机械设计基础第十六章联轴器-离合器-制动器课件

第十六章联轴器离合器制动器联轴器用来把两轴联接在一起，以传递运动与转矩，机器停止运转后才能接合或分离的一种装置。离合器在机器运转过程中，可使两轴随时接合或分离的一种装置。它可用来操纵机器传动系统的断续，以便进行变速及换向等。联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。

§16—1联轴器

一.联轴器的种类

被联接两轴间的各种相对位移无补偿能力，故对两轴对中性的要求高。当两轴有相对位移时，会在结构内引起附加载荷。这类联轴器的结构比较简单。联轴器的分类固定式联轴器

可移式联轴器刚性可移式联轴器：利用联轴器工作零件间的间隙和结构特性来补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。弹性可移式联轴器：利用联轴器中的弹性元件的变形，来补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。对被联接两轴间的各种相对位移有补偿能力，进一步分为：

二.固定式联轴器套筒联轴器凸缘联轴器夹壳联轴器十字滑块联轴器

十字滑块联轴器

运动三.可移式联轴器齿式联轴器

齿式联轴器滑块联轴器

万向联轴器

结构运动演示

结构

工程案例实物十字轴式刚性万向节为汽车上广泛使用的不等速万向节，允许相邻两轴的最大交角为15゜～20゜。十字轴式万向节由一个十字轴，两个万向节叉和四个滚针轴承等组成。两万向节叉上的孔分别套在十字轴的两对轴颈上。这样当主动轴转动时，从动轴既可随之转动，又可绕十字轴中心在任意方向摆动。在十字轴轴颈和万向节叉孔间装有滚针轴承5，滚针轴承外圈靠卡环轴向定位。1-轴承盖；2、6-万向节叉；3-油嘴；4-十字轴；5-安全阀；7-油封；8-滚针；9-套筒

1.十字轴式刚性万向节构造:为了润滑轴承，十字轴上一般安有注油嘴并有油路通向轴颈。润滑油可从注油嘴注到十字轴轴颈的滚针轴承处。2.球笼式等速万向节

(1)结构

如图所示，星形套7与主动轴1用花键固接在一起，星形套外表面有六条弧形凹槽滚道，球形壳8的内表面有相应的六条凹槽，六个钢球分别装在各条凹槽中，由球笼4使其保持在同一平面内。动力由主动轴1、钢球6、球形壳8输出。1-主动轴；2-钢带箍；3-外罩；4-保持架（球笼）；6-钢球；7-星形套（内滚道）；

8-球型壳（外滚道）；9-卡环

A-外滚道中心；B-内滚道中心；C-钢球中心

(2)特点：球笼式万向节工作时六个钢球都参入传力，故承载能力强、磨损小、寿命长。它被广泛应用于各种型号的转向驱动桥和独立悬架的驱动桥。

弹性套柱销联轴器

弹性套柱销联轴器弹性柱销联轴器

弹性柱销联轴器梅花形弹性联轴器（见教材271页图16-9）轮胎联轴器膜片联轴器星形弹性联轴器五.联轴器的选择1.类型选择（1）两轴.对中情况：严格对中--------固定式联轴器不能保证严格对中或工作时会发生位移-------可移式联轴器弹性联轴器（2）载荷情况载荷平稳或变动不大-----------刚性联轴器经常起动制动或载荷变化大---------弹性联轴器（3）速度情况：工作转速<联轴器许用转速低速----------刚性联轴器高速----------弹性联轴器（4）环境情况环境温度低（<-20°c）或高（>45°c)不宜选用具有橡胶或尼龙作弹性元件的联轴器；考虑安装尺寸2.尺寸选择据被联接轴的直径，转速，计算转矩选择（见教材267页）

一、离合器的分类作用：离合器用来联接两根轴，使之一起转动并传递转矩，在工作中主、从动部分可分离可接合。

按其工作原理可分为啮合式：利用牙齿啮合传递转矩，可保证两轴同步运转，但只能在低速或停车时进行离合摩擦式：利用工作表面的摩擦传递扭矩，能在任何转速下离合，有过载保护但不能保证两轴同步运转

按离合控制方法不同，可分为操纵式和自动式两类；

按操纵方式分有机械操纵式、电磁操纵式、液压操纵式和气压操纵式等；

可自动离合的离合器有超越离合器、离心离合器和安全离合器等，它们能在特定条件下，自动地接合或分离。§16—2离合器对离合器的基本要求

分离、接合迅速，平稳无冲击，分离彻底，动作准确可靠；

结构简单，重量轻，惯性小，外形尺寸小，工作安全，效率高；

接合元件耐磨性好，使用寿命长，散热条件好；

操纵方便省力，制造容易，调整维修方便。二、牙嵌离台器单圆盘摩擦离合器多圆盘摩擦离合器三、摩擦离合器电磁摩擦离合器膜片弹簧离合器膜片弹簧离合器盖压盘从动盘三、磁粉离合器磁粉离合器的工作原理如图17-15a所示，主动轴与轮芯1固定联接，在轮芯外缘的槽内绕有环形激磁线圈2，从动外轮鼓4与轮芯间形成的气隙中填入了导磁率高的铁粉混合物3。当线圈通电时，将形成一个经主动壳体、间隙、环形从动件中而闭合的磁通，铁粉被磁场化形成磁粉链。当主动件旋转时，由于磁粉的剪切阻力带动外鼓轮从而传递转矩。当断电时，铁粉处于自由松散状态，离合器即被分离。磁粉离合器的主要特点有：（1）励磁电流I与转矩T间呈线性关系，所以转矩控制方便、精度高，调节范围宽；（2）可实现恒张力控制，为一些有特殊要求的场合提供恒张力；（3）过载时磁粉层打滑，可以起到过载保护作用；（4）可用作制动器。四、定向离合器

定向离合器只能传递单向转矩，反向时能自动分离。锯齿形牙嵌离合器就是一种定向离合器，它只能单方向传递转矩，反向时会自动分离。图12-14所示为摩擦式定向离合器，它主要是由星轮1、外圈2、弹簧顶杆4和滚柱3组成。弹簧的作用是将滚柱压向星轮的楔形槽内，使滚柱与星轮、外圈相接触。设离合器以图示转向转动，当外圈的转速大于内圈时，由于摩擦力的作用使滚柱滑出楔形槽，这时离合器呈分离状态；当外圈转速小于内圈时，或外圈反转时，由于摩擦力和弹簧的共同作用，使滚柱滑入楔形槽内，这时离合器呈闭合状态。因此这种离合器也称为超越离合器。§16—3制动器

制动器与联轴器、离合器不同，它是利用摩擦力矩来消耗机器运动部件的动能，从而实现制动的。其动作迅速，可靠；其摩擦副耐磨，易散热。按照制动零件的结构特征分：块式、盘式等型式的制动器。按机构不工作时制动零件所处状态分：有常闭式和常开式两种制动器；前者经常处于紧闸状态，要加外力才能解除制动作用，例如提升机构中的制动器；后者经常处于松闸状态，必须施加外力才能实现制动，例如多数车辆中的制动器。按照控制方式分：自动式和操纵式两类；前者如各类常闭式制动器；后者包括用人力、液压、气动及电磁来操纵的制动器。制动器通常装在机构中转速较高的轴上，这样所需制动力矩和制动器尺寸可以小一些。1、块式制动器

2、内张蹄式制动器

1.制动踏板2.推杆3.主缸活塞4.制动主缸5.油管6.制动轮缸7.轮缸活塞8.制动鼓9.摩擦片10.制动蹄11.制动底板12.支承销13.制动蹄回位弹簧3、盘式制动器

一．弹簧的功用

弹簧是一种弹性的元件，它具有刚度小、变形大、在载荷作用下易产生较大弹性变形等特点，在各类机械中应用十分广泛。弹簧的主要功用有：控制机构的运动或零件的位置缓冲和减振储存能量、测力第十七章弹簧二．弹簧的分类按弹簧承受的载荷分：拉伸弹簧压缩弹簧扭转弹簧弯曲弹簧按照弹簧的形状分：螺旋弹簧是用弹簧丝卷绕制成的，由于制造简便，所以应用最广。在一般机械中，最常用的是圆柱螺旋弹簧。螺旋弹簧碟形弹簧板簧盘簧异型弹簧环形弹簧各类弹簧按照承受载荷的循环次数NⅠ类弹簧（N>106）:内燃机气门弹簧；电磁制动器弹簧Ⅱ类弹簧（N=103---105）：调速器弹簧；安全阀弹簧，一般车辆弹簧Ⅲ类弹簧（N<103和受静载）：摩擦式安全离合器弹簧名称

图说明拉伸弹簧

承受拉力压缩弹簧

承受压力圆锥螺旋弹簧

承受压力扭转弹簧

承受扭矩涡卷弹簧弯曲弹簧

碟形弹簧

承受压力环形弹簧

板弹簧

承受弯距三．弹簧的制造卷制→挂钩制作或端面圈精加工→热处理→工艺试验及强压处理。螺旋弹簧的制造工艺包括：详细介绍四．弹簧的材料为了使弹簧能够可靠地工作，弹簧材料必须具有高的弹性极限和疲劳极限，同时应具有足够的韧性和塑性，以及良好的可热处理性。1．常用弹簧钢2．材料选择许用应力选择弹簧材料时，应考虑其用途、使用条件(载荷性质、大小及循环特性、工作持续时间、工作温度等)以及加工、热处理和经济性等因素。碳素弹簧钢(如65、70钢)：价格便宜、来源方