机械行业设计及联轴离合制动器

§17-1联轴器、离合器的类型和应用§17-2固定式刚性联轴器§17-3可移动刚性联轴器§17-4弹性联轴器§17-5牙嵌式离合器§17-6摩擦离合器第17章联轴器、离合器和制动器§17-7磁粉离合器§17-8定向离合器§17-9制动器§17-1联轴器、离合器的类型和应用工作特点：联轴器用于刚性静态联接；而离合器则用于两轴之间的动态联接。分类：弹性联轴器刚性联轴器固定式联轴器移动式联轴器作用：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。联轴器牙嵌式离合器离合器摩擦式离合器电磁离合器自动离合器应用实例：手腕驱动机构、汽车后桥驱动、车辆启停等。联轴器、离合器大都已经标准化了，可直接选用。工作条件=>选类型转矩转速轴径=>确定型号与规格计算转矩：Tc=KATKA为工作情况系数；T为名义转矩；表17-1工作情况系数KA工作机原动机为电动机时发电机、小型通风机、小型离心机1.3透平压缩机、木工机械、输送机1.5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1.9挖掘机、起重机、碎石机、造纸机械2.3设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云yxα

两轴线的相对位移:

轴向、径向、角度、综合。§17-3可移动刚性联轴器由于制造、安装或工作时零件的变形等原因，被联接的两轴不一定度能精确对中，因此会出现两轴之间的轴向位移、径向位移和角位移，或其组合。联接特点：构成动联接，具有一个或几个方向的活动度。能补偿两轴的相对位移。α

xy轴向如果联轴器没有适应这种相对位移的能力就会在联轴器、轴和轴承中引起附加载荷，甚至引起强烈振动。设计：潘存云设计：潘存云优点：传递扭矩大、能补偿综合位移。缺点：结构笨重、造价高。应用：用于重型传动。设计：潘存云二、滑块联轴器结构：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。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。优缺点：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。适用范围：α≤30’,y≤0.04d，v≤300r/min

α

y设计：潘存云设计：潘存云三、万向联轴器作用：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。共轴、有夹角应用：广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。α单万向联轴器设计：潘存云设计：潘存云vA1=rω1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“十字形”构件相联，“十字形”构件的中心位于两轴交点处，运动分析：αα两轴平均传动比为1，但瞬时传动比是动态变化的。在图示位置I,以轴1为参考系，对A点有：以轴2为参考系，对A点有：vA2=r’ω’2Aω'2Aαω1Brr’=rcosαω’2显然有：

vA1=vA2

α=0~45˚轴间角为：设计：潘存云r”其它位置：代入得：ααω1BBAω"2在图示位置II,以轴2为参考系，对B点有：vB2=rω”2以轴1为参考系，对B点有：vB1=r”ω1=ω1rcosα同样有：

vB1=vB2

r代入得：ω’’2=ω1cosαω’2〉ω1=>ω”2<ω1ω1cosαω1cosα≤ω2≤ω1=cosαω’2设计：潘存云设计：潘存云2.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：①主动、从动、中间三轴共面；②主动轴、从动轴的轴线与中间轴的轴线之间的夹角应相等；③中间轴两端的叉面应在同一平面内。ααC2αα121C为了消除从动轴变速转动的缺点，常设计：潘潘存云设计：潘潘存云3.小小型双万万向联轴轴器结构如图图所示，，通常采采用合金金钢制造造。AAA--AAAααAAαα模型演示示设计：潘潘存云设计：潘潘存云一、弹性性套柱销销联轴器器§17-4弹弹性联联轴器结构特点点：外观与凸凸缘联轴轴器相似似，用带带橡胶弹弹性套的的柱销联联接两个个半联轴轴器。预留安装空间以便与更换橡胶套A预留间隙以补偿轴向位移。c圆柱孔圆锥孔设计：潘潘存云二、弹性性柱销联联轴器结构：用尼龙制制成的柱柱销置于于两个半半联轴器器凸缘的的孔中。。尼龙销挡板cc销与挡板之间留有间隙结构简单单、更换换柱销方方便。特点：上述两种种联轴器器的动力力通过弹弹性元件件传递，，缓和冲冲击、吸吸收振动动。应用：适用于正正反向变变化多，，启动频繁的高高速轴。。适用范围围：-12˚≤t≤60˚，v≤8000r/min能补偿较较大的轴轴向位移移，并允允许微量量的径向向位移和和角位移移。两种柱销销设计：潘潘存云§17-5牙牙嵌式式离合器器结构：由端面带带牙的固固定套筒筒、活动动套筒、、对中环环组成。。固定套筒筒活动套筒筒滑环对中环工作原理理：利用操纵纵杆移动动滑环，，实现两两套筒的的结合与与分离。。牙型30˚~40˚2˚~8˚2˚~8˚60˚三角形梯形形锯齿形----传递中中小转矩矩、牙数数为16~60----传递较大转矩、牙数为3~15梯形牙可可以补偿偿磨损后后的牙侧侧间隙。。锯齿形只只能单向向工作。。反转时具具有较大大的轴向向分力，，会迫使使离合器器自行分分离。制造要求求：各牙应精精确等分分，以使使载荷均均匀分布布。特点：结构简单单、外廓廓尺寸小小、能传传递较大大的转矩矩。材料：低碳合金金钢：20Cr、20MnB。。渗碳淬火火后牙面面硬度：56~62HRC;中碳合金金钢：40Cr、45MnB。。表面淬火火后牙面面硬度：48~58HRC;承载能力力：取决于齿齿根的弯弯曲强度度:hKATzWD0σb=≤[σb]

2KATzD0ahp=≤[p]W-齿根弯弯曲截面面系数；；D0-牙平均均直径；；a-牙的宽宽度。D0ah式中：h为牙齿高高度；z为牙齿数数；设计：潘潘存云§17-6摩摩擦离离合器123一、单片片式圆盘盘摩擦离合合器摩擦扭矩矩:Tmax=FafRf结构：由固定圆圆盘1、、活动圆圆盘2、、滑环组组成。工作原理理：移动滑环环，可实实现两圆圆盘的结结合与分分离，靠靠摩擦力力带动从从动轴转转动。缺点：结合过程程中不可可避免出出现打滑滑，引起起磨损和和发热；；2.过载时打打滑，起起保护作作用；3.结合平稳稳、冲击击和振动动小。优点：1.在任何转转速条件件下两轴轴都可以以进行结结合；Fa213FaRf设计：潘潘存云主动摩擦片杠杆滑环工作原理理：移动滑环环，通过过杠杆作作用，压压紧或放放松磨擦擦片，来来实现两两轴的结结合与分分离。调整螺母被动摩擦片二、多片片式圆盘盘摩擦离合合器结构特点点：多个摩擦擦片叠加加在一起起；摩擦片材材料：淬火钢片片、压制制石棉片片。摩擦片数数量z↑→传递扭矩矩T↑但z过大大将使各各层间压压力不均均匀，一一般取:z=12~15摩擦扭矩矩:Tmax=zFafRfzFaf(D1+D2)=4≥KAT4Fap=π(D1

+D2)表面压强强:≤[p]D1D2有润滑剂无润滑剂[p]/MPa表17-2常用摩擦片材料的f和[p]

摩擦片材料f圆盘摩擦离合器铸铁—铸铁或钢0.05~0.060.15~0.20.25~0.30淬火钢—淬火钢0.05~0.060.180.6~0.8青铜—钢或铸铁0.080.17~0.180.4~0.5压制石棉—钢或铸铁0.120.3~0.50.20~0.30对于频繁繁启动的的离合器器，可将将表中[p]降降低15~30%。类型→反应敏捷捷，但摩摩擦片易易磨损。。油式磨擦擦离合器器干式磨擦擦离合器器→磨损轻微微、寿命命长、并并能在繁重的的条件下下运转。。设计：潘潘存云设计：潘潘存云离合器的的操纵方方式机械力电磁力气动力液压力力8~10˚

三、圆圆锥式式摩擦离离合器器结构：：锥台表表面为为摩擦擦接触触面。。优点：：由于采采用了了槽面面摩擦擦原理理，因因此只只需要要很小小的操操纵力力即能能使离离合器器传递递较大大的转转矩。。缺点：：径向尺尺寸较较大，，不如如多盘盘式紧紧凑。。磁粉材材料：：铁钴镍镍、铁铁钴钒钒等合合金粉粉，加加入少少量二二硫化化钼。。形状为为球形形或椭椭球形形，颗颗粒直直径为为：20~70μm。优点：：1）励磁电电流I与与转转矩T呈线线性关关系、、转矩矩调节节简单单而且精确确，调调节范范围宽宽。2)可用作作恒张张力控控制，，是造造纸机机、纺纺织机机、印印刷机机、绕线机机等的的理想想装置置。3)若将主主动件件固定定，则则可作作制动动器使使用。。缺点：：相对而而言比比较笨笨重。。4)操纵方方便、、离合合平稳稳、工工作可可靠。。设计：：潘存存云当外环环反向向转动动时，，则带带动滚滚柱克克服弹弹簧力力而滚滚到楔楔形空空间的的宽敞敞位置置，离离合器器处于于分离离状态态。结构：：由星轮轮、外外环、、滚柱柱、弹弹簧推推杆等等零件件组成成。工作原原理：：当外环环逆时时钟转转动时时，以以摩擦擦力带带动滚滚柱向向前滚滚动，，进一一步楔楔紧内内外接接触面面，从从而驱驱动星星轮一一起旋旋转。。一、滚滚柱式式定向向离合合器§17-8定定向离离合器器滚柱在在弹簧簧推杆杆作用用下处处于半半楔紧紧状态态。设计：：潘存存云结构：：由内环环、外外环、、楔块块、支支撑环环、拉拉簧等等零件件组成成。二、楔楔块式式定向向离合合器优点：：楔块曲曲率半半径大大，装装入数数量多多，相相同尺尺寸时时传递递的转转矩更更大。。缺点：：高速运运转时时有较较大磨磨损，，寿命命较短短。工作原原理：：内外环环工作作面都都为圆圆形，，整圈圈拉簧簧压着着楔块块始终终与内内环接接触，，并力力图使使楔块块绕自自身作作逆时时钟方方向偏偏摆。。当外外环顺顺时钟钟方向向旋转转时，，楔块块克服服弹簧簧力而而作顺顺时钟钟方向向摆动动，从从而在在内外外环间间越楔楔越紧紧，离离合器器处于于结合合状态态。反反向时时斜块块松开开而成成分离离状态态。设计计：：潘潘存存云云§17-9制制动动器器结构构：：由瓦瓦块块、、制制动动轮轮等等零零件件组组成成。。工作作原原理理：：通电电松松开开，，断断电电后后靠靠弹弹簧簧拉拉力力实实现现制制动动。。借助助于于瓦瓦块块与与制制动动轮轮之之间间的的摩摩擦擦力力来来实实现现制制动动。。断断电电制制动动是是为为了了保保证证设设备备安安全全。。作用用：：降低低机机械械运运转转速速度度或或停停止止运运转转的的装装置置。。应用用：：车辆辆、、起起重重机机械械等等。。一、、块块式式制制动动器器设计计：：潘潘存存云云设计计：：潘潘存存云云abaFDhH制动动力力矩矩的的计计算算：：FF弹簧力FNFN制动反力FN=0.95FH/h0.95---摩擦擦损损耗耗的的系系数数杠杆杆连连接接处处制动动力力矩矩：：T=FNfD瓦块块材材料料：铸铁铁、、或或铸铸铁铁表表面面复复以以皮皮革革或或石石棉棉带带。。特点点：：结构构简简单单、、紧紧凑凑。。