机械设计：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，常设计计：：潘潘存存云云设计计：：潘潘存存云云3.小小型型双双万万向向联联轴轴器器结构构如如图图所所示示，，通通常常采采用用合合金金钢钢制制造造。。AAA--AAAααAAαα模型型演演示示设计计：：潘潘存存云云设计计：：潘潘存存云云一、、弹弹性性套套柱柱销销联联轴轴器器§17-4弹弹性性联联轴轴器器结构构特特点点：：外观观与与凸凸缘缘联联轴轴器器相相似似，，用用带带橡橡胶胶弹弹性性套套的的柱柱销销联联接接两两个个半半联联轴轴器器。。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圆柱柱孔孔圆锥锥孔孔设计计：：潘潘存存云云二、、弹弹性性柱柱销销联联轴轴器器结构构：：用尼尼龙龙制制成成的的柱柱销销置置于于两两个个半半联联轴轴器器凸凸缘缘的的孔孔中中。。尼龙销挡板cc销与挡板之间留有间隙结构构简简单单、、更更换换柱柱销销方方便便。。特点点：：上述述两两种种联联轴轴器器的的动动力力通通过过弹弹性性元元件件传传递递，，缓缓和和冲冲击击、、吸吸收收振振动动。。应用用：：适用用于于正正反反向向变变化化多多，，启启动动频繁繁的的高高速速轴轴。。适用用范范围围：：-12˚≤t≤60˚，v≤≤8000r/min能补补偿偿较较大大的的轴轴向向位位移移，，并并允允许许微微量量的的径径向向位位移移和和角角位位移移。。两种种柱柱销销设计计：：潘潘存存云云§17-5牙牙嵌嵌式式离离合合器器结构构：：由端端面面带带牙牙的的固固定定套套筒筒、、活活动动套套筒筒、、对对中中环环组组成成。。固定定套套筒筒活动动套套筒筒滑环环对中中环环工作作原原理理：：利用用操操纵纵杆杆移移动动滑滑环环，，实实现现两两套套筒筒的的结结合合与与分分离离。。牙型型30˚~40˚2˚~8˚2˚~8˚60˚三角角形形梯形形锯齿齿形形----传传递递中中小小转转矩矩、、牙牙数数为为16~60----传递较大转矩、牙数为3~15梯形形牙牙可可以以补补偿偿磨磨损损后后的的牙牙侧侧间间隙隙。。锯齿齿形形只只能能单单向向工工作作。。反转转时时具具有有较较大大的的轴轴向向分分力力，，会会迫迫使使离离合合器器自自行行分分离离。。制造造要要求求：：各牙牙应应精精确确等等分分，，以以使使载载荷荷均均匀匀分分布布。。特点点：：结构构简简单单、、外外廓廓尺尺寸寸小小、、能能传传递递较较大大的的转转矩矩。。材料料：：低碳碳合合金金钢钢：：20Cr、、20MnB。。渗碳碳淬淬火火后后牙牙面面硬度度：：56~62HRC;中碳碳合合金金钢钢：：40Cr、、45MnB。。表面面淬淬火火后后牙牙面面硬度度：：48~58HRC;承载载能能力力：：取决决于于齿齿根根的的弯弯曲曲强强度度:hKATzWD0σb=≤[σb]

2KATzD0ahp=≤[p]W-齿齿根根弯弯曲曲截截面面系系数数；；D0-牙牙平平均均直直径径；；a-牙牙的的宽宽度度。。D0ah式中中：：h为牙牙齿齿高高度度；；z为牙牙齿齿数数；；设计计：：潘潘存存云云§17-6摩摩擦擦离离合合器器123一、、单单片片式式圆圆盘盘摩擦擦离离合合器器摩擦擦扭扭矩矩:Tmax=FafRf结构构：：由固固定定圆圆盘盘1、、活活动动圆圆盘盘2、、滑滑环环组组成成。。工作作原原理理：：移动动滑滑环环，，可可实实现现两两圆圆盘盘的的结结合合与与分分离离，，靠靠摩摩擦擦力力带带动动从从动动轴轴转转动动。。缺点点：：结合合过过程程中中不不可可避避免免出出现现打打滑滑，，引引起起磨磨损损和和发发热热；；2.过载载时时打打滑滑，，起起保保护护作作用用；；3.结合合平平稳稳、、冲冲击击和和振振动动小小。。优点点：：1.在任任何何转转速速条条件件下下两两轴轴都都可可以以进进行行结结合合；；Fa213FaRf设计计：：潘潘存存云云主动摩擦片杠杆滑环工作作原原理理：：移动动滑滑环环，，通通过过杠杠杆杆作作用用，，压压紧紧或或放放松松磨磨擦擦片片，，来来实实现现两两轴轴的的结结合合与与分分离离。。调整螺母被动摩擦片二、、多多片片式式圆圆盘盘摩擦擦离离合合器器结构构特特点点：：多个个摩摩擦擦片片叠叠加加在在一一起起；；摩擦擦片片材材料料：：淬火火钢钢片片、、压压制制石石棉棉片片。。摩擦擦片片数数量量z↑→传递递扭扭矩矩T↑但z过过大大将将使使各各层层间间压压力力不不均均匀匀，，一一般般取取:z=12~15摩擦擦扭扭矩矩:Tmax=zFafRfzFaf(D1+D2)=4≥KAT4Fap=π(D1

+D2)表面面压压强强:≤[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对于于频频繁繁启启动动的的离离合合器器，，可可将将表表中中[p]降降低低15~30%。。类型型→反应应敏敏捷捷，，但但摩摩擦擦片片易易磨磨损损。。油式式磨磨擦擦离离合合器器干式式磨磨擦擦离离合合器器→磨损损轻轻微微、、寿寿命命长长、、并并能能在繁繁重重的的条条件件下下运运转转。。设计计：：潘潘存存云云设计计：：潘潘存存云云离合合器器的的操操纵纵方方式式机械械力力电磁磁力力气动动力力液压压力力8~10˚

三、、圆圆锥锥式式摩擦擦离离合合器器结构构：：锥台台表表面面为为摩摩擦擦接接触触面面。。优点点：：由于于采采用用了了槽槽面面摩摩擦擦原原理理，，因因此此只只需需要要很很小小的的操操纵纵力力即即能能使使离离合合器器传传递递较较大大的的转转矩矩。。缺点点：：径向向尺尺寸寸较较大大，，不不如如多多盘盘式式紧紧凑凑。。磁粉粉材材料料：：铁钴钴镍镍、、铁铁钴钴钒钒等等合合金金粉粉，，加加入入少少量量二二硫硫化化钼钼。。形状状为为球球形形或或椭椭球球形形，，颗颗粒粒直直径径为为：：20~70μm。优点点：：1））励磁磁电电流流I与与转转矩矩T呈呈线线性性关关系系、、转转矩矩调调节节简简单单而而且精精确确，，调调节节范范围围宽宽。。2)可用用作作恒恒张张力力控控制制，，是是造造纸纸机机、、纺纺织织机机、、印印刷刷机机、、绕线线机机等等的的理理想想装装置置。。3)若将将主主动动件件固固定定，，则则可可作作制制动动器器使使用用。。缺点点：：相对对而而言言比比较较笨笨重重。。4)操纵纵方方便便、、离离合合平平稳稳、、工工作作可可靠靠。。设计计：：潘潘存存云云当外外环环反反向向转转动动时时，，则则带带动动滚滚柱柱克克服服弹弹簧簧力力而而滚滚到到楔楔形形空空间间的的宽宽敞敞位位置置，，离离合合器器处处于于分分离离状状态态。。结构构：：由星星轮轮、、外外环环、、滚滚柱柱、、弹弹簧簧推推杆杆等等零零件件组组成成。。工作作原原理理：：当外外环环逆逆时时钟钟转转动动时时，，以以摩摩擦擦力力带带动动滚滚柱柱向向前前滚滚动动，，进进一一步步楔楔紧紧内内外外接接触触面面，，从从而而驱驱动动星星轮轮一一起起旋旋转转。。一、、滚滚柱柱式式定定向向离离合合器器§17-8定定向向离离合合器器滚柱柱在在弹弹簧簧推推杆杆作作用用下下处处于于半半楔楔紧紧状状态态。。设计计：：潘潘存存云云结构构：：由内内环环、、外外环环、、楔楔块块、、支支撑撑环环、、拉拉簧簧等等零零件件组组成成。。二、、楔楔块块式式定定向向离离合合器器优点点：：楔块块曲曲率率半半径径大大，，装装入入数数量量多多，，相相同同尺尺寸寸时时传传递递的的转转矩矩更更大大。。缺点点：：高速速运运转转时时有有较较大大磨磨损损，，寿寿命命较较短短。。工作作原原理理：：内外外环环工工作作面面都都为为圆圆形形，，整整圈圈拉拉簧簧压压着着楔楔块块始始终终与与内内环环接接触触，，并并力力图图使使楔楔块块绕绕自自身身作作逆逆时时钟钟方方向向偏偏摆摆。。当当外外环环顺顺时时钟钟方方向向旋旋转转时时，，楔楔块块克克服服弹弹簧簧力力而而作作顺顺时时钟钟方方向向摆摆动动，，从从而而在在内内外外环环间间越越楔楔越越紧紧，，离离合合器器处处于于结结合合状状态态。。反反向向时时斜斜块块松松开开而而成成分分离离状状态态。。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。。借助于于瓦块块与制制动轮轮之间间的摩摩擦力