机械设计第十四章 联轴器、离合器和制动器ppt

1、第十四章第十四章 联轴器、离合器和制动器联轴器、离合器和制动器联轴器联轴器 作用：作用：主要用作轴与轴之主要用作轴与轴之间的联接，以传递运动和间的联接，以传递运动和转矩。转矩。特点：特点：停机时才能联接或停机时才能联接或分离。分离。 离合器离合器作用：在机器工作中可随时使两轴结合或分离。作用：在机器工作中可随时使两轴结合或分离。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，控制变速和换档， 过载安全保护。过载安全保护。制动器制动器迫使机器迅速停止运转或减低机器运转速度。迫使机器迅速停止运转或减低机器运转速度。联轴器、离合器联轴器、离合器的计算转矩的计算转矩校核强度时的计

2、算转矩为校核强度时的计算转矩为:cTKTN mm式中：式中：T-联轴器、离合器传递的名义转矩，单位：联轴器、离合器传递的名义转矩，单位：K-工作情况系数工作情况系数14-1 联轴器的种类和特性联轴器的种类和特性轴的相对位移：轴的相对位移：轴向位移、径向位移、角位移、轴向位移、径向位移、角位移、 综合位移，联轴器应具有补偿这些综合位移，联轴器应具有补偿这些 位移的能力位移的能力联轴器的类型联轴器的类型:刚性联轴器刚性联轴器弹性联轴器弹性联轴器:固定式刚性联轴器固定式刚性联轴器: 要求被联接两轴轴线严格要求被联接两轴轴线严格对中对中可移式刚性联轴器可移式刚性联轴器: 可以通过两半联轴器间的可以通过

3、两半联轴器间的相对运动来补偿被联接两相对运动来补偿被联接两轴的相对位移。轴的相对位移。弹性联轴器包含有弹性元件，不仅具有吸收振弹性联轴器包含有弹性元件，不仅具有吸收振动和缓解冲击的能力，而且能够通过弹性元件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。的变形来补偿两轴的相对位移。一、固定式刚性联轴器一、固定式刚性联轴器1.套筒联轴器套筒联轴器结构简单结构简单,径向尺寸小。常用于要求径向尺寸紧凑或空间受径向尺寸小。常用于要求径向尺寸紧凑或空间受限制的场合。缺点是装拆时需轴向移动。限制的场合。缺点是装拆时需轴向移动。特点是径向尺寸小且装拆方便特点是径向尺寸小且装拆方便,克服了

4、套筒联轴器装克服了套筒联轴器装拆需轴向移动的不足拆需轴向移动的不足转动平衡性较差转动平衡性较差,故常用于低速。故常用于低速。2.夹壳联轴器夹壳联轴器3.凸缘联轴器凸缘联轴器对两轴对中性的要求很高对两轴对中性的要求很高,结构简单、成本低、传递转矩大结构简单、成本低、传递转矩大应用最广。应用最广。对轴的位移补偿能力差对轴的位移补偿能力差普通螺栓联接、铰制孔螺栓联接普通螺栓联接、铰制孔螺栓联接二、可移式刚性联轴器二、可移式刚性联轴器1.十字滑块联轴器十字滑块联轴器十字滑块联轴器允许的径向位移十字滑块联轴器允许的径向位移 0.04yd d轴的直径允许的角位移允许的角位移 30。十字滑块十字滑块联轴器联

5、轴器径向尺寸小径向尺寸小,结构结构简单简单,用于低速用于低速.需要润滑需要润滑2.齿轮联轴器齿轮联轴器允许的径向位移允许的径向位移 0.3 0.4ymm允许角位移允许角位移 115*传递转矩大传递转矩大,外形尺寸紧凑外形尺寸紧凑,工作可工作可靠靠,但结构复杂但结构复杂,成本高成本高,常用于低速的常用于低速的重型机械中。重型机械中。*需要润滑和密封需要润滑和密封*齿顶做成球面，齿侧做成鼓形。齿顶做成球面，齿侧做成鼓形。3.万向联轴器万向联轴器当一轴固定时当一轴固定时,另一轴可以在任意方向偏斜另一轴可以在任意方向偏斜 角角,角位移最大可角位移最大可达达45。当主动轴以等角速度当主动轴以等角速度1回

6、转时回转时,从动轴的角速度从动轴的角速度2将在一定范围将在一定范围121cos/cos内作周期性的变化内作周期性的变化,从而引起动载荷。从而引起动载荷。 为消除从动轴的速度波动为消除从动轴的速度波动,通常将万向联轴器成对使用通常将万向联轴器成对使用,并使中间轴的两个叉子位于同一平面上并使中间轴的两个叉子位于同一平面上,还应使主、从动轴的还应使主、从动轴的轴线与中间轴的轴线间的偏斜角轴线与中间轴的轴线间的偏斜角 相等相等 ，转速不宜太，转速不宜太高。高。12小型万向联轴节的结构小型万向联轴节的结构1.弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器*靠弹性补偿径向位移、靠弹性补偿径向位移、角位移，预留角位移，预

7、留C补偿补偿轴向位移轴向位移*设计时预留距离设计时预留距离A*结构简单结构简单,制造容易制造容易,装拆方便装拆方便,成本较低。成本较低。适用于转矩小、转速适用于转矩小、转速高、频繁正反转、需高、频繁正反转、需要缓和冲击的地方。要缓和冲击的地方。三、弹性联轴器三、弹性联轴器2.弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器*尼龙柱销，端部设有挡圈尼龙柱销，端部设有挡圈*靠弹性补偿径向位移、角位移，靠弹性补偿径向位移、角位移，预留预留C补偿轴向位移补偿轴向位移*结构简单结构简单,制造方便制造方便,成本低。适成本低。适用于转矩小、转速高、正反向变用于转矩小、转速高、正反向变化多、起动频繁的高速轴。化多、起动频繁的高速

8、轴。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,因因此此,允许的相对位移较大允许的相对位移较大,角位移可达角位移可达512,轴向位移可达轴向位移可达0.02D,径向位移可达径向位移可达0.01D,其中其中D为联轴器的外径。为联轴器的外径。结构简单结构简单,使用可靠使用可靠,弹性弹性大大,寿命长寿命长,不需润滑不需润滑,但径但径向尺寸大。向尺寸大。可用于潮湿多尘可用于潮湿多尘,起动频起动频繁之处。繁之处。4、弹性杆联轴器、弹性杆联轴器 5、波纹管联轴器波纹管联轴器14-2 联轴器的选择联轴器的选择一一. . 根据工作情况和经济性综合考虑，选择类型根据工作情况和经济性综合

9、考虑，选择类型 1.载荷：T大小、性质（平稳、冲击）； 2.工作转速：n； 3.精度：位移的大小和方向 4.经济性：二二. . 确定联轴器的型号（尺寸大小）确定联轴器的型号（尺寸大小） TTKTAC转矩转矩计算转矩计算转矩联轴器许用转矩联轴器许用转矩maxnn 转速转速工作转速工作转速联轴器极限转速联轴器极限转速轴径轴径 两半联轴器的孔径范围应满足主、从动轴的两半联轴器的孔径范围应满足主、从动轴的要求要求14-3 离合器离合器离合器的分类离合器的分类对离合器的要求对离合器的要求 便于接合与分离，接合与分离迅速、可靠，便于接合与分离，接合与分离迅速、可靠， 接合时振动小，耐磨性好、散热性好，接合

10、时振动小，耐磨性好、散热性好， 调节维修方便，调节维修方便， 尺寸小、重量轻。尺寸小、重量轻。一、操纵式离合器一、操纵式离合器1.1.牙嵌离合器牙嵌离合器1 1、2 2 半离合器半离合器3 3 导向平键导向平键4 4 操纵滑环操纵滑环5 5 对中环对中环离合器的牙形有三角形、梯形、锯齿形等离合器的牙形有三角形、梯形、锯齿形等 三角形齿：接合容易、强度低，用于小载荷。三角形齿：接合容易、强度低，用于小载荷。 梯形齿：强度高、可补偿间隙，用于较大载荷。梯形齿：强度高、可补偿间隙，用于较大载荷。 锯齿形齿：单向工作、强度最高。锯齿形齿：单向工作、强度最高。 离合器的牙齿数一般取离合器的牙齿数一般取3

11、60 要求牙齿有较大的硬度（表面淬火或渗碳淬火）要求牙齿有较大的硬度（表面淬火或渗碳淬火） 牙嵌离合器结构简单，尺寸小，工作时无滑动，应用广泛。牙嵌离合器结构简单，尺寸小，工作时无滑动，应用广泛。 但只宜在两轴不回转或转速差很小时进行离合，否则会因撞但只宜在两轴不回转或转速差很小时进行离合，否则会因撞击而断齿。击而断齿。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 。对于频。对于频繁离合的牙嵌离合器，将产生齿面磨损，常通过限制齿面压强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p来控制磨损。即来控制磨损。即b0bbKThZDWMPa 02KTp

12、pZD AMPa强度计算强度计算2.摩擦离合器摩擦离合器单盘摩擦离合器单盘摩擦离合器1 主动轴主动轴2 从动轴从动轴3、4 摩擦盘摩擦盘5 操纵滑环操纵滑环FQ 轴向压力轴向压力多盘摩擦离合器多盘摩擦离合器1、3 主、从动轴主、从动轴 2、4 半离合器半离合器5、6 外、内摩擦片外、内摩擦片 7 操纵滑环操纵滑环8 杠杆杠杆 9 弹簧弹簧10 螺母螺母 摩擦离合器传递的最大转矩摩擦离合器传递的最大转矩 摩擦面上的最大压强摩擦面上的最大压强12max4QDDTZfFKT 22214()QFppDDMPa 0vznpK K Kp 基本许用压强基本许用压强Nmm离合器的摩擦片离合器的摩擦片摩擦系数及

13、基本许用压强摩擦系数及基本许用压强圆锥式摩擦离合器圆锥式摩擦离合器正压力变大正压力变大sinQFN传递转矩的能力变大传递转矩的能力变大二、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。摩擦式安全离合器摩擦式安全离合器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2.离心离合器离心离合器当主动轴的转速达到某一定值时能自行结合或分离当主动轴的转速达到某一定值时能自行结合或分离瓦瓦块块式式离离心心离离合合器器开式离合器开式

14、离合器主要用于起动装置主要用于起动装置闭式离合器闭式离合器主要用作安全装置主要用作安全装置,当机器转速过高时起安当机器转速过高时起安全保护作用。全保护作用。3.定向离合器定向离合器是只能按一个转向传递转矩是只能按一个转向传递转矩,反向反向时自动分离。时自动分离。这种离合器工作时没有噪声这种离合器工作时没有噪声,宜于宜于高速转动高速转动,但制造精度要求高。但制造精度要求高。1、星轮，、星轮，2、外圈，、外圈，3、滚柱，、滚柱，4、顶杆、顶杆14.4 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。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按着

15、制动零件的结构特征分,有带式、块式、盘式制动器。有带式、块式、盘式制动器。一、带式制动器一、带式制动器带式制动器制动轮带式制动器制动轮轴和轴承受力大，轴和轴承受力大，带与轮间压力不均带与轮间压力不均匀匀,从而磨损也不均从而磨损也不均匀匀,且易断裂且易断裂,但结但结构简单构简单,尺寸紧凑尺寸紧凑,可以产生较大的制可以产生较大的制动力矩动力矩,常应用。常应用。1、制动轮，、制动轮，2、闸带，、闸带，3、杠杆、杠杆二、块式制动器（安全式）二、块式制动器（安全式）电磁块式制动器起动和开启迅速，尺寸小，重量轻，易于调整电磁块式制动器起动和开启迅速，尺寸小，重量轻，易于调整瓦块间隙，更换瓦块、电磁铁也方便，但制动时冲击大，电能瓦块间隙，更换瓦块、电磁铁也方便，但制动时冲击大，电能消耗也大，不宜用