第15章联轴器离合制动器

§15-1联轴器§15-2离合器§15-3制动器第15章联轴器离合器制动器湖南科技大学专用作者：潘存云教授

本章概要

(1)

了解联轴器、离合器、制动器的作用。

(2)

常用联轴器、离合器、制动器的工作原理、

结构特点及选用方法。

湖南科技大学专用作者：潘存云教授§14-1联轴器工作特点：联轴器用于刚性静态联接（停车时用）；分类：挠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。有时可兼有过载保护作用。联轴器安全联轴器（如凸缘、套筒联轴器）无弹性元件：齿式、滑块、万向~金属弹性元件：膜片、蛇形、簧片~非金属弹性元件：弹性套柱销、弹性柱销~湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云设计：潘存云yxα

α

xy轴向由于制造和安装误差，受载变形等原因，被连两轴会产生轴向偏移，径向偏移、角度偏移及综合偏移，产生附加动载荷，并有可能引起强烈振动。因此要求联轴器有偏移补偿、减震、缓冲能力。湖南科技大学专用作者：潘存云教授联轴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(必要时对关键零件进行校核计算)计算转矩：Tc=KATKA为工作情况系数；T为名义转矩；表15-1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湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：潘存云设计：潘存云一刚性联轴器（凸缘离合器）结构：半联轴器通过键与轴相联，用螺栓将两个半联轴器的凸缘联接在一起。普通凸缘联轴器绞制孔螺栓型式：有对中榫的凸缘联轴器普通凸缘联轴器——靠铰制孔螺栓对中。——靠榫头对中。普通螺栓对中榫湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：潘存云制造与安装要求：半联轴器的凸缘端面应与轴线垂直，安装时应使两轴精确对中。90˚材料：一般用铸铁；当重载或V≥30m/s时，用铸钢或锻钢。特点：结构简单、使用方便、传递扭矩较大，但不能补偿偏移也不能缓冲减振。应用：用于载荷较平稳的两轴联接。湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：潘存云设计：潘存云二、挠性联轴器结构：两个有内齿和凸缘的外壳，两个有外齿的套筒，两者齿数相同，外齿做成球形齿顶的腰鼓齿。套筒与轴用键联接，两外壳用螺栓联接。两端密封，空腔内储存润滑油。功用：能补偿轴不对中、偏斜。工作范围：正常齿：α≤30’

腰鼓齿：α≤3˚α

1.齿式联轴器（无弹性元件）湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：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。湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：潘存云2、滑块联轴器（无弹性元件）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湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：潘存云设计：潘存云3、万向联轴器（无弹性元件）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。单万向联轴器α湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：潘存云设计：潘存云结构特点：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，缺点：α两轴平均传动比为1，但瞬时传动比是动态变化的。从动轴的转速也是不断变化的，将产生附加动载荷。轴间角：α=0~45˚湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：潘存云设计：潘存云改进：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，常湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：潘存云设计：潘存云如：

小型双万向联轴器结构如图所示，通常采用合金钢制造。AAA--AAAααAAαα模型演示湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：潘存云设计：潘存云A、弹性套柱销联轴器4、弹性元件挠性联轴器结构特点：外观与凸缘联轴器相似，用带橡胶弹性套的柱销联接两个半联轴器。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圆柱孔圆锥孔湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：潘存云B、弹性柱销联轴器结构：用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔中尼龙销挡板cc销与挡板之间留有间隙结构简单、更换柱销方便。特点：上述两种联轴器的动力通过弹性元件传递，缓和冲击、吸收振动。应用：适用于正反向变化多，启动频繁的高速轴。适用范围：-12˚≤t≤60˚v≤8000r/min能补偿较大的轴向位移，并允许微量的径向位移和角位移两种柱销湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：潘存云C、轮胎式弹性联轴器结构：中间为橡胶制成的轮胎环，用止退垫板与半联轴器联接。特点：结构简单、易于变形。允许较大的综合偏移。应用：适用于启动频繁、正反向运转、有冲击振动、有较大轴向位移、潮湿多尘的场合。适用范围：5˚≤α≤12˚，

x≤0.02D

y≤0.01D，n≤5000r/min

轮胎环D止退垫板金属弹性元件挠性联轴器：弹性元件为各种弹簧不另行介绍.参见教材..湖南科技大学专用作者：潘存云教授作用：在工作转矩超过机器允许的极限转速时，连接件自动折断、分离或打滑使传动中断或限制转矩的传递，以保护机器中的重要零件不致损坏，从而起到安全保护作用。分类：剪销式、钢珠式、摩擦式、液压式安全联轴器。三、安全联轴器如剪销式联轴器，结构与凸缘联轴器类似。连接用销钉而不用螺栓。过载时会被剪断。又如摩擦式联轴器，靠多个摩擦片之间的摩擦力传递动力；当过载时，摩擦片之间会打滑，起到安全保护作用。湖南科技大学专用作者：潘存云教授§15-2离合器工作特点：用于刚性动态联接（机器工作时可用）；分类：操纵离合器：机械式、电磁式、液压式、气动式作用：主要用于将两根轴联接在一起或分离。也可兼有过载保护作用。实现启停、变速、运动的同步或超越。离合器自动离合器：安全离合器、超越离合器、离心离合器。湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：潘存云1

牙嵌式离合器结构：由端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环组成。固定套筒活动套筒滑环对中环工作原理：利用操纵杆移动滑环，实现两套筒的结合与分离。一、操纵式离合器（结合与分离由外界操纵）湖南科技大学专用作者：潘存云教授牙型30˚~40˚2˚~8˚2˚~8˚60˚三角形梯形锯齿形——传递中小转矩、牙数为16~60——传递较大转矩、牙数为3~15梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。锯齿形只能单向工作。反转时具有较大的轴向分力，会迫使离合器自行分离。制造要求：各牙应精确等分，以使载荷均匀分布。湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：潘存云2

摩擦离合器123A、单片式圆盘摩擦离合器摩擦扭矩:Tmax=Fa

fRf结构：由固定圆盘1、活动圆盘2、滑环组成。工作原理：移动滑环，可实现两圆盘的结合与分离，靠摩擦力带动从动轴转动。缺点：结合过程中不可避免出现打滑，引起磨损和发热；

2.过载时打滑，起保护作用；

3.结合平稳、冲击和振动小。优点：

1.在任何转速条件下两轴都可以进行结合；Fa213FaRf湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：潘存云主动摩擦片杠杆滑环工作原理：移动滑环，通过杠杆作用，压紧或放松磨擦片，来实现两轴的结合与分离。调整螺母被动摩擦片B、多片式圆盘摩擦离合器结构特点：多个摩擦片叠加在一起；摩擦片材料：淬火钢片、压制石棉片。摩擦片数量z↑传递扭矩T↑但z过大将使各层间压力不均匀，一般取:z=12~15湖南科技大学专用作者：潘存云教授有润滑剂无润滑剂[p]/MPa表15-2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对于频繁启动的离合器，可将表中[p]降低15~30%。类型反应敏捷，但摩擦片易磨损。油式磨擦离合器干式磨擦离合器磨损轻微、寿命长、并能在繁重的条件下运转。湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：潘存云设计：潘存云离合器的操纵方式机械力电磁力气动力液压力8~10˚

3、圆锥式摩擦离合器结构：锥台表面为摩擦接触面。优点：由于采用了槽面摩擦原理，因此只需要很小的操纵力即能使离合器传递较大的转矩。缺点：径向尺寸较大，不如多盘式紧凑。湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：潘存云如：磁粉离合器结构：由转子轴、左右轮辐、励磁线圈、磁粉等组成。工作原理：通电后磁粉被磁化，彼此相互吸引聚集，依靠磁粉的结合力以及磁粉与两工作面之间的摩擦力拉传递转矩。输出磁粉性能要求：导磁率高、剩磁小、流动性好、耐磨、耐热、不烧结性。输入湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：潘存云二、自动离合器：根据机器运转参数的改变而自动接合或分离。分类：安全离合器：当工作转矩达到设计规定值时自动分离而起保护作用。超越离合器：根据主、从动轴转速差实现接合或分离。离心离合器：达到某转速时，靠离心力自行接合或分离。湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：潘存云当外环反向转动时，则带动滚柱克服弹簧力而滚到楔形空间的宽敞位置，离合器处于分离状态。结构：由星轮、外环、滚柱、弹簧推杆等零件组成。工作原理：当外环逆时钟转动时，以摩擦力带动滚柱向前滚动，进一步楔紧内外接触面，从而驱动星轮一起旋转。滚柱式超越离合器

超越离合器滚柱在弹簧推杆作用下处于半楔紧状态。如安全离合器湖南科技大学专用作者：潘存云教授离合器大都已经标准化了，可直接选用。工作条件选类型可参考有关手册设计基本要求：接合平稳；分离迅速而完全；调节和维护方便；外廓尺寸小，质量轻；耐磨性好；有足够的散热能力；操纵灵活。湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：潘存云§15-3制动器结构：由瓦块、制动轮等零件组成。工作原理：通电松开，断电后靠弹簧拉力实现制动。借助于瓦块与制动轮之间的摩擦力来实现制动。断电制动是为了保证设备安全。作用：降低机械运转速度或迫使机械停止运转的装置。应用：车辆、起重机械等。一、块式制动器湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：潘存云设计：潘存云abaFDhH制动力矩的计算：FF弹簧力FNFN制动反力FN=0.95FH/h0.95---摩擦损耗的系数

杠杆连接处制动力矩：T=FN

fD瓦块材料：铸铁、或铸铁表面复以皮革或石棉带。特点：结构简单、紧凑。二、带式制动器FωF瓦块制动器已经规范化，可根据所需的制动力矩选型。工作原理在外力的作用下，闸带收紧抱住制动轮实现制动。湖南科技大学专用作者：潘存云教授设计：潘存云计算：FabaFt=F1–F2

F1=F2efαF2=efα-1Ft

=D2T1efα-1F=(F2+F1)a+baFt=D2T=Da+befα-12Taefα+1