机械设计-联轴器

1、16-1 16-1 联轴器联轴器16-2 16-2 离合器离合器16-3 16-3 制动器制动器第十六章第十六章 联轴器、联轴器、离合器和制动器离合器和制动器联轴器联轴器 用来把两轴联接在一起，以传递运动与转矩，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。机器停止运转后才能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，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。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

2、机械停止运转用来降低机械的运转速度或迫使机械停止运转的部件。的部件。16-1 16-1 联轴器联轴器一、性能要求一、性能要求 联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误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，使之具有适应一定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。范围的相对位移的性能。xyxy轴向位移x径向位移y角位移综合

3、位移x、y、二、联轴器的分类二、联轴器的分类联轴器可分为刚性联轴器和挠性联轴器联轴器可分为刚性联轴器和挠性联轴器 刚性联轴器不具有缓冲性和补偿两轴线相刚性联轴器不具有缓冲性和补偿两轴线相对位移的能力，要求两轴安装严格对中。但结对位移的能力，要求两轴安装严格对中。但结构简单，制造成本低，装拆、维护方便，能保构简单，制造成本低，装拆、维护方便，能保证两轴有较高的对中性，传递转矩较大，所以证两轴有较高的对中性，传递转矩较大，所以应用广泛。应用广泛。 挠性联轴器可分为有弹性元件挠性联轴器挠性联轴器可分为有弹性元件挠性联轴器和无弹性元件挠性联轴器。无弹性元件的只具和无弹性元件挠性联轴器。无弹性元件的只具

4、有补偿两轴线相对位移的能力，但不能缓冲减有补偿两轴线相对位移的能力，但不能缓冲减振；有弹性元件的除具有补偿两轴线相对位移振；有弹性元件的除具有补偿两轴线相对位移的能力外，还具有缓冲和减振的作用。的能力外，还具有缓冲和减振的作用。三、常用联轴器结构和特点三、常用联轴器结构和特点1.1.凸缘联轴器凸缘联轴器(a)(a)(b)(b)图图16-216-2凸缘联轴器凸缘联轴器 凸缘联轴器是应用最广的固定式刚性联轴器。凸缘联轴器是应用最广的固定式刚性联轴器。如图所示，它用螺栓将两个半联轴器的凸缘联接起如图所示，它用螺栓将两个半联轴器的凸缘联接起来，以实现两轴联接。联轴器中的螺栓可以用普通来，以实现两轴联接

5、。联轴器中的螺栓可以用普通螺栓，也可以用铰制孔螺栓。螺栓，也可以用铰制孔螺栓。这种联轴器有两种主要的结构型式：图这种联轴器有两种主要的结构型式：图a a是有是有对中的对中的I I型凸缘联轴器，靠凸肩和凹槽来实现两轴同型凸缘联轴器，靠凸肩和凹槽来实现两轴同心。图是心。图是IIII型凸缘联轴器，靠铰制孔用螺栓来实现型凸缘联轴器，靠铰制孔用螺栓来实现两轴同心。为安全起见，凸缘联轴器的外圈还应加两轴同心。为安全起见，凸缘联轴器的外圈还应加上防护罩或将凸缘制成轮缘型式。制造凸缘联轴器上防护罩或将凸缘制成轮缘型式。制造凸缘联轴器时，应准确保持半联轴器的凸缘端面与孔的轴线垂时，应准确保持半联轴器的凸缘端面与

6、孔的轴线垂直，安装时应使两轴精确同心。直，安装时应使两轴精确同心。 2.2.滑块联轴器滑块联轴器结构结构：两个端面开有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。工作原理工作原理：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。适用范围

7、适用范围：30, y0.04d30, y0.04d，v300 r/min v300 r/min y y3.3.套筒联轴器套筒联轴器这是一种结构最简单的固定式联轴器（图这是一种结构最简单的固定式联轴器（图19-419-4），这种联轴器是一个圆柱形套筒，用两个），这种联轴器是一个圆柱形套筒，用两个圆锥销来传递转矩。当然也可以用两个平键代替圆锥销来传递转矩。当然也可以用两个平键代替圆锥销。其优点是径向尺寸小，结构简单。结构圆锥销。其优点是径向尺寸小，结构简单。结构尺寸推荐：尺寸推荐：D=(1.5-2)dD=(1.5-2)d；L=(2.8-4)dL=(2.8-4)d。此种联轴。此种联轴器尚无标准，需要

8、自行设计，如机床上就经常采器尚无标准，需要自行设计，如机床上就经常采用这种联轴器。用这种联轴器。 4.4.万向联轴器万向联轴器双万向联轴器示意图双万向联轴器示意图作用作用：用于传递两相交轴之间的动力和运动，而且：用于传递两相交轴之间的动力和运动，而且在传动过程中，两轴之间的夹角还可以改变。在传动过程中，两轴之间的夹角还可以改变。应用应用：广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。：广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。1 1）单万向联轴器）单万向联轴器2 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，构成双万向铰链机构。将两个单万向铰链机构串联，构成双万向铰链机构。安装要求：安装要求

9、：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。C2121C3 3）小型双万向联轴器）小型双万向联轴器 结构如图所示，通常采用合金钢制造。结构如图所示，通常采用合金钢制造。AAA-AAAAA5. 5. 弹性套柱销联弹性套柱销联轴器轴器6. 6. 弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器四、联轴器的选择四、联轴器的选择联轴器大都已经标准化了，可直接选用。联轴器大都已经标准化了，可直接选用。1.1.工作条件工作条件=选类型选类型 转矩转

10、矩2. 2. 转速转速 轴径轴径=确定型号与规格确定型号与规格计算转矩：计算转矩： T Tc c=K=KA AT TK KA A为工况系数；为工况系数；T T为名义转矩；为名义转矩；表表17-1 工作情况系数工作情况系数KA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

11、2.3例例 19-l19-l电动机经减速器拖动水泥搅拌机工作。电动机经减速器拖动水泥搅拌机工作。已知电动机的功率已知电动机的功率P P11 kW11 kW，转速，转速n n970970 r/min r/min，电动机轴的直径和减速器输入轴的直径均为电动机轴的直径和减速器输入轴的直径均为 42 42 mmmm，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：为了缓和冲击和减轻振动，）选择类型：为了缓和冲击和减轻振动，选用弹性套柱销联轴器。选用弹性套柱销联轴器。1195509550970PTn108108 N Nm m（2 2）求计算转矩）求计算

12、转矩 由表由表 19-119-1查得，工作机为水泥搅拌机时工作查得，工作机为水泥搅拌机时工作情况系数情况系数K KA A=1.9=1.9，故计算转矩，故计算转矩1.9108205cATK TNm 由设计手册中选取弹性套柱销联轴器由设计手册中选取弹性套柱销联轴器TL 6TL 6。它。它的公称扭矩（即许用转矩）为的公称扭矩（即许用转矩）为 250 N250 Nm m，半联轴器，半联轴器材料为钢时，许用转速为材料为钢时，许用转速为 3800 r/min3800 r/min，允许的轴，允许的轴孔直径在孔直径在32-42 mm32-42 mm之间。以上数据均能满足本题的之间。以上数据均能满足本题的要求，

13、故合用。要求，故合用。 （3 3）确定型号）确定型号16-2 16-2 离合器离合器一、性能要求一、性能要求 分离、接合迅速，平稳无冲击，分离彻底，动作准确可分离、接合迅速，平稳无冲击，分离彻底，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，靠；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；效率高；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、分类二、分类 按其工作原理可分为嵌入式、摩擦式两类；按其工作原理可分为嵌入式、摩擦式两类； 按离合控制方法不同

14、，可分为操纵式和自动式两类；按离合控制方法不同，可分为操纵式和自动式两类； 按操纵方式分有机械离合器、电磁离合器、液压离合按操纵方式分有机械离合器、电磁离合器、液压离合器和气压离合器等；器和气压离合器等； 可自动离合的离合器有超越离合器、离心离合器和安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。全离合器等，它们能在特定条件下，自动地接合或分离。三、三、 常用离合器的结构和特点常用离合器的结构和特点1.1.牙嵌式离合器牙嵌式离合器结构：由端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环组成。结构：由端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环组成。 固定套筒固定套

15、筒活动套筒活动套筒滑环滑环对中环对中环工作原理：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。 2.2.摩擦离合器摩擦离合器1231）单片式圆盘摩擦离合器）单片式圆盘摩擦离合器结构：由固定圆盘结构：由固定圆盘1、活动圆盘、活动圆盘2、滑环组成。、滑环组成。 工作原理：移动滑环，可实现两圆盘的结合与分离，靠摩工作原理：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。擦力带动从动轴转动。 缺点缺点：结合过程中不可避免出现打滑，：结合过程中不可避免出现打滑，引起磨损和发热；引起磨损和发热； 2.过载时打滑，起保护作用；过载时打滑，起保

16、护作用； 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.在任何转速条件下两轴都可在任何转速条件下两轴都可以进行结合；以进行结合；FaRf213Fa主动摩擦片主动摩擦片杠杆杠杆滑环滑环调整螺母调整螺母被动摩擦片被动摩擦片2 2）多片式圆盘摩）多片式圆盘摩擦离合器擦离合器结构特点结构特点：多个摩擦片叠加在多个摩擦片叠加在一起；一起；工作原理工作原理：移动：移动滑环，通过杠杆滑环，通过杠杆作用，压紧或放作用，压紧或放松磨擦片，来实松磨擦片，来实现两轴的结合与现两轴的结合与分离。分离。 3. 3. 滚柱超越离合器滚柱超越离合器 当外环反向转动时，则带当外环反向转动时，则带动滚柱克

17、服弹簧力而滚到楔形动滚柱克服弹簧力而滚到楔形空间的宽敞位置，离合器处于空间的宽敞位置，离合器处于分离状态。分离状态。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，以摩当外环逆时钟转动时，以摩擦力带动滚柱向前滚动，进一擦力带动滚柱向前滚动，进一步楔紧内外接触面，从而驱动步楔紧内外接触面，从而驱动星轮一起旋转。星轮一起旋转。 滚柱在弹簧推杆作用下处于半楔紧状态。滚柱在弹簧推杆作用下处于半楔紧状态。16-316-3 制动器制动器 利用摩擦力矩来消耗机器运动部件的动能，从而实现制利用摩擦力矩来消耗机器运动部件的动能，

18、从而实现制动的。其动作迅速，可靠；其摩擦副耐磨，易散热。动的。其动作迅速，可靠；其摩擦副耐磨，易散热。 按照制动零件的结构特征分：有带式、块式、盘式等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。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；前者经常处于紧闸状态，要加外力才能解除式两种制动器；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；后者经常处于松闸状制动作用，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。态，必须施加外力才能实现制动，例如多数车辆中的制