机械设计课程第20讲.

1、13.1 概述联轴器和离合器主要用作轴与轴之间的联接，以传递运动和转矩。联轴器必须在机器停车后，经过拆卸才能使两轴结合或分离。第十三章 联轴器、离合器和制动器离合器在机器工作中可随时使两轴结合或分离。制动器是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。特点：随时控制启动和停车； 控制变速和换档； 过载安全保护。13.1 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；工况和要求类型d, n, Tc查标准定型号13.1 概述联轴器和离合器已标准化，故

2、要学会如何选用。13.2 联轴器xyyx轴向位移径向位移角位移综合位移相对位移误差：制造，安装，受载变形和温度变化后果：联轴器、轴和轴承中产生附加载荷，引起磨损和振动13.2 联轴器刚性联轴器挠性联轴器:刚性联轴器:要求被联接两轴轴线严格对中常用类型有:套筒联轴器、夹壳联轴器和凸缘联轴器无弹性元件的挠性联轴器: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、齿轮联轴器和万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、弹性柱销联轴器、轮胎式联轴器和膜片联轴器有弹性元

3、件的挠性联轴器：一、固定式刚性联轴器1.套筒联轴器（整体式结构）优点：结构简单，制造方便，成本低，径向尺寸小。缺点：装拆时轴需要做轴向移动。场合：径向尺寸紧凑或空间受限制的低速、轻载、无冲击联接不具备轴向、径向和角度的补偿性能2.夹壳联轴器（剖分式结构）优点：装拆方便缺点：径向尺寸大，动平衡较差场合：低速结构较为复杂，常用铸铁铸造成型，那么联接螺栓为什么交叉布置？3.凸缘联轴器优点：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；场合：最为广泛应用的刚性联轴器。传力：铰制孔用螺栓对中：铰制孔用螺栓 传力：摩擦力对中：凸榫与凹槽 对中榫凸缘联轴器普通凸缘联轴器对中+

4、传力？刚性联轴器主要优点：结构简单、价格较低。 缺点：1）无法补偿两轴偏斜和位移，对 两轴的对中性要求较高。 2）联轴器中都是刚性零件，缺乏 缓冲、吸振能力。应用时若两 轴偏斜时将引起附加应力，使 轴、轴承和轴上零件工作条件 恶化。二、无弹性元件的挠性联轴器1.十字滑块联轴器十字滑块联轴器允许的位移允许的角位移优点：径向尺寸小,结构简单缺点：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.优点：传递转矩大,外形尺寸紧凑,工作可靠；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。允许角位移允许的径向位移允许的轴向位移2.齿轮联轴器润滑油+密封

5、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回转时,从动轴的角速度将在一定范围内作周期性的变化,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,并使中间轴的两个叉子位于同一平面上,还应使主、从动轴的轴线与中间轴的轴线间的偏斜角 相等 ，转速不宜太高。小型万向联轴节的结构优点：具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； 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：1）联轴器中都是刚性零件，缺乏缓冲、吸振能力；2）作相对滑动的零件为易损件

6、，磨损后间隙变大，在载荷和速度变化时会造成冲击。3）滑动零件间的摩擦阻力随载荷增大而增大，阻力大到使零件移动发生困难时，联轴器和轴将受附加动载荷的作用。无弹性元件的挠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）径向位移和角位移补偿：弹性套柱销轴向位移补偿：预留间隙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,制造容易,装拆方便,成本较低；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。2.弹性柱销联轴器（尼龙圆柱销）优点：结构简单,制造方便,成本低；场合：转矩小、转速高、正反向变化多、起动

7、频繁的高速转轴径向位移和角位移：弹性柱销轴向位移：预留间隙c3.轮胎式联轴器由于橡胶轮胎易于变形, 允许的相对位移较大：轴向位移可达0.02D；径向位移可达0.01D；角位移可达512；其中D为联轴器的外径。优点：结构简单,使用可靠,弹性大,寿命长,不需润滑；缺点：径向尺寸大；场合：多用于潮湿多尘、起动频繁的场合。4.膜式联轴器优点：结构简单，维护方便，重量轻，可靠性高，承载大缺点：径向尺寸大，抗扭转弹性较轻，缓和减震性能差；场合：多用于载荷平稳、耐酸、耐腐蚀的中高速场合。 5、波纹管联轴器弹性管联轴器梅花形弹性联轴器梅花形弹性元件：聚氨酯或尼龙优点：结构简单,成本低,补偿位移和减振能力强；场

8、合：常用高速场合。星形弹性联轴器弹性联轴器具有的特点：1）具有弹性滞后特性，缓冲、吸振性好；2）结构简单，价格便宜。 但联轴器强度低、寿命较短。有弹性元件的弹性联轴器四、联轴器的选择1）传递载荷的大小、性质及对缓冲功能的要求。 因素：原动机、工作机、轴系及其运转状态载荷平稳、传递转矩大、同轴度好、无相对位移的选用刚性联轴器；载荷变化大、要求缓冲、吸振或同轴度不易保证时应选用弹性联轴器。2）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；动载荷大的机器选用重量轻、转动惯量小的弹性联轴器；正、反转变化多，启动频繁，安装不易对中的场合考虑采用弹性联轴器。3）连接两轴

9、相对位移大小的要求。 安装调整后难以保证两轴精确对中，或工作中有较大位移量的两轴连接，要选用弹性联轴器。13.3 离合器离合器的分类离合器操纵式自动式机械操纵离合器液压(操纵)离合器气压(操纵)离合器电磁(操纵)离合器安全离合器离心离合器超越离合器嵌合式：牙嵌离合器摩擦式圆盘摩擦离合器锥面摩擦离合器一、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。牙数：3-60个， 要传递转矩大，取较少牙数；要接合时间短

10、时，取较多牙数，牙数越多，载荷分布越不均匀三角形齿：接合容易、齿顶尖、强度低，用于小载荷。梯形齿：强度高、磨损后自动补偿间隙，用于较大载荷。锯齿形齿：单向工作、强度最高，反向时将迫使离合器分离。离合器的牙形有三角形、梯形、锯齿形等1.牙嵌离合器MPaMPa 牙嵌离合器的承载能力主要取决于齿根弯曲强度 。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p来控制磨损。即强度计算优点：结构简单，尺寸小，工作时无滑动，应用广泛。缺点：只宜在两轴不回转或转速差很小时离合，否则撞齿折断D0 平均直径，mmW 齿根处抗弯剖面系数，mm3A 一个齿的工作面在径向平面上的投影面积，mm22.摩擦离合

11、器单盘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。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NmmMPa p=KvKzKnp0多盘摩擦离合器电磁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。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完成结合和分离的离合器。常用的有安全离合器、离心离合器和定向离合器1.安全离合器

12、作用是当转矩超过允许数值时能自动分离销钉式安全离合器优点：过载时销钉被剪断缺点：需要对销钉强度进行精 确计算，且更换销钉既 费时又不方便不宜用在经常过载的场合摩擦式安全离合器优点：摩擦所需的轴向压力由弹簧调节得到，过载时打滑起动 安全作用，当载荷降低到某一值后又开始正常接合状态缺点：分离不充分，从动轴可能转动。2.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瓦块式离心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主要用作安全装置,当机器转速过高时起安全保护作用。开式+闭式弹簧的作用？3.定向离合器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,宜于高速转动,但制造精度要求高。1星轮2外圈3滚柱4弹簧顶杆滚珠式定向离合器滚珠式定向离合器13.4 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、块式、盘式、内涨式。一、带式制动器优点：结构简单,尺寸紧凑,可以产生较大的制动力矩,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 匀,从而磨损也不均匀,