汽车机械基础教案 电子演示文稿 第章 联轴器的类型及其在汽车中的

第二十二章联轴器和离合器第二十二章联轴器和离合器

一、联轴器

二、离合器第一节联轴器及离合器的类型及其在汽车中的应用

一、联轴器的类型和应用

二、联轴器在汽车中的的应用第二节离合器的类型及其在汽车中的应用

一、离合器的类型及应用

二、离合器在汽车中的应用第二十二章联轴器和离合器

一、联轴器联轴器和离合器是机械传动中的常用部件，其主要功用是用来联接轴与轴或轴与其它回转零件，以传递运动和转矩，有时也用来作为传动系统中的安全装置。联轴器只能在机器停止运转后才能将两轴接合或分离；离合器在机器运转过程中可随时将两轴接合或分离，以便操纵机械传动系统运转、停车、变速和换向等。

图22-1所示卷扬机传动系统，电动机与减速器输入轴用联轴器相联，通过电动机与电源的接通或切断，可以控制减速器的运转或停车；由于工作需要，要求在电动机连续运转的情况下，卷扬机随时可以转动或停转，所以减速器输出轴与卷筒之间用离合器联接。用作安全装置的安全联轴器或安全离合器，其作用是：机器在运转过程中，如果转矩超过规定值，联轴器或离合器即可自行断开或打滑，以保证机器中的主要零件不致因过载而损坏。联轴器所联接的两根轴通常是两台不同机器或两个不同部件。由于制造和安装误差以及承载后的变形和热变形影响，往往不能保证两轴线对中（两轴线重合），再加上其它原因造成机座的变形或下沉，两轴线将产生如图22-2所示的某种相对位移。因此，要求联轴器在结构上具有补偿一定范围位移的性能。联轴器根据其是否有弹性元件分为刚性联轴器和弹性联轴器两大类。刚性联轴器根据其是否具有补偿偏移能力分为固定式和可移式两种。弹性联轴器根据其弹性元件材料的不同，又可分为金属弹性元件弹性联轴器和非金属弹性元件弹性联轴器两种。弹性联轴器除了能补偿两轴相对位移，降低对联轴器安装的精度和对中要求外，更重要的是能够缓和冲击，改变轴系的自振频率，避免发生严重的危险性振动。弹性联轴器利用弹性元件的弹性变形来补偿两轴的相对位移，因而可动元件之间的间隙小，特别适用于需要经常起动或逆转的传动。

对弹性联轴器的主要要求有：⑴弹性高，阻尼大，具有足够的减振能力，把冲击和振动产生的振幅降低到允许的范围以内。⑵强度高，承载能力大，在有可能发生扭振或存在瞬时尖峰载荷的场合，要求联轴器的许用瞬时最大转矩为许用长期转矩的三倍以上。⑶具有足够的补偿性能，满足安装和工作时两轴发生相对位移的需要。⑷工作可靠，性能稳定；对橡胶弹性元件联轴器，橡胶弹性元件还应具有耐热性，不易老化等特性。二、离合器

按接合元件传动的工作原理不同，离合器可分为嵌合式离合器和摩擦式离合器；按离合器的操纵方式不同，可分为机械式离合器，气压式离合器，液压式离合器和电磁式离合器。对离合器的主要要求有：⑴离合迅速，平稳无冲击，分离彻底，动作准确可靠⑵接合元件耐磨性高，使用寿命长，散热条件好⑶惯性小，工作安全。⑷操纵方便，调整方便。联轴器和离合器的类型很多，其中大多数已标准化。下面介绍几种常用联轴器的结构和特点。

第一节联轴器及离合器的类型及其在汽车中的应用一、联轴器的类型和应用1．固定式刚性联轴器固定式刚性联轴器具有结构简单、成本低廉等优点。但不能补偿两轴线的偏移。因此，要求被联接两轴轴线严格同轴。下面介绍此类联轴器中较常用的凸缘联轴器。凸缘联轴器的两个带有凸缘的半联轴器用键分别与两轴相联，再用螺栓把两个半联轴器联成一体（图22-3）。（看动画）返回凸缘联轴器有两种对中方法：一种是用半联轴器接合端面上的凸台与凹槽相嵌合来对中（图22-3a）；另一种是用铰制孔用螺栓对中（图22-3b）。前一种对中方法精度高，但两轴分离时必须移动轴；后者只要卸下螺栓，不需移动轴，即可使两轴分离，因此装卸方便。图22-3a所示联轴器传递转矩是靠两个半联轴器接合面间的摩擦力矩来传递的；图22-3b所示联轴器传递转矩是靠铰制螺栓光杆承受挤压和剪切力来传递的。凸缘缘联联轴轴器器结结构构简简单单，，工工作作可可靠靠，，装装拆拆方方便便，，刚刚性性好好，，传传递递矩矩大大。。但但当当两两轴轴对对中中精精度度较较低低时时，，将将引引起起较较大大的的附附加加动动载载荷荷。。适适用用于于对对中中精精度度好好的的一一般般传传动动。。制制造造精精度度高高时时，，也也可可用用于于高高速速传传动动。。凸缘缘联联轴轴器器的的型型号号、、许许用用转转矩矩[T]、、许许用用转转速速[n]及及主主要要尺尺寸寸见见国国家家标标准准GB5843－－86。。凸凸缘缘联联轴轴器器的的材材料料有有35、、45钢钢或或ZG310－－570，，当当外外缘缘圆圆周周速速度度v≤≤30m/s时时，，可可采采用用HT20灰灰铸铸铁铁。。2．．可可移移式式刚刚性性联联轴轴器器可移移式式刚刚性性联联轴轴器器，，可可以以补补偿偿被被联联接接两两轴轴间间的的位位移移，，常常用用的的可可移移式式刚刚性性联联轴轴器器有有以以下下几几种种：：1））滑滑块块联联轴轴器器滑块块联联轴轴器器由由两两个个带带径径向向凹凹槽的的半半联联轴轴器器1、、3和和一一个个两两面具具有有相相互互垂垂直直的的凸凸榫榫的的中中间滑滑块块2所所组组成成（（图图22-4）），，滑块块2上上的的凸凸榫榫分分别别和和两两个个半半联联轴轴器器1、、3的的凹凹槽槽相相嵌嵌合合，，构构成成移移动动副副，，所所以以可可以以补补偿偿两两轴轴间间的的偏偏移移。。为为了了减减少少滑滑块块和和凹凹槽槽间间工工作作面面的的摩摩擦擦，，通通过过孔孔4加加润润滑滑剂剂。。当当转转速速较较高高时时，，滑滑块块由由于于偏偏心心将将产产生生较较大大的的离离心心力力和和磨磨损损，，并并给给轴轴和和轴轴承承带带来来附附加加动动载载荷荷。。因因此此，，滑滑块块联联轴轴器器只只适适用用于于低低速速传传动动。。（动画画）返回回滑块块联联轴轴器器结结构构简简单单，，制制造造方方便便，，其其尺尺寸寸系系列列和和特特性性参参数数参参见见联联轴轴器器标标准准。。滑块块联联轴轴器器常常用用45钢钢制制造造，，要要求求较较低低时时也也可可用用Q275钢钢。。这种种联联轴轴器器一一般般用用于于转转矩矩较较大大、、转转速速较较低低（（n＜＜250r/min)，，轴轴的的刚刚度度大大，，且且无无剧剧烈烈冲冲击击的的场场合合。。2））万万向向联联轴轴器器万向向联联轴轴器器的的半半联联轴轴器器由由轴轴叉叉1（（图图22-5））、、十十字字块块2、、塞塞销销3、、套套筒筒4、、销销杆杆5、、圆圆锥锥销销6、、双双头头轴轴叉叉7等等组组成成。。万向联联轴器器是一一类容容许两两轴间有较较大角角位移移的联联轴器器，适适用于有较较大角角位移移的两两轴间间的联联接，，一般两两轴间间的最最大夹夹角可可达35～45°°，而而且在在运转转过程程中可以随随时改改变轴轴间的的夹角角。万万向联轴轴器的的类型型较多多，本本章仅仅介绍小小型十十字轴轴式万万向联联轴器器。(动画）返回单万向向联轴轴器的的主要要缺点点是两两轴线线倾斜斜一个个α角角度时时（图22-5a）,即即使主主动轴轴角度度ω1恒定定不变变，从从动轴轴的角角速ωω2也也会周周期地地变化化，其其变化化规律律和范范围为为ω1cosαα≤ωω2≤≤ω1/cosαα。αα愈大大，ωω2变变化愈愈大，，产生生的附附加动动载荷荷也愈愈大，，从而而破坏坏了传传动的的平稳稳性。。为了了避免免出现现这一一缺点点，应应采用用如图图22-5b所所示的的双万万向联联轴器器，双双头轴轴叉应应位于于同一一平面面，而而且主主、从从动轴轴与双双头轴轴叉的的夹角角α应应当相相等（（图22-6）。万万向联联轴器器结构构紧凑凑，维维护方方便，，传递递力矩矩较大大，广广泛应应用于于汽车车、拖拖拉机机和金金属切切削机机床中中。万向联联轴器器的材材料，，除铆铆钉用用20钢外外，其其余均均用合合金钢钢。小型十十字轴轴式万万向联联轴器器的主主要尺尺寸和和特性性参数数见有有关资资料。。返回3．弹弹性联联轴器器1）弹弹性套套柱销销联轴轴器弹性套套柱销销联轴轴器用用柱销销与两两半联联轴器器的凸凸缘相相联，，柱销销的下下端以以圆锥锥面和和螺母母与半半联轴轴器凸凸缘上上的锥锥形销销孔形形成固固定配配合，，另一一端带带有弹弹性套套装在在另一一半联轴器器凸缘缘上的的柱销销孔中中，通通过柱柱销、弹弹性套套和圆圆柱孔孔传递递运动动和转转矩，半半联轴轴器与与轴的的配合合孔可可做成成圆柱形形或圆圆锥形形（图图22-7）。。图22-7所示示的弹弹性套套柱销销联轴轴器中的的弹性性套外外表带带有梯梯形槽槽以便便增加弹弹性变变形量量，由由于弹弹性套套外径径小于于销孔孔直径径，从从而具具有补补偿两两轴相相对位位移的的性能能。（看动画画）返回圆柱形形弹性性套变变形量量不大大，抗抗冲击击和振振动能能力不不高，，补偿偿两轴轴相对对位移移量小小。如如工作作时两两轴相相对位位移过过大，，联轴轴器运运转条条件将将趋恶恶化，，将加加剧弹弹性套套的磨磨损。。弹性套套的材材料为为天然然橡胶胶或合合成橡橡胶，，弹性性套柱柱销半半联轴轴器的的材料料为ZG270－500、35钢钢或HT200灰铸铸铁。。弹性套套柱销销联轴轴器的的特点点是结结构简简单，，安装装方便便，更更换容容易，，尺寸寸小，，重量量轻。。如若若安装装调整整后能能保持持两轴轴相对对径向向位移移△y≤0.2～0.6mm，角角位移移△αα≤30′′～1°30′′，则则联轴轴器使使用性性能良良好，，工作作寿命命较长长。这这种联联轴器器广泛泛应用用于冲冲击载载荷不不大，，由电电动机机驱动动的各各种中中小功功率传传动轴轴系中中。2）弹弹性柱柱销联联轴器器弹性柱柱销联联轴器器是由由两个个半联联轴器器和圆圆柱销销组成成的。。圆柱柱销与与孔为为间隙隙配合合，且且柱销销有弹弹性，，所以以能补补偿两两轴的的相对对位移移，且且具有有抗冲冲击和和振动动性能能。为为了改改善柱柱销与与孔的的接触触条件件和补补偿位位移性性能，，将圆圆柱销销的一一端做做成鼓鼓形（（图22-8））。弹弹性柱柱销联联轴器器的许许用径径向位位移△△y=0.15～0.25mm，，轴向向位移移△x=0.5～3mm，角角位移移△αα=30′′。弹性柱柱销联联轴器器的特特点是是结构简单单，制制造容容易，，装拆拆更换换方便，不不需润润滑，，且耐耐磨性性较好好。但尼龙龙极易易吸潮潮变形形，尺尺寸稳稳定性差，，导热热率低低。（（看动画画）返回二、联联轴器器在汽汽车中中的的的应用用在汽车车中，，常用用的联联轴器器型式式是万万向联联轴器器。在在转向向系统统，方方向盘盘与转转向器器间的的联接接，由由于两两轴中中心线线不可可能重重合，，总是是有很很大的的交角角，所所以，，通常常是用用双万万向联联轴器器；同同样变变速器器与驱驱动桥桥间也也存在在着很很大的的交叉叉角度度，因因此其其传动动轴上上通常常是三三个万万向节节。第二节节离离合器器的类类型及及其在在汽车车中的的应用用一、离离合器器的类类型及及应用用1．牙牙嵌离离合器器图22-9所示示的牙牙嵌离离合器由两两个端端面有有牙的的半离离合器1、、2和和对中中环3等组组成。。由于牙牙的啮啮合为为刚性性接触触，为了保保持牙牙的工工作面面受载载均匀，，要求求两轴轴同轴轴度较较高，为为此在在主动动半联联轴器器上安装装对中中环。。（动画1动画2）返回返回牙嵌离离合器器的牙牙形如如图22-10所示示，三三角形形牙（（图a、b）用用于传传递小小转矩矩的低低速离离合器器；矩矩形牙牙（图图e））无轴轴向分分力，，但接接合与与分离离不便便，且且磨损损后无无法补补偿，，所以以很少少使用用；梯梯形牙牙（图图c））的强强度高高，能能传递递较大大转矩矩，且且能自自动补补偿牙牙的磨磨损和和牙侧侧间隙隙，从从而减减少接接合时时产生生冲击击，所所以应应用较较广；；锯齿齿形牙牙（图图d））强度度最高高，但但只传传递单单向转转矩；；图f所示示牙形形主要要用于于安全全离合合器。。图g为牙牙形的的纵向向截面面形状状。牙嵌式式离合合器结结构简简单，，外廓廓尺寸寸小，，联接接后两两轴不不会发发生相相对滑滑转，，适用用于机机床等等要求求精确确传动动的场场合。。但这这种离离合器器必须须在两两轴不不回转转或转转速差差很小小时进进行接接合，，否则则，牙牙齿可可能会会因受受撞击击而折折断。。2．圆盘摩擦擦片离合器式中f为摩擦系数。。由上式可以以看出，单单摩擦片式式离合器传传递的最大大转矩Tmax受到Fa、f和FafRf三个因素的的约制。为为了提高圆圆盘摩擦离离合器的承承载能力而而不致增大大径向尺寸寸的最有效效办法是增增加接合面面（摩擦面面）数目z，即采用用多摩擦片片式离合器器。圆盘摩擦片片离合器：：单摩擦片片式、多摩摩擦片式。。1）单片式式摩擦离合合器（（看动画）图22-11为单摩摩擦片离合合器简图，，圆盘1用用键固定在在主动轴上上，圆盘2可以沿键键在从动轴轴上移动，，操纵滑环环3可使两两盘接合（（压紧）或或分离。轴轴向Fa压紧两盘工工作表面，，当圆盘转转动时，工工作表面产产生摩擦力力矩以平衡衡主动轴输输入转矩，，从而达到到传递运动动和转矩的的目的。设设摩擦力