联轴器教学讲解课件

第12章联轴器、离合器和制动器12.1概述12.2联轴器12.3离合器12.4制动器第12章联轴器、离合器和制动器12.1概述1

学习和了解联轴器、离合器和制动器的功用；学习常本章学习目标

掌握：常用联轴器的组成和类型及其结构特点；常用离合器本章学习要求

了解：常用联轴器的应用场合及其选用，离合器和制动器用联轴器的类型、结构特点和应用场合及其选用；学习常用离合器的类型、结构特点和应用场合；学习制动器的类型、结构特点和应用场合。的应用场合。的组成和类型及其结构特点；制动器的类型及其结构特点。学习和了解联轴器、离合器和制动器的功用；学习12.1概述作用：主要用作轴与轴之间的联接，以传递运动和转矩。电动卷扬机传动方案

联轴器特点：停机时才能联接或分离。联轴器12.1概述作用：主要用作轴与轴之间的联接，以传递运离合器作用：在机器工作中可随时使两轴结合或分离。特点：随时控制启动和停车；控制变速和换档；过载安全保护。电动卷扬机传动方案

离合器离合器作用：在机器工作中可随时使两轴结合或分离。特点：随时控

通过对机械的运动部件施加阻力或阻力矩，降低机械运转速度或迫使机械迅速停止运转的机械装置。电动卷扬机传动方案

制动器制动器通过对机械的运动部件施加阻力或12.2.1联轴器的组成和类型12.2联轴器

1.联轴器的组成：联轴器一般由两个半联轴器及其联接件2.两轴轴线的相对偏移组成。两个半联轴器通常采用键分别跟主、从动轴相连，再利用联接件把两个半联轴器连接在一起。轴向偏移径向偏移角向偏移组合偏移两轴轴线的相对偏移：引起附加载荷、剧烈振动

对联轴器的要求：缓冲减振性能、补偿两轴偏移的能力12.2.1联轴器的组成和类型12.2联轴器1.3.联轴器的类型

刚性联轴器：无位移补偿能力、无缓冲减振性能。挠性联轴器：具有一定的补偿两轴相对偏移的能力。载荷平稳、转速稳定，能保证被联两轴轴线相对偏移极小的情况下，才可选用。先进工业国家，已淘汰不用刚性联轴器。

凡被联两轴的同轴度不易保证的场合，都应选用挠性联轴器。刚性联轴器挠性联轴器无弹性元件的挠性联轴器非金属弹性元件的挠性联轴器金属弹性元件的挠性联轴器联轴器安全联轴器起动安全联轴器3.联轴器的类型刚性联轴器：无位移补偿能力、无缓冲减振性12.2.2刚性联轴器

1.凸缘联轴器

由一组螺栓连接两个带凸缘的半联轴器组成，两半

按对中方式的不同可分为两种型式：

特点：结构简单，成本低，使用方便，可传递的转矩联轴器分别用键与两轴连接。铰制孔用螺栓对中凸肩和凹槽构成对中榫来对中

大，理论上没有功率损耗，但无缓冲和吸振作用。应用：要求对中精度高、载荷平稳的场合。12.2.2刚性联轴器1.凸缘联轴器由2.套筒联轴器

由连接两轴轴端的套筒和连接套筒与轴的键或销组成。

采用键作周向固定并传递转矩，紧定螺钉作轴向固定；

特点：结构简单，径向尺寸小，制造方便，但装拆时或采用锥销既作周向固定又作轴向固定，并传递转矩，且当轴超载时锥销会被剪断，起安全保护作用。需作轴向移动而不太方便。

应用：低速、轻载、工作平稳、要求径向尺寸紧凑或空间受限制的场合。2.套筒联轴器由连接两轴轴端的套筒和连接12.2.3无弹性元件的挠性联轴器

1.齿式联轴器

由两个具有外齿的套筒和两个具有内齿的外壳组成。安装时两个套筒通过过盈配合(或键)分别与主动轴和从动轴相连，两个外壳的凸缘用螺栓相连；套筒的外齿与外壳的内齿(齿数相同)相啮合来传递转矩。12.2.3无弹性元件的挠性联轴器1.齿式联轴器

特点：结构紧凑、承载能力大，能补偿适量的综合位移，应用：低速的重型机械。齿式联轴器适应速度范围广，但鼓形齿制造工艺较复杂或需专用设备，制造成本较高。允许径向位移；允许角位移需要润滑和密封，齿顶做成球面，齿侧做成鼓形。特点：结构紧凑、承载能力大，能补偿适量的综合2.十字滑块联轴器

由两个端面上开有凹槽的半联轴器和一个两端面具有互

特点：结构简单，径向尺寸小。转速较高时，中间滑块的偏心将产生较大的离心力和磨损，给轴和轴承带来附加动载荷。

应用：低速场合，轴的转速一般不超过300r/min。相垂直的凸榫的中间滑块组成。安装时两个半联轴器通过过盈配合(或键)分别与主动轴和从动轴相连，中间滑块上的凸榫与两半联轴器上的凹槽相嵌合而构成移动副。2.十字滑块联轴器由两个端面上开有凹槽3.十字轴万向联轴器

由两个叉形零件1、2和一个十字形零件3组成。

最大缺点：当两轴间有一定角偏移时，主、从动轴的瞬

特点：结构紧凑，维护方便。

应用：汽车、拖拉机、轧钢机、机床、轻工等机械的传动系统中。时角速度不相等，常采用双万向联轴器。3.十字轴万向联轴器由两个叉形零件1、12.2.4有弹性元件的挠性联轴器1.弹性套柱销联轴器

在结构上和刚性凸缘联轴器相似，只是两半联轴器的连

特点：结构简单、制造容

应用：冲击载荷小、启动接不用螺栓而用带弹性套的柱销，利用弹性套的弹性变形来补偿两轴间的相对位移。易、装拆方便、成本较低。弹性套的弹性变形有限，位移补偿量不大，缓冲和减振性能不高，弹性套寿命较短。频繁的中、小功率传动。12.2.4有弹性元件的挠性联轴器1.弹性套柱销联轴器2.弹性柱销联轴器

在结构上和弹性套柱销联轴器相似。用尼龙柱销作为连接

优点：结构更简单、装拆方

应用：正反向变化多、启动频繁的高速轴。件。为防止柱销滑出，在半联轴器两端设有挡板。靠尼龙柱销传递力并靠其弹性变形补偿径向位移和角位移，安装时留间隙以补偿轴向位移。便，传递转矩的能力更大。

缺点：耐冲击能力较低，易老化，尼龙对温度较敏感，不宜在高温下工作，工作温度范围控制在－20~70℃。2.弹性柱销联轴器在结构上和弹性套柱3.轮胎式联轴器

两半联轴器用键与轴相联，中间为橡胶制成的特型轮胎

特点：结构简单、使用可靠、弹

橡胶轮胎易变形，允许较大的相环，用止退垫板及螺钉与半联轴器相连，通过轮胎传递转矩。对位移，角位移达5°~12°，轴向位移达0.01D，径向位移达0.02D(D为联轴器外径)。性大、寿命长、不需润滑，但径向尺寸大。应用：启动频繁、正反向运转、有振动冲击、轴间相对位移大以及潮湿多尘之处。3.轮胎式联轴器两半联轴器用键与轴其他有弹性元件挠性联轴器其他有弹性元件挠性联轴器12.2.5联轴器的选择

1.联轴器类型的选择

选择原则是使用要求与所选联轴器的特性一致。

两轴能精确对中，且刚性较好的可选刚性联轴器，否

两轴轴线要求有一定夹角的，可选万向联轴器；

转速较高且有振动和冲击，可选弹性元件挠性联轴器。

注意：由于类型选择涉及因素较多，一般可参考以则应选具有位移补偿能力的无弹性元件的挠性联轴器；往使用联轴器的经验进行选择。12.2.5联轴器的选择1.联轴器类型的选择选2.联轴器型号、尺寸的选择

对于已标准化的联轴器，可根据计算转矩、轴端的直计算转矩

例13-1

径和转速从设计手册中选定型号、尺寸。2.联轴器型号、尺寸的选择对于已标准化的12.3.1离合器的组成和类型

12.3离合器

主要由主动部分、从动部分、接合元件和操纵部分组1.离合器的组成成。主动部分与主动轴固连，并装有接合元件。从动部分既可与从动轴固连，也可沿从动轴做轴向移动，并安装有接合元件。操纵部分控制接合元件的接合与分离。12.3.1离合器的组成和类型12.3离合器2.离合器的类型按离合的工作原理可分：牙嵌式、摩擦式和电磁式按离合方式不同可分：操纵式和自动式按操纵方式分：机械操纵、电磁操纵、气动和液动离合器自动式离合器按工作原理可分：超越、离心和安全离合器操纵离合器机械操纵离合器液动操纵离合器气动操纵离合器离合器自动离合器电磁操纵离合器离心离合器超越离合器安全离合器2.离合器的类型按离合的工作原理可分：牙嵌式、摩擦式和12.3.2牙嵌离合器

由端面带牙的两个半离合器组成，通过端面上的凸牙传递转矩。半离合器1用平键与主动轴连接，半离合器2装在从动轴上，操纵移动滑环4可使它沿导向平键3移动，以实现离合器的接合与分离。12.3.2牙嵌离合器由端面带牙的两个半三角形牙只适用于传递中、小转矩；梯形牙强度较高，能传递较大的转矩，能补偿凸牙磨损后产生锯齿形牙强度最高，可传递较大转矩，但仅能传递单方向的转

特点：结构简单，外廓尺寸小，能传递较大转矩。

应用：两轴静止或转速差很小时的离合。的间隙；矩，反转时有较大轴向力会迫使离合器分离。三角形牙只适用于传递中、小转矩；梯形牙强度较高，能传

单盘摩擦离合器的主动摩擦盘1

工作时，向左施加轴向压力使12.3.3圆盘摩擦离合器

1.单盘摩擦离合器

特点：结构简单，散热性好，但径向尺寸大，传递有限的转矩。应用：转矩2000N·m以下的轻型机械。两圆盘的接合面产生足够的摩擦力以传递转矩。与主动轴之间通过平键和轴肩作周向和轴向定位，并紧配，从动磨擦盘2可沿导向平键在从动轴上移动。移动滑环3可使两盘接合或分离。单盘摩擦离合器的主动摩擦盘1

较多的摩擦接合面能传递较大的转矩，接合和分离过2.多盘摩擦离合器

程较平稳，但结构复杂，轴向尺寸较大，成本较高。广泛用于机床、汽车及摩托车等机械中。较多的摩擦接合面能传递较大的转矩，接合和分3.电磁摩擦离合器

3.电磁摩擦离合器4.与牙嵌离合器相比，摩擦离合器具有如下优点：在任何不同转速两轴都可接合；过载时摩擦面间将发生打滑，可以防止损坏其他零件；接合平稳，冲击和振动较小。4.与牙嵌离合器相比，摩擦离合器具有如下优点：在任何不同转12.4.1制动器的组成和类型

12.4制动器1.制动器的组成

由制动架、制动元件和驱动装置三部分组成。2.制动器的类型

按制动零件的结构特征可分：块式、带式、盘式制动

按工作状态可分：常闭式和常开式制动器。器及磁涡流制动器、磁粉制动器等；

制动架是制动器其他部分安装和支承的基础。制动元件是产生制动力矩执行制动的元件。驱动装置是将作用于制动器的驱动力放大并传递给制动元件以实现紧闸或松闸的装置。12.4.1制动器的组成和类型12.4制动器1.制12.4.2瓦块式制动器

靠制动块与制动轮之间的摩擦力来实现制动。

瓦块常用金属(铸铁、

应用：大型绞车，起重机等设备中。通电时，电磁线圈1的吸住衔铁2，再通过杠杆机构的作用使制动块5松开，机械便能自由运转。断开电路，电磁线圈释放衔铁2，在弹簧4的作用下，通过杠杆使制动块5抱紧制动轮6实现制动。钢、铜)或非金属(碳、玻璃)纤维与铁粉、石墨等材料压制而成。12.4.2瓦块式制动器靠制动块与制动轮12.4.3内张蹄式制动器

利用内置的制动蹄在径向向外挤压制动轮，产生制动

制动器工作时，推动器4(液压缸

特点：结构紧凑，散热性好，密封容易。应用：轮式起重机，各种车辆等结构尺寸受限的场合。转矩来制动。内张蹄式制动器分为单蹄、双蹄、多蹄等。或气缸)克服拉簧5的作用使左右制动蹄1分别与制动轮3相互压紧，产生制动作用。推动器卸压后，拉簧5使两制动蹄与制动轮分离松闸。12.4.3内张蹄式制动器利用内置的制12.4.4带式制动器

利用制动带与制动轮之间的摩擦力实现制动。

特点：结构简单、紧凑、

应用：中小型起重、运输机械和人工操纵的场合。带式制动器分简单带式、差动带式和综合带式。当施加外力于制动杠杆上时，利用杠杆作用使制动带抱住制动轮产生摩擦力达到制动的目的。包角大(可超过2π)、制动力矩大。但制动轮轴受较大的弯曲作用力，制动带的压强和磨损不均匀，且受摩擦系数变化的影响大，散热差。12.4.4带式制动器利用制动带与制动轮本章知识结构框图本章知识结构框图本章知识结构框图本章知识结构框图常用联轴器的组成和类型及其结构特点本章重要知识点常用制动器的组成和类型及其结构特点常用离合器的组成和类型及其结构特点常用联轴器的组成和类型及其结构特点本章重要知识点常用制动器的第12章联轴器、离合器和制动器12.1概述12.2联轴器12.3离合器12.4制动器第12章联轴器、离合器和制动器12.1概述1

学习和了解联轴器、离合器和制动器的功用；学习常本章学习目标

掌握：常用联轴器的组成和类型及其结构特点；常用离合器本章学习要求

了解：常用联轴器的应用场合及其选用，离合器和制动器用联轴器的类型、结构特点和应用场合及其选用；学习常用离合器的类型、结构特点和应用场合；学习制动器的类型、结构特点和应用场合。的应用场合。的组成和类型及其结构特点；制动器的类型及其结构特点。学习和了解联轴器、离合器和制动器的功用；学习12.1概述作用：主要用作轴与轴之间的联接，以传递运动和转矩。电动卷扬机传动方案

联轴器特点：停机时才能联接或分离。联轴器12.1概述作用：主要用作轴与轴之间的联接，以传递运离合器作用：在机器工作中可随时使两轴结合或分离。特点：随时控制启动和停车；控制变速和换档；过载安全保护。电动卷扬机传动方案

离合器离合器作用：在机器工作中可随时使两轴结合或分离。特点：随时控

通过对机械的运动部件施加阻力或阻力矩，降低机械运转速度或迫使机械迅速停止运转的机械装置。电动卷扬机传动方案

制动器制动器通过对机械的运动部件施加阻力或12.2.1联轴器的组成和类型12.2联轴器

1.联轴器的组成：联轴器一般由两个半联轴器及其联接件2.两轴轴线的相对偏移组成。两个半联轴器通常采用键分别跟主、从动轴相连，再利用联接件把两个半联轴器连接在一起。轴向偏移径向偏移角向偏移组合偏移两轴轴线的相对偏移：引起附加载荷、剧烈振动

对联轴器的要求：缓冲减振性能、补偿两轴偏移的能力12.2.1联轴器的组成和类型12.2联轴器1.3.联轴器的类型

刚性联轴器：无位移补偿能力、无缓冲减振性能。挠性联轴器：具有一定的补偿两轴相对偏移的能力。载荷平稳、转速稳定，能保证被联两轴轴线相对偏移极小的情况下，才可选用。先进工业国家，已淘汰不用刚性联轴器。

凡被联两轴的同轴度不易保证的场合，都应选用挠性联轴器。刚性联轴器挠性联轴器无弹性元件的挠性联轴器非金属弹性元件的挠性联轴器金属弹性元件的挠性联轴器联轴器安全联轴器起动安全联轴器3.联轴器的类型刚性联轴器：无位移补偿能力、无缓冲减振性12.2.2刚性联轴器

1.凸缘联轴器

由一组螺栓连接两个带凸缘的半联轴器组成，两半

按对中方式的不同可分为两种型式：

特点：结构简单，成本低，使用方便，可传递的转矩联轴器分别用键与两轴连接。铰制孔用螺栓对中凸肩和凹槽构成对中榫来对中

大，理论上没有功率损耗，但无缓冲和吸振作用。应用：要求对中精度高、载荷平稳的场合。12.2.2刚性联轴器1.凸缘联轴器由2.套筒联轴器

由连接两轴轴端的套筒和连接套筒与轴的键或销组成。

采用键作周向固定并传递转矩，紧定螺钉作轴向固定；

特点：结构简单，径向尺寸小，制造方便，但装拆时或采用锥销既作周向固定又作轴向固定，并传递转矩，且当轴超载时锥销会被剪断，起安全保护作用。需作轴向移动而不太方便。

应用：低速、轻载、工作平稳、要求径向尺寸紧凑或空间受限制的场合。2.套筒联轴器由连接两轴轴端的套筒和连接12.2.3无弹性元件的挠性联轴器

1.齿式联轴器

由两个具有外齿的套筒和两个具有内齿的外壳组成。安装时两个套筒通过过盈配合(或键)分别与主动轴和从动轴相连，两个外壳的凸缘用螺栓相连；套筒的外齿与外壳的内齿(齿数相同)相啮合来传递转矩。12.2.3无弹性元件的挠性联轴器1.齿式联轴器

特点：结构紧凑、承载能力大，能补偿适量的综合位移，应用：低速的重型机械。齿式联轴器适应速度范围广，但鼓形齿制造工艺较复杂或需专用设备，制造成本较高。允许径向位移；允许角位移需要润滑和密封，齿顶做成球面，齿侧做成鼓形。特点：结构紧凑、承载能力大，能补偿适量的综合2.十字滑块联轴器

由两个端面上开有凹槽的半联轴器和一个两端面具有互

特点：结构简单，径向尺寸小。转速较高时，中间滑块的偏心将产生较大的离心力和磨损，给轴和轴承带来附加动载荷。

应用：低速场合，轴的转速一般不超过300r/min。相垂直的凸榫的中间滑块组成。安装时两个半联轴器通过过盈配合(或键)分别与主动轴和从动轴相连，中间滑块上的凸榫与两半联轴器上的凹槽相嵌合而构成移动副。2.十字滑块联轴器由两个端面上开有凹槽3.十字轴万向联轴器

由两个叉形零件1、2和一个十字形零件3组成。

最大缺点：当两轴间有一定角偏移时，主、从动轴的瞬

特点：结构紧凑，维护方便。

应用：汽车、拖拉机、轧钢机、机床、轻工等机械的传动系统中。时角速度不相等，常采用双万向联轴器。3.十字轴万向联轴器由两个叉形零件1、12.2.4有弹性元件的挠性联轴器1.弹性套柱销联轴器

在结构上和刚性凸缘联轴器相似，只是两半联轴器的连

特点：结构简单、制造容

应用：冲击载荷小、启动接不用螺栓而用带弹性套的柱销，利用弹性套的弹性变形来补偿两轴间的相对位移。易、装拆方便、成本较低。弹性套的弹性变形有限，位移补偿量不大，缓冲和减振性能不高，弹性套寿命较短。频繁的中、小功率传动。12.2.4有弹性元件的挠性联轴器1.弹性套柱销联轴器2.弹性柱销联轴器

在结构上和弹性套柱销联轴器相似。用尼龙柱销作为连接

优点：结构更简单、装拆方

应用：正反向变化多、启动频繁的高速轴。件。为防止柱销滑出，在半联轴器两端设有挡板。靠尼龙柱销传递力并靠其弹性变形补偿径向位移和角位移，安装时留间隙以补偿轴向位移。便，传递转矩的能力更大。

缺点：耐冲击能力较低，易老化，尼龙对温度较敏感，不宜在高温下工作，工作温度范围控制在－20~70℃。2.弹性柱销联轴器在结构上和弹性套柱3.轮胎式联轴器

两半联轴器用键与轴相联，中间为橡胶制成的特型轮胎

特点：结构简单、使用可靠、弹

橡胶轮胎易变形，允许较大的相环，用止退垫板及螺钉与半联轴器相连，通过轮胎传递转矩。对位移，角位移达5°~12°，轴向位移达0.01D，径向位移达0.02D(D为联轴器外径)。性大、寿命长、不需润滑，但径向尺寸大。应用：启动频繁、正反向运转、有振动冲击、轴间相对位移大以及潮湿多尘之处。3.轮胎式联轴器两半联轴器用键与轴其他有弹性元件挠性联轴器其他有弹性元件挠性联轴器12.2.5联轴器的选择

1.联轴器类型的选择

选择原则是使用要求与所选联轴器的特性一致。

两轴能精确对中，且刚性较好的可选刚性联轴器，否

两轴轴线要求有一定夹角的，可选万向联轴器；

转速较高且有振动和冲击，可选弹性元件挠性联轴器。

注意：由于类型选择涉及因素较多，一般可参考以则应选具有位移补偿能力的无弹性元件的挠性联轴器；往使用联轴器的经验进行选择。12.2.5联轴器的选择1.联轴器类型的选择选2.联轴器型号、尺寸的选择

对于已标准化的联轴器，可根据计算转矩、轴端的直计算转矩

例13-1

径和转速从设计手册中选定型号、尺寸。2.联轴器型号、尺寸的选择对于已标准化的12.3.1离合器的组成和类型

12.3离合器

主要由主动部分、从动部分、接合元件和操纵部分组1.离合器的组成成。主动部分与主动轴固连，并装有接合元件。从动部分既可与从动轴固连，也可沿从动轴做轴向移动，并安装有接合元件。操纵部分控制接合元件的接合与分离。12.3.1离合器的组成和类型12.3离合器2.离合器的类型按离合的工作原理可分：牙嵌式、摩擦式和电磁式按离合方式不同可分：操纵式和自动式按操纵方式分：机械操纵、电磁操纵、气动和液动离合器自动式离合器按工作原理可分：超越、离心和安全离合器操纵离合器机械操纵离合器液动操纵离合器气动操纵离合器离合器自动离合器电磁操纵离合器离心离合器超越离合器安全离合器2.离合器的类型按离合的工作原理可分：牙嵌式、摩擦式和12.3.2牙嵌离合器

由端面带牙的两个半离合器组成，通过端面上的凸牙传递转矩。半离合器1用平键与主动轴连接，半离合器2装在从动轴上，操纵移动滑环4可使它沿导向平键3移动，以实现离合器的接合与分离。12.3.2牙嵌离合器由端面带牙的两个半三角形牙只适用于传递中、小转矩；梯形牙强度较高，能传递较大的转矩，能补偿凸牙磨损后产生锯齿形牙强度最高，可传递较大转矩，但仅能传递单方向的转

特点：结构简单，外廓尺寸小，能传递较大转矩。

应用：两轴静止或转速差很小时的离合。的间隙；矩，反转时有较大轴向力会迫使离合器分离。三角形牙只适用于传递中、小转矩；梯形牙强度较高，能传

单盘摩擦离合器的主动摩擦盘1

工作时，向左施加轴向压力使12.3.3圆盘摩擦离合器

1.单盘摩擦离合器

特点：结构简单，散热性好，但径向尺寸大，传递有限的转矩。应用：转矩2000N·m以下的轻型机械。两圆盘的接合面产生足够的摩擦力以传递转矩。与主动轴之间通过平键和轴肩作周向和轴向定位，并紧配，从动磨擦盘2可沿导向平键在从动轴上移动。移动滑环3可使两盘接合或分离。单盘摩擦离合器的主动摩擦盘1

较多的摩擦接合面能传递较大的转矩，接合和分离过2.多盘摩擦离合器

程较平稳，但结构复杂，轴向尺寸较大，成本较高。广泛用于机床、汽车及摩托车等机械中。较多的摩擦接合面能传递较大的转矩，接合和分3.电磁摩擦离合器

3.电磁摩擦离合器4.与牙嵌离合器相比，摩擦离合器具有如下优点：在任何不同转速两轴都可接合；过载时摩擦面间将发生打滑，可以防止损坏其他零件；接合平稳，冲击和振动较小。4.与牙嵌离合器相比，摩擦离合器具有如下优点：在任何不同转12.4.1制动器的组成和类型