第17章 联轴器、离合器和制动器

1、第第17章章 联轴器、离合器和制动器联轴器、离合器和制动器机械设计基础机械设计基础17.1 联轴器联轴器 联轴器、离合器和制动器是机器中最常见的机械部件。联轴器、离合器和制动器是机器中最常见的机械部件。联轴器、离合器是将两轴联接起来并传递转矩及转速的部件，联轴器、离合器是将两轴联接起来并传递转矩及转速的部件，制动器是使机器在很短时间内停止运转并刹住不动的装置。制动器是使机器在很短时间内停止运转并刹住不动的装置。联轴器与离合器的根本区别在于前者只能在机器停车后才能联轴器与离合器的根本区别在于前者只能在机器停车后才能将两轴联上或分离；而后者可以在机器不停车的状态下实现将两轴联上或分离；而后者可以在

2、机器不停车的状态下实现两轴联上或分离两轴联上或分离。17.1.1 联轴器的功用联轴器的功用1. 联接两轴，传递转矩和转速；联接两轴，传递转矩和转速；2. 补偿两轴偏移；补偿两轴偏移；3. 缓冲吸振缓冲吸振17.1.2 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联轴器联轴器可移式刚性联轴器可移式刚性联轴器固定式刚性联轴器固定式刚性联轴器 联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形等，会使两轴线不能严格对中。后的变形等，会使两轴线不能严格对中。 套筒联轴器套筒联轴器1. 固定式刚性联轴器固定式刚性联轴器结构：用两圆锥销（或

3、平键）传递转矩结构：用两圆锥销（或平键）传递转矩. .特点特点: : 结构简单，径向尺寸小，需自行设计。结构简单，径向尺寸小，需自行设计。 凸缘联轴器凸缘联轴器特点：结构简单、使用方便、传递扭矩较大，但不能特点：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：用于载荷较平稳的两轴联接应用：用于载荷较平稳的两轴联接 。结构：半联轴器通过键与轴相联，用螺栓将两个半联结构：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。靠榫头靠榫头对中对中靠铰制孔螺靠铰制孔螺栓对中栓对中 构成动联接，具有一个或几构成动联接，具有一个或几个方向的活动度。能补偿

4、两轴个方向的活动度。能补偿两轴的相对位移。的相对位移。 十字滑块联轴器十字滑块联轴器工作原理：当两轴存在不对中和工作原理：当两轴存在不对中和偏斜时，滑块将在凹槽内滑动。偏斜时，滑块将在凹槽内滑动。优缺点：结构简单、制造容易。优缺点：结构简单、制造容易。滑块因偏心产生离心力和磨损，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。2. 可移式刚性联轴器可移式刚性联轴器 齿轮联轴器齿轮联轴器结构：两个有内齿的外壳，两个有外齿的套筒，两者齿数相同，结构：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，两外壳用螺外齿做成球

5、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。栓联接。两端密封，空腔内储存润滑油。功用：能补偿轴不对中和偏斜。功用：能补偿轴不对中和偏斜。作用：用于传递两相交轴之间的动力和运动，而且在传作用：用于传递两相交轴之间的动力和运动，而且在传动过程中，两轴之间的夹角还可以改变。动过程中，两轴之间的夹角还可以改变。应用：广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。应用：广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。万向节联轴器万向节联轴器结构特点：两传动轴结构特点：两传动轴末端各有一个叉形支末端各有一个叉形支架，用铰链与中间的架，用铰链与中间的“十字形十字形”构件相联，构件相联，“十

6、字形十字形”构件的中构件的中心位于两轴交点处心位于两轴交点处cos/cos121=0=04545轴间角为轴间角为 ：A）单万向联轴节单万向联轴节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。B）双万向联轴节双万向联轴节安装要求：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角应相等；主动轴、从动轴的轴线与中间轴的轴线之间的夹角应相等；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。1 = 3C） 小型双万向联轴器小型双万向联轴器小型万向节小型万向节 弹性圈柱销联轴器弹

7、性圈柱销联轴器3. 弹性联轴器弹性联轴器特点特点: :弹性套的变形可以补偿两轴线的径向位移和角位移，并弹性套的变形可以补偿两轴线的径向位移和角位移，并有缓冲和吸振作用。但橡胶易坏，寿命较短。有缓冲和吸振作用。但橡胶易坏，寿命较短。结构：外观与凸缘结构：外观与凸缘联轴器相似，用带联轴器相似，用带橡胶弹性套的柱销橡胶弹性套的柱销联接两个半联轴器。联接两个半联轴器。 弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器特点特点: :结构简单，两半联轴结构简单，两半联轴 器可以互换，加工容易，维器可以互换，加工容易，维修方便。修方便。耐磨性好，结构紧耐磨性好，结构紧凑，适合于冲击不大，经常凑，适合于冲击不大，经常正反转的中、

8、低速以及较大正反转的中、低速以及较大转矩的传动轴系。转矩的传动轴系。结构：用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔中。结构：用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔中。 上述两种联轴器的动力通过弹性元件传递，缓和冲击、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。适用于正反向变化多，启动频繁的高速轴。吸收振动。适用于正反向变化多，启动频繁的高速轴。 根据机器的工作条件和使用要求选择合适的类型；根据机器的工作条件和使用要求选择合适的类型； 按轴的直径按轴的直径 d、计算转矩、计算转矩 Tc 和转速和转速 n 选定具体的型号；选定具体的型号；注意：注意：应按计算转矩应按计算转矩 Tc

9、来选择型号。来选择型号。T公称转矩；公称转矩；KA工况系数；查表工况系数；查表17.117.1.3 联轴器的选择联轴器的选择1. 牙嵌式离合器牙嵌式离合器结构：由端面带牙的固定结构：由端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环套筒、活动套筒、对中环组成。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。 常用的牙型有：三角形、矩形、梯形和锯齿形常用的牙型有：三角形、矩形、梯形和锯齿形. .特点：特点： 结构最简单，外廓尺寸小。但接合时必须使主结构最简单，外廓尺寸小。但接合时必须使主动轴慢速转动或停车，否则牙齿容易损坏。动轴慢速转动或

10、停车，否则牙齿容易损坏。17.2 离合器离合器2. 圆盘摩擦式离合器圆盘摩擦式离合器利用接触表面间的摩擦力来传递转矩。利用接触表面间的摩擦力来传递转矩。缺点：缺点：结合过程中不可避免出现打滑，引起磨损和发热结合过程中不可避免出现打滑，引起磨损和发热 （2）过载时打滑，起保护作用；）过载时打滑，起保护作用； （3）结合平稳、冲击和振动小。）结合平稳、冲击和振动小。（1）在任何转速条件下两轴都可以进行结合；）在任何转速条件下两轴都可以进行结合；结构：由固定圆盘结构：由固定圆盘1 1、活动、活动圆盘圆盘2 2、滑环组成。、滑环组成。 工作原理：移动滑环，可实工作原理：移动滑环，可实现两圆盘的结合与分

11、离，靠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。 单片式圆盘摩擦离合器单片式圆盘摩擦离合器优点：优点：工作原理：移动滑环，通过杠杆作用，压紧或放松磨擦工作原理：移动滑环，通过杠杆作用，压紧或放松磨擦片，来实现两轴的结合与分离。片，来实现两轴的结合与分离。 多片式圆盘摩擦离合器多片式圆盘摩擦离合器套筒套筒1与主动轴相联，外与主动轴相联，外套筒套筒3通过键通过键2与从动轴与从动轴相联。利用弹簧相联。利用弹簧5与滚珠与滚珠4将件将件6联接，而件联接，而件6是用是用导键与件导键与件1相联的。当传相联的。当传递的扭矩超过滚珠与件递的扭矩超过滚珠与件3之间的摩擦力矩时，离之间的摩

12、擦力矩时，离合器就会脱开。合器就会脱开。3. 自动离合器自动离合器4. 超越离合器超越离合器 当外环反向转动时，则带动当外环反向转动时，则带动滚柱克服弹簧力而滚到楔形空间滚柱克服弹簧力而滚到楔形空间的宽敞位置，离合器处于分离状的宽敞位置，离合器处于分离状态。态。结构：由星轮、外环、滚柱、弹簧推杆等零件组成。结构：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，进一步擦力带动滚柱向前滚动，进一步楔紧内外接触面，从而驱动星轮楔紧内外接触面，从而驱动星轮一起旋转。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。17.3 制动器制动器1. 块式制动器块式制动器 利用瓦块利用瓦块5与制动轮与制动轮6之间的摩擦力来制动。之间的摩擦力来制动。断电制动是为断电制动是为了保证设备安全。了保证设备安全。结构：由瓦块、制动轮等零件组成。结构：由瓦块、制动轮等零件组成。工作原理：通电松开，断电后靠弹簧拉力实现制动。工作原理：通电松开，断电后靠弹簧拉力实现制动。2. 带式制动器带式制动器特点：特点：结构简单、紧凑。结构简单、紧凑。工作原理：工作原理： 在外力的作用下，在外力的作用下，闸带收紧抱住制动闸带收紧抱住制动轮实现制动。轮实现制动。3.