ch12联轴器离合器与制动器

1、第第12章章 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12-2 联轴器联轴器12-3 离合器离合器12-4 制动器制动器主要内容主要内容带式运带式运输机输机减速器减速器 电动机电动机 转轴转轴 联轴器和离合器的作用：联轴器和离合器的作用：主要用于将两根轴联接在一起，使它主要用于将两根轴联接在一起，使它们一起旋转，并传递扭矩，也可用作安全装置。们一起旋转，并传递扭矩，也可用作安全装置。 联轴器联轴器-用于将两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分用于将两轴联接在一起，机器运转时两轴不能分 离，只有在机器停车时才可将两轴分离；离，只有在机器停车时才可将两轴分离； 离合器离合器-在

2、机器运转过程中，可使两轴随时接合或分离的在机器运转过程中，可使两轴随时接合或分离的 一种装置。一种装置。 它可用来操纵机器传动的断续，以便进行变速它可用来操纵机器传动的断续，以便进行变速 或换向；或换向；12-1 概述概述制动器制动器-是对机器的运动件施加阻力或阻力矩，使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，以满足机械工作要求的装置。其迅速减速或停止运动，以满足机械工作要求的装置。联轴器和离合器种类繁多，在选用标准件或自行设计时应考联轴器和离合器种类繁多，在选用标准件或自行设计时应考虑如下因素：虑如下因素：传递转矩大小传递转矩大小; 转速高低转速高低; 扭转刚度变化扭转刚度

3、变化 ; 体积大小体积大小 ; 缓冲吸振能力缓冲吸振能力 。 一、联轴器所联两轴的相对位移一、联轴器所联两轴的相对位移两轴线的相对位移两轴线的相对位移: 轴向、径向、角度、综合。轴向、径向、角度、综合。 y xy轴向轴向x径向径向角度角度综合综合制造误差制造误差安装误差安装误差受力变形受力变形被联接的两轴不能精确对中被联接的两轴不能精确对中 12-2 联轴器联轴器二、二、 联轴器的分类联轴器的分类 无弹性元件联轴器无弹性元件联轴器刚性联轴器刚性联轴器联联轴轴器器套筒联轴器套筒联轴器凸缘联轴器凸缘联轴器夹壳联轴器夹壳联轴器齿式联轴器齿式联轴器十字滑块联轴器十字滑块联轴器挠性联轴器挠性联轴器有弹性

4、元件联轴器有弹性元件联轴器滑块联轴器滑块联轴器万向联轴器万向联轴器滚子链联轴器滚子链联轴器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弹性联轴器梅花形弹性联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被联接两轴间的各种相对位移无补被联接两轴间的各种相对位移无补偿能力，故对两轴对中偿能力，故对两轴对中 性的要求性的要求高。当两轴有相对位移时，会在结高。当两轴有相对位移时，会在结构内引起附加载荷。这类联轴器的构内引起附加载荷。这类联轴器的结构比较简单。结构比较简单。对被联接两轴间对被联接两轴间的各种相对位移的各种相对位移有补偿能力有补偿能力联轴器具

5、有挠性，可补偿两联轴器具有挠性，可补偿两轴的相对位移。轴的相对位移。 但因无弹性但因无弹性元件，故不能缓冲减振元件，故不能缓冲减振因有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的因有弹性元件，不仅可以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。弹性元件所能储蓄的能量越多，则联轴弹性元件所能储蓄的能量越多，则联轴器的减振能力越强。品种多，应用广泛。器的减振能力越强。品种多，应用广泛。（一）刚性联轴器（一）刚性联轴器 结构：结构：用一个套筒通过键将两轴联接在一起。用紧定用一个套筒通过键将两轴联接在一起。用紧定 螺钉来实现轴向固定。螺钉来实现轴向固定。套筒联轴器套筒联轴器型式：

6、型式：半圆键半圆键普通平键普通平键特点：特点：结构简单、使用方便、结构简单、使用方便、 传递扭矩较大，但不传递扭矩较大，但不 能缓冲减振能缓冲减振 。应用：应用：用于载荷较平稳的用于载荷较平稳的 两轴联接两轴联接 。1、套筒联轴器、套筒联轴器 2、凸缘刚性联轴器、凸缘刚性联轴器 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。普通凸缘联轴器普通凸缘联轴器型式：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。对中榫对中

7、榫 绞制孔螺栓绞制孔螺栓 普通螺栓普通螺栓 制造与安装要求：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/s时，用铸钢或锻钢。时，用铸钢或锻钢。特点：特点：结构简单、使用方便、传递扭矩较大，但不能缓冲减振。结构简单、使用方便、传递扭矩较大，但不能缓冲减振。应用：应用：用于载荷较平稳的两轴联接用于载荷较平稳的两轴联接 。1、齿式联轴器、齿式联轴器功用：功用：能补偿轴不对中和偏斜。能补偿轴不对中和偏斜。工作范围：工作范围：正常齿：正常齿：30

8、 腰鼓齿：腰鼓齿：3 (二二) 无弹性元件挠性联轴器无弹性元件挠性联轴器结构：结构：两个有内齿的外壳，两个有外齿的套筒，两者齿数相同，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。套筒与轴用键联接，两外壳用螺栓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。联接。两端密封，空腔内储存润滑油。优点：优点：传递扭矩大、能补偿综合位移。传递扭矩大、能补偿综合位移。缺点：缺点：结构笨重、造价高。结构笨重、造价高。应用：应用：用于重型传动。用于重型传动。2、十字滑块联轴器十字滑块联轴器结构：结构：两个端面开有径向凹槽的半联轴器，两端

9、各具有凸榫的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，嵌入凹槽中，构成移动副。中间滑块，且两端榫头互相垂直，嵌入凹槽中，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，滑块将当两轴存在不对中和偏斜时，滑块将在凹槽内滑动。在凹槽内滑动。优缺点：优缺点：结构简单、制造容易。滑块因偏心产生离心力和磨损，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。并给轴和轴承带来附加动载荷。适用范围：适用范围：30, y0.04d，v300 r/min y3、滑块联轴器、滑块联轴器优点：优点：结构简单、尺寸紧凑。结构简单、尺寸紧凑。应用：应用

10、：适用于小功率，高转速而无剧烈冲击的场合。适用于小功率，高转速而无剧烈冲击的场合。 结构：结构：与十字滑块联轴器结构相似，只是沟槽很宽，中间为不与十字滑块联轴器结构相似，只是沟槽很宽，中间为不带凸牙的方形滑块，其材料为夹布胶木。带凸牙的方形滑块，其材料为夹布胶木。工作特点：工作特点：由于中间滑块质量小，且有弹性，故允许较高的极由于中间滑块质量小，且有弹性，故允许较高的极限转速。限转速。4、万向联轴器、万向联轴器作用：作用：用于传递两相交轴之间的动力和运动，而且在传动过程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。中，两轴之间的夹角还可以改变。应用：应用：广泛应

11、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。单万向联轴器单万向联轴器结构特点：结构特点：两传动轴末端各有一个叉形支架，用铰链与中间的两传动轴末端各有一个叉形支架，用铰链与中间的“十字形十字形”构件相联，构件相联，“十字形十字形”构件的中心位于两轴交点处，构件的中心位于两轴交点处，=0=04545轴间角为轴间角为 ：5、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

12、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。C2121C1 1、弹性套柱销联轴器、弹性套柱销联轴器(三三) 有弹性元件联轴器有弹性元件联轴器结构特点：结构特点：外观与凸缘联轴器相似，用带橡胶弹性套的柱销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。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中。用尼龙制成的柱销置于两

13、个半联轴器凸缘的孔中。尼龙销尼龙销挡板挡板cc销与挡板之间销与挡板之间留有间隙留有间隙结构简单、更换柱销方便。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元件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。传递，缓和冲击、吸收振动。应用：应用：适用于正反向变化多，启动适用于正反向变化多，启动 频繁的高速轴。频繁的高速轴。适用范围：适用范围：-12-12C Ct t660 0C C， v8000 r/min v8000 r/min 能补偿较大的轴向位移，并允许能补偿较大的轴向位移，并允许微量的径向位移和角位移。微量的径向位移和角位移。两种柱销3、轮胎式弹性联轴器、轮

14、胎式弹性联轴器结构：结构：中间为橡胶制成的轮胎环，用止退垫板与半联中间为橡胶制成的轮胎环，用止退垫板与半联 轴器联接。轴器联接。特点：特点：结构简单、易于变形。允结构简单、易于变形。允 许较大的综合位移。许较大的综合位移。应用：应用：适用于启动频繁、正反向运转、适用于启动频繁、正反向运转、有冲击振动、有较大轴向位移、潮湿有冲击振动、有较大轴向位移、潮湿多尘的场合。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 轮胎环轮胎环D D止退垫板止退垫板 大多数联轴器已经标准化或规格化，一般机械设计者的

15、任务大多数联轴器已经标准化或规格化，一般机械设计者的任务是选用联轴器，不需要设计。是选用联轴器，不需要设计。一、链轴器类型的选择原则一、链轴器类型的选择原则 转矩、转速、轴径、相对位移、工作环境、成本等转矩、转速、轴径、相对位移、工作环境、成本等确定型号与规格确定型号与规格联轴器的选择联轴器的选择 具体应考虑如下要求w低速、刚性大的短轴可选用刚性联轴器；低速、刚性大的短轴可选用刚性联轴器；w低速、刚性小的长轴可选用无弹元件挠性联轴器；低速、刚性小的长轴可选用无弹元件挠性联轴器；w传递转矩较大的重型机械选用齿式联轴器；传递转矩较大的重型机械选用齿式联轴器；w对于高速、有振动和冲击的机械，选用弹性

16、元件挠性联轴器；对于高速、有振动和冲击的机械，选用弹性元件挠性联轴器；w轴线位置有较大变动的两轴，应选用万向联轴器；轴线位置有较大变动的两轴，应选用万向联轴器；w有安全保护要求的轴，选用安全联轴器。有安全保护要求的轴，选用安全联轴器。 选择原则：选择原则：表表12-1 工作情况系数工作情况系数KA原动机原动机 (KA) 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 1.5 1.8 2.2 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 1.7 2.0 2.4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 1.9 2.2 2.6织布

17、机、水泥搅拌机、拖拉机织布机、水泥搅拌机、拖拉机 1.9 2.1 2.4 2.8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 2.5 2.8 3.2电动机电动机 多缸多缸 双缸双缸 单缸单缸汽轮机汽轮机 内燃机内燃机 内燃机内燃机 内燃机内燃机工工 作作 机机压延机、重型初轧机、无飞轮活塞泵压延机、重型初轧机、无飞轮活塞泵 3.1 3.3 3.6 4.0二、二、 计算联轴器的扭矩计算联轴器的扭矩 计算转矩：计算转矩：Tca=KATKA为工作情况系数；为工作情况系数；T为公称扭矩；为公称扭矩；三、三、 确定联轴器的型号确定联轴器的型号 选型依据：选型依据： T Tca

18、ca T T ， 由相关标准确定型号；由相关标准确定型号； 四、四、 校核最大转速校核最大转速 n nmax 六、规定部件相应的安装精度六、规定部件相应的安装精度 被联接轴的转速被联接轴的转速n，不应超过联轴器许用的最高转速，不应超过联轴器许用的最高转速nmax，即：即：五、协调轴孔直径五、协调轴孔直径被联接两轴的直径和形状（圆柱或圆锥）均可以不同，被联接两轴的直径和形状（圆柱或圆锥）均可以不同，但必须使直径在所选联轴器型号规定的范围内，形状也应满但必须使直径在所选联轴器型号规定的范围内，形状也应满足相应要求。足相应要求。联轴器允许轴的相对位移偏差是有一定范围的，因此，必联轴器允许轴的相对位移

19、偏差是有一定范围的，因此，必须保证轴及相应部件的安装精度。须保证轴及相应部件的安装精度。作用：作用：在机器运转过程中，使两轴随时接合或分离；在机器运转过程中，使两轴随时接合或分离； 用来操纵机器传动的断续，以便进行变速或换向；用来操纵机器传动的断续，以便进行变速或换向；12-3 离合器离合器分类分类一、离合器的分类一、离合器的分类 按其工作原理分按其工作原理分 机械离合器机械离合器电磁离合器电磁离合器液压离合器液压离合器气压离合器气压离合器 超越离合器超越离合器离心离合器离心离合器 安全离合器安全离合器嵌入式嵌入式摩擦式摩擦式按离合控制方法分按离合控制方法分操纵式操纵式自动式自动式按操纵方式分

20、按操纵方式分二、对离合器的基本要求二、对离合器的基本要求 分离、接合迅速，平稳无冲击，分离彻底，动作分离、接合迅速，平稳无冲击，分离彻底，动作准确可靠；准确可靠； 结构简单，重量轻，惯性小，外形尺寸小，工作安全，结构简单，重量轻，惯性小，外形尺寸小，工作安全，效率高；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。1)1) 牙嵌式离合器牙嵌式离合器结构：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。 固定套筒固定套筒活动套筒

21、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。 三、常用离合器简介三、常用离合器简介 牙型牙型303040402 28 82 28 86060三角形三角形梯梯 形形锯齿形锯齿形-传递中小转矩、牙数为传递中小转矩、牙数为1660-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

22、分布。232)单片式圆盘摩擦离合器单片式圆盘摩擦离合器摩擦扭矩摩擦扭矩: Tmax=Fa f Rf结构：结构：由固定圆盘由固定圆盘1、活动圆盘、活动圆盘2、滑环组成。、滑环组成。 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。 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可以在任何转速条件下两轴都可以进行结合；进行结合；Fa213Fa1Rf缺点：缺点：结合过程中不可避免出现结合过程中

23、不可避免出现 打滑，引起磨损和发热；打滑，引起磨损和发热；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：移动滑环，移动滑环，通过杠杆作用，压紧或通过杠杆作用，压紧或放松磨擦片，来实现两放松磨擦片，来实现两轴的结合与分离。轴的结合与分离。 调整螺母调整螺母被动摩擦片被动摩擦片3) 多片式圆盘摩擦离合器多片式圆盘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；摩擦片材料：摩擦片材料：淬火钢片、压制石棉片。淬火钢片、压制石棉片。 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过大将使各层间压力不均匀，一般取过大将使各层间压力不均匀，一般取: : z=12

24、15四、离合器的选用四、离合器的选用嵌入式离合器的结构简单，外形尺寸较小，两轴间的联接嵌入式离合器的结构简单，外形尺寸较小，两轴间的联接无相对运动，一般适用于低速接合，转矩不大的场合；无相对运动，一般适用于低速接合，转矩不大的场合；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；可有过载保护作用。但尺寸较大，过程平稳，冲击振动较小；可有过载保护作用。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，磨损也较在接合或分离过程中要产生滑动摩擦，故发热量大，磨损也较大。大。安全联轴器及安全离合器安全联轴器及安全离合器 作用：作用：当工作转矩超过机器允许的极限转矩时，联接件将发生当工作转矩超过机器允许的极限转矩时，联接件将发生折断、脱开或打滑，从而使从动轴自动停止转动，以保护机器折断、脱开或打滑，从而使从动轴自动停止转动，以保护机器中的重要零件不致损坏。中的重要零件不致损坏。一、剪切销安全联轴器一、剪切销安全联轴器 安全联轴器安全联轴器-断开联接后不能自动恢复断开联接后