第17章联轴离合制动器1

§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§17-2固定式刚性联轴器17.2.1刚性联轴器的特点1.不具有补偿被联两轴轴线相对偏移的能力；2.不具有缓冲减振性能；3.结构简单，价格便宜。17.2.2常用的刚性联轴器简介一、套筒联轴器

（a）平键套筒联轴器（b）圆锥销套筒联轴器

是由整体公用套筒借用锥销或键等联接件实现两轴的联接。套筒联轴器用于等轴径，要求两轴对中性好；轻载、工作平稳、无冲击载荷；经常正反转，且最高转速不超过250r/min的联接中。

套筒联轴器二、夹壳联轴器夹壳联轴器夹壳联轴器装拆方便，不需要使轴做轴向移动，但两轴的轴线对中精度低，结构和形状较复杂，平衡精度低，制造成本高。通常用于等轴径联接，低速、轻载、平稳、无冲击、长传动轴的联接三、凸缘联轴器凸缘联轴器由两个凸缘盘式半联轴器组成，利用键和螺栓实现两轴的联接。

（a）无对中榫（b）有对中榫

（c）带防护缘凸缘联轴器

凸缘联轴器结构简单，制造成本低，装拆方便，能保证两轴具有较高的对中精度，传递转矩大，但不能吸收振动与冲击。通常用于等轴径联接，低速、轻载、平稳、无冲击力、长传动轴的联接。靠凸肩和凹槽（对中榫）实现两轴对中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。一、齿式联轴器工作时有较大轴向和径向位移以及角位移，相啮合的齿面间不断做轴向的相对滑动，必须保证这种联轴器具有良好的润滑。齿式联轴器外壳套筒齿式联轴器是由两个有内齿的外壳3和两个有外齿的套筒组成。套筒与轴用健连接，两个外壳用螺栓5连成一体，外壳与套筒间有密封圈1。内齿轮齿数=外齿轮齿数。由于轮齿间留有较大间隙和外齿轮的齿顶制成球形，所以能补偿两轴的不对中和偏斜。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。

由于鼓行齿较直齿，能够改善轮齿沿齿宽方向的接触状态，鼓形齿联轴器比直齿器联轴器具有更大的补偿能力和承载能力，提高了使用寿命，但加工复杂，制造成本高。适用于传递大转矩，有较大相对位移，安装精度要求不高的两轴联接。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/minα

y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：

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

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3.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一、弹性套柱销联轴器§17-4弹性联轴器结构特点：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。预留安装空间以便于更换橡胶套

A预留间隙以补偿轴向位移。c圆柱孔圆锥孔二、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§17-5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4，实现两套筒的结合与分离。

套筒1紧配在轴上，套筒2沿导向平键3在另一根轴上移动。为避免滑环过量磨损，可动套筒应装在从动轴上。为便于两轴对中，在套筒1中装有对中环5，从动轴端可在对中环中自由转动。13245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。特点：结构简单、外廓尺寸小、能传递较大的转矩。材料：低碳合金钢：20Cr、20MnB。渗碳淬火后牙面硬度：56~62HRC;中碳合金钢：40Cr、45MnB。表面淬火后牙面硬度：48~58HRC;承载能力：取决于齿根的弯曲强度:hKATzWD0σb=≤[σb]

2KATzD0ah

p=≤[p]

W-齿根弯曲截面系数；D0-牙平均直径；a-牙的宽度。D0ah式中：h为牙齿高度；z为牙齿数；§17-6摩擦离合器123一、单片式圆盘摩擦离合器摩擦扭矩:Tmax=FafRf结构：由固定圆盘1、活动圆盘2、移动滑环3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；FaRf213Fa工作时轴向压力摩擦半径结构特点：多个摩擦片叠加在一起；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二、多片式圆盘摩擦离合器1243主动轴1与外壳2连接，从动轴3与套筒4连接。外壳内装有主动磨擦片5，5的外沿凸齿插入外壳的纵向凹槽内并随外壳回转，5的内孔不与任何零件接触。套筒4上装有被动磨擦片6，6的外缘不与任何零件接触，内孔凸齿与套筒4上的纵向凹槽连接，带动4一起回转。两组形状不同的磨擦片相间叠合，杠杆8经压板9将摩擦片压紧，离合器处于接合状态。滑环7右移，杠杆8逆时针摆动，压板9松开，离合器分离。879分离时摩擦片自行弹开调整摩擦片间的压力5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摩擦扭矩:Tmax=zFafRfzFaf(D1+D2)=4≥KA

T4Fap=π(D1

+D2)表面压强:≤[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。离合器的操纵方式机械力电磁力气动力液压力8~10˚

三、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，不如多片式紧凑。电磁操纵的摩擦离合器，直流电经接触环1导入电磁线圈2后，产生磁力线吸引衔铁5，5将两组摩擦片3和4压紧，离合器结合状态。电流切断时，磁力消失，依靠复位弹簧6将衔铁推开，使两组摩擦片松开，离合器分离状态。§17-7

磁粉离合器磁粉材料：铁钴镍、铁钴钒等合金粉，加入少量二硫化钼。

形状为球形或椭球形，颗粒直径为：20~70μm。优点：1)励磁电流I与转矩T呈线性关系、转矩调节简单而且精确，调节范围宽。2)可用作恒张力孔制，是造纸机、纺织机、印刷机、绕线机等的理想装置。

3)若将主动件固定，则可作制动器使用。缺点：相对而言比较笨重。4)操纵方便、离合平稳、工作可靠。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1（装在主动件上)、外环2（在从动件）、滚柱3（3-8个）、弹簧推杆4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。

一、滚柱式定向离合器§17-8定向离合器滚柱在弹簧推杆作用下处于半楔紧状态。1234结构：由内环、外环、楔块、支撑环、拉簧等零件组成。二、楔块式定向离合器优点：楔块曲率半径大，装入数量多，相同尺寸时传递的转矩更大。缺点：高速运转时有较大磨损，寿命较低。工作原理：内外环工作面都为圆形，整圈拉簧压着楔块始终与内环接触，并力图使楔块绕自身作逆时钟方向偏摆。当外环顺时钟方向旋转时，楔块克服弹簧力而作顺时钟方向摆动，从而在内外环间越楔越紧，离合器处于结合状态。反向时斜块松开而成分离状态。

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