动轴转动。摩擦力带动从动轴转动。 缺点：缺点：结合过程中不可避免出

18、结合过程中不可避免出现打滑，引起磨损和发热；传现打滑，引起磨损和发热；传递转矩小，径向尺寸大。递转矩小，径向尺寸大。 2. 2.过载时打滑，起保护作用；过载时打滑，起保护作用； 3. 3.结合平稳、冲击和振动小。结合平稳、冲击和振动小。优点：优点： 1.1.在任何转速条件下两轴都在任何转速条件下两轴都可以进行结合；可以进行结合；Fa213FaRf主动摩擦片主动摩擦片杠杆杠杆滑环滑环工作原理：工作原理：移动滑移动滑环，通过杠杆作用，环，通过杠杆作用，压紧或放松磨擦片，压紧或放松磨擦片，来实现两轴的结合与来实现两轴的结合与分离。分离。 调整螺母调整螺母被动摩擦片被动摩擦片2 2、多片式圆盘、多片式

19、圆盘摩擦离合器摩擦离合器结构特点：结构特点：多个摩擦片叠加在一起；多个摩擦片叠加在一起；优点：优点：径向尺寸小，径向尺寸小，传递转矩大。传递转矩大。摩擦片数量摩擦片数量z z传递扭矩传递扭矩T 但但z z过大将使各层间压过大将使各层间压力不均匀，一般取力不均匀，一般取: : z=1215当外环反向转动时，则带动滚当外环反向转动时，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，离合器处于分离的宽敞位置，离合器处于分离状态。状态。结构：结构：由星轮、外环、滚柱、弹簧推杆等零件组成。由星轮、外环、滚柱、弹簧推杆等零件组成。工作原理：工作原理：当外环逆时钟转动时，以摩擦当外环逆时钟转动时，以摩擦力带动滚柱向前滚动，进一步力带动滚柱向前滚动，进一步楔紧内外接触面，从而驱动星楔紧内外接触面，从而驱动星轮一起旋转。轮一起旋转。 滚柱式超越离合器滚柱式超越离合器 四、超越四、超