哈工大机械设计课程(授课老师：赵小力)第20讲

1、13.1 13.1 概述概述联轴器联轴器和和离合器离合器主要用作轴与轴之间的联接，以传递主要用作轴与轴之间的联接，以传递运动和转矩。运动和转矩。联轴器联轴器必须在机器停车后，经过必须在机器停车后，经过拆卸才能使两轴结合或分离。拆卸才能使两轴结合或分离。第十三章第十三章 联轴器、离合器和制动器联轴器、离合器和制动器离合器离合器在机器工作中可随时使两轴结合或分离在机器工作中可随时使两轴结合或分离。制动器制动器是是用来迫使机器迅速停止运转或减低机器运用来迫使机器迅速停止运转或减低机器运 转速度的机械装置。转速度的机械装置。特点：随时控制启动和停车；特点：随时控制启动和停车； 控制变速和换档；控制变速

2、和换档； 过载安全保护。过载安全保护。 13.1 13.1 概述概述 联轴器和离合器的选用： 1）确定需要传递的转矩T 2）根据工作条件、载荷特征选择类型； 3）根据名义转矩 T 求出计算转矩Tc为: K载荷系数 4）根据d,n,TC选择具体型号；cTKTN mm 13.1 13.1 概述概述联轴器和离合器已标准化，故要学会如何选用。联轴器和离合器已标准化，故要学会如何选用。13.2 13.2 联轴器联轴器后果：联轴器、轴和轴承中产生附加载荷，引起磨损和振动后果：联轴器、轴和轴承中产生附加载荷，引起磨损和振动13.2 13.2 联轴器联轴器刚性联轴器挠性联轴器:刚性联轴器刚性联轴器:要求被联接

3、两轴轴线严格对中常用类型有:套筒联轴器套筒联轴器、夹壳联轴器夹壳联轴器和凸缘联轴器凸缘联轴器无弹性元件的无弹性元件的挠性联轴器挠性联轴器:可以通过两半联轴器间的相对运动来补偿被联接两轴的相对位移。常用类型有:十字滑块联轴器十字滑块联轴器、齿轮联轴器齿轮联轴器和万万向联轴器向联轴器有弹性元件的挠性联轴器具有吸收振动和缓解冲击的能力，而且能够通过弹性元件的变形来补偿两轴的相对位移。其常用类型有:弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器、弹性柱销联弹性柱销联轴器轴器、轮胎式联轴器和膜片联轴器轮胎式联轴器和膜片联轴器有弹性元件的有弹性元件的挠性联轴器：挠性联轴器：一、固定式刚性联轴器一、固定式刚性联轴器1.1

4、.套筒联轴器（整体式结构）套筒联轴器（整体式结构）2.2.夹壳联轴器（剖分式结构）夹壳联轴器（剖分式结构）3.凸缘联轴器优点：结构简单，成本低、传递转矩大；优点：结构简单，成本低、传递转矩大；缺点：缺乏偏移补偿能力，对中心要求高，拆卸不便；缺点：缺乏偏移补偿能力，对中心要求高，拆卸不便；场合：最为广泛应用的刚性联轴器。场合：最为广泛应用的刚性联轴器。对对中中榫榫凸凸缘缘联联轴轴器器普普通通凸凸缘缘联联轴轴器器刚性联轴器刚性联轴器主要优点：主要优点：结构简单、价格较低。结构简单、价格较低。 缺点：缺点：二、无弹性元件的挠性联轴器二、无弹性元件的挠性联轴器1.1.十字滑块联轴器十字滑块联轴器十字滑

5、块联轴器允许的位移十字滑块联轴器允许的位移 0.04yd d轴的直径允许的角位移允许的角位移 30。优点：径向尺寸小优点：径向尺寸小, ,结构简单结构简单缺点：滑块与凹槽间有摩损，需润滑；缺点：滑块与凹槽间有摩损，需润滑；场合：十字滑块因径向位移会产生较大离心力，常用于低速场合：十字滑块因径向位移会产生较大离心力，常用于低速. .优点：传递转矩大优点：传递转矩大, ,外形尺寸紧凑外形尺寸紧凑, ,工作可靠；工作可靠；缺点：结构复杂，成本高，间隙大有冲击；缺点：结构复杂，成本高，间隙大有冲击；场合：常用于低速的重型机械中。场合：常用于低速的重型机械中。允许角位移允许角位移 115允许的径向位移允

6、许的径向位移 0.30.4ymm允许的轴向位移允许的轴向位移 420 xmm2.2.齿轮联轴器齿轮联轴器润滑油润滑油+ +密封圈密封圈3.万向联轴器当一轴固定时,另一轴可以在任意方向偏斜角,角位移最大可达45。当主动轴以等角速度1回转时,从动轴的角速度2将在一定范围121cos/cos内作周期性的变化,从而引起动载荷。为消除从动轴的速度波动,通常将万向联轴器成对使用成对使用,并使中间轴的两个叉子位于同一平面同一平面上,还应使主、从动轴的轴线与主、从动轴的轴线与中间轴的轴线间的偏斜角中间轴的轴线间的偏斜角 相等相等 ，转速不宜太高。12优点：具有较大的角向补偿能力，结构紧凑，传动效率高；优点：具

7、有较大的角向补偿能力，结构紧凑，传动效率高；缺点：在传动中将产生附加动载荷，转速不宜过高；缺点：在传动中将产生附加动载荷，转速不宜过高； 场合：重载、中载、轻载等中低速的场合，如机床、汽车。场合：重载、中载、轻载等中低速的场合，如机床、汽车。上述无弹性元件的挠性联轴器的特点：上述无弹性元件的挠性联轴器的特点：无弹性元件的挠性联轴器无弹性元件的挠性联轴器滚子链刚性联轴器滚子链刚性联轴器三、弹性联轴器1.弹性套柱销联轴器（带橡胶套的柱销）（带橡胶套的柱销）径向位移和角位移补偿：径向位移和角位移补偿：弹性套柱销弹性套柱销轴向位移补偿：轴向位移补偿：预留间隙预留间隙靠弹性元件的弹性变形补偿两轴间的相对

8、位移，缓和冲击和振动靠弹性元件的弹性变形补偿两轴间的相对位移，缓和冲击和振动优点：结构简单优点：结构简单, ,制造容易制造容易, ,装拆方便装拆方便, ,成本较低；成本较低；缺点：弹性套注销磨损较为严重，需定时更换；缺点：弹性套注销磨损较为严重，需定时更换；场合：转矩小、转速高、频繁正反转、需要缓和冲击的场合。场合：转矩小、转速高、频繁正反转、需要缓和冲击的场合。2.弹性柱销联轴器3.3.轮胎式联轴器轮胎式联轴器由于橡胶轮胎易于变形由于橡胶轮胎易于变形, , 允许的相对位移较大：允许的相对位移较大：轴向位移可达轴向位移可达0.02D0.02D；径向位移可达径向位移可达0.01D0.01D；角位

9、移可达角位移可达5 51212；其中其中D D为联轴器的外径。为联轴器的外径。优点：结构简单优点：结构简单, ,使用可靠使用可靠, ,弹性大弹性大, ,寿命长寿命长, ,不需润滑；不需润滑；缺点：径向尺寸大；缺点：径向尺寸大；场合：多用于潮湿多尘、起动频繁的场合。场合：多用于潮湿多尘、起动频繁的场合。4.膜式联轴器 5、波纹管联轴器弹性管联轴器梅花形弹性元件：梅花形弹性元件：聚氨酯或尼龙聚氨酯或尼龙优点：优点：结构简单结构简单, ,成本低成本低, ,补偿补偿位移和减振能力强；位移和减振能力强；场合：常用高速场合。场合：常用高速场合。弹性联轴器具有的特点：弹性联轴器具有的特点：有弹性元件的弹性联

10、轴器有弹性元件的弹性联轴器四、联轴器的选择1 1）传递载荷的大小、性质及对缓冲功能的要求。）传递载荷的大小、性质及对缓冲功能的要求。载荷平稳、传递转矩大、同轴度好、无相对位移的选用载荷平稳、传递转矩大、同轴度好、无相对位移的选用刚刚性联轴器性联轴器；载荷变化大、要求缓冲、吸振或同轴度不易保；载荷变化大、要求缓冲、吸振或同轴度不易保证时应选用证时应选用弹性联轴器弹性联轴器。2 2）工作转速的高低与正、反转变化多少的要求。）工作转速的高低与正、反转变化多少的要求。 高速运转的轴应选动平衡精度较高的联轴器；动载荷高速运转的轴应选动平衡精度较高的联轴器；动载荷大的机器选用重量轻、转动惯量小的大的机器选

11、用重量轻、转动惯量小的弹性联轴器弹性联轴器；正、反；正、反转变化多，启动频繁，安装不易对中的场合考虑采用转变化多，启动频繁，安装不易对中的场合考虑采用弹性弹性联轴器联轴器。3 3）连接两轴相对位移大小的要求。）连接两轴相对位移大小的要求。 安装调整后难以保证两轴精确对中，或工作中有较大安装调整后难以保证两轴精确对中，或工作中有较大位移量的两轴连接，要选用位移量的两轴连接，要选用弹性联轴器弹性联轴器。13.3 13.3 离合器离合器离合器的分类离合器的分类离合器离合器操纵式操纵式机械操纵离合器机械操纵离合器液压液压( (操纵操纵) )离合器离合器气压气压( (操纵操纵) )离合器离合器电磁电磁(

12、 (操纵操纵) )离合器离合器一、操纵式离合器1.牙嵌离合器1、2 半离合器3 导向平键4 操纵滑环5 对中环材料选择及热处理：齿面需要高耐磨性，故齿面应具有较高的硬度；一般采用低碳钢+低碳淬火处理或中碳钢+表面淬火处理；对于不重要的和静止时离合的牙嵌离合器也可采用铸铁。0bbKThZDWMPaMPa 02KTppZD AMPaMPa 牙嵌离合器的承载能力主要取决于齿根弯曲强度牙嵌离合器的承载能力主要取决于齿根弯曲强度 。对于。对于频繁离合的牙嵌离合器，将产生齿面磨损，常通过限制齿面压频繁离合的牙嵌离合器，将产生齿面磨损，常通过限制齿面压强强p p来控制磨损。即来控制磨损。即b强度计算强度计算

13、2.摩擦离合器摩擦离合器可以不停车或主、从动轴转速差较大的情况下进摩擦离合器可以不停车或主、从动轴转速差较大的情况下进行接合与分离，过程较为平稳，但存在摩擦发热和磨损。行接合与分离，过程较为平稳，但存在摩擦发热和磨损。摩擦离合器可分为：单盘式、多盘式和圆锥式。摩擦离合器可分为：单盘式、多盘式和圆锥式。多盘摩擦离合器圆盘摩擦离合器所传递的最大转矩及作用在摩擦面上的压强分别为12max4QDDTZfFKT 22214QFppDDNmmMPa p=KvKzKnp0圆锥式摩擦离合器圆锥式摩擦离合器与单圆盘摩擦离合器相比较，由于锥形结构使圆锥式摩擦离合与单圆盘摩擦离合器相比较，由于锥形结构使圆锥式摩擦离

14、合器在相同外径尺寸和相同轴向压力的情况下接触面积增大，从器在相同外径尺寸和相同轴向压力的情况下接触面积增大，从而产生较大的摩擦力，传递更大的转矩。而产生较大的摩擦力，传递更大的转矩。二、自动离合器二、自动离合器自动离合器是一种能根据机器运动或动力参数的变化而自动自动离合器是一种能根据机器运动或动力参数的变化而自动完成结合和分离的离合器。完成结合和分离的离合器。常用的有常用的有安全离合器安全离合器、离心离合器离心离合器和和定向离合器定向离合器1.1.安全离合器安全离合器作用是当转矩超过允许数值时能自动分离作用是当转矩超过允许数值时能自动分离销销钉钉式式安安全全离离合合器器优点：过载时销钉被剪断优

15、点：过载时销钉被剪断缺点：需要对销钉强度进行精缺点：需要对销钉强度进行精 确计算，且更换销确计算，且更换销钉既钉既 费时又不方便费时又不方便不宜用在经常过载的场合不宜用在经常过载的场合摩擦式安全离合器2.离心离合器瓦块式离心离合器开式离合器开式离合器主要用于起动装置，以便运转稳定后加载闭式离合器闭式离合器主要用作安全装置,当机器转速过高时起安全保护作用。3.3.定向离合器定向离合器只能按一个转向传递转矩，反向时自动分离。只能按一个转向传递转矩，反向时自动分离。优点：工作时没有噪声优点：工作时没有噪声, ,宜于高速转动宜于高速转动, ,但制造精度要求高。但制造精度要求高。1 1星轮星轮2 2外圈

16、外圈3 3滚柱滚柱4 4弹簧顶杆弹簧顶杆滚滚珠珠式式定定向向离离合合器器13.4 13.4 制动器制动器利用摩擦力来减低运动物体的速度或迫使其停止运动的装置。按着制动零件的结构特征分为带式带式、块式块式、盘式、内涨式盘式、内涨式。一、带式制动器优点：结构简单优点：结构简单, ,尺寸紧凑尺寸紧凑, ,可以产生较大的制动力矩可以产生较大的制动力矩, ,常应用。常应用。缺点：带式制动器制动轮轴和轴承受力大，带与轮间压力不均缺点：带式制动器制动轮轴和轴承受力大，带与轮间压力不均 匀匀, ,从而磨损也不均匀从而磨损也不均匀, ,且易断裂。且易断裂。钢带钢带+ +石棉基摩擦材料石棉基摩擦材料二、块式制动器二、块式制动器优点：电磁块式制动器制动和开启迅速，尺寸小，重量轻，优点：电磁块式制动器制动和开启迅速，尺寸小，重量轻， 易于调整瓦块间隙，更换瓦块、电磁铁也方便；易于调整瓦块间隙，更换瓦块、电磁铁也方便；缺点：制动时冲击