第十四章 聯(lián)軸器和離合器

1、第十四章 聯(lián)軸器和離合器 14-0 概 述 14-1 聯(lián)軸器 14-2 離合器 14-3 制動(dòng)器 主講主講：胡昌軍胡昌軍 主講：胡昌 軍 14-0概述 14-0 概 述 聯(lián)軸器和離合器是機(jī)械裝置中常用的部件，它們主要用于軸與軸的聯(lián)接， 以傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，也可用作安全裝置。大致有以下類型： 聯(lián)軸器用于將兩軸聯(lián)接在一起，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離，只有在機(jī) 器停車時(shí)才可使兩軸分離； 離合器在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，可使兩軸隨時(shí)接合或分離的一種裝置。它 可用來操縱機(jī)器傳動(dòng)的斷續(xù)，以便進(jìn)行變速或換向； 安全聯(lián)軸器與離合器機(jī)器工作時(shí)，若轉(zhuǎn)矩超過規(guī)定值，即可自行斷開 或打滑，以保證機(jī)器中的主要零件不因過載而損壞； 特

2、殊功用的聯(lián)軸器與離合器用于某些特殊要求處，如：在一定的回轉(zhuǎn) 方向或達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，聯(lián)軸器或離合器即可自動(dòng)接合或分離等； 聯(lián)軸器和離合器種類繁多，在選用標(biāo)準(zhǔn)件或自行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮：傳遞轉(zhuǎn) 矩大小、轉(zhuǎn)速高低、扭轉(zhuǎn)剛度變化、體積大小、緩沖吸振能力等因素。 主講：胡昌 軍 14-1聯(lián)軸器1 14-1 聯(lián)軸器 聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形以及溫度 變化的影響等，往往不能保證嚴(yán)格的對(duì)中，而存在著某種程度的相對(duì)位移。 x y x y 軸向位移x徑向位移y 角位移 綜合位移x、y、 一、聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸的相對(duì)位移 這就要求設(shè)計(jì)聯(lián)軸器時(shí)，從結(jié)構(gòu)上采取措施，使之能夠適應(yīng)一定范圍 的相對(duì)位移。

3、主講：胡昌 軍 被聯(lián)接兩軸間的各種相對(duì)位移無補(bǔ)償能力，故對(duì)兩軸 對(duì)中性的要求高。當(dāng)兩軸有相對(duì)位移時(shí)，會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)引起附加載荷。這類 聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)比較簡單。 聯(lián)軸器2 二、聯(lián)軸器的分類 剛性聯(lián)軸器 撓性聯(lián)軸器 無彈性元件撓性聯(lián)軸器：靠元件之間構(gòu)成的可動(dòng)聯(lián)接補(bǔ)償兩軸的相對(duì) 位移。但因無彈性元件，故不能緩沖減振。 有彈性元件撓性聯(lián)軸器：靠聯(lián)軸器中的彈性元件，補(bǔ)償兩軸間的相對(duì) 位移，同時(shí)具有緩沖減振的能力。彈性元件所能儲(chǔ)蓄的能量越多，則聯(lián)軸 器的減振能力越強(qiáng)。這類聯(lián)軸器的品種多，應(yīng)用廣泛。 對(duì)被聯(lián)接兩軸間的各種相對(duì)位移有補(bǔ)償能力，分為： 聯(lián)軸器 虛擬現(xiàn)實(shí)中的聯(lián)軸器 聯(lián)軸器的具體分類如下所示（見表141）

4、 主講：胡昌 軍 聯(lián)軸器3 凸緣聯(lián)軸器 套筒聯(lián)軸器 夾殼聯(lián)軸器 剛性聯(lián)軸器 撓性聯(lián)軸器 無彈性元件撓性聯(lián)軸器： 彈性聯(lián)軸器： 齒式聯(lián)軸器 滾子鏈聯(lián)軸器 滑塊聯(lián)軸器 萬向聯(lián)軸器 金屬彈性元件 非金屬彈性元件 （有彈性元件撓性聯(lián)軸器） 蛇形彈簧聯(lián)軸器 徑向簧片聯(lián)軸器 彈性套柱銷聯(lián)軸器 彈性柱銷聯(lián)軸器 彈性柱銷齒式聯(lián)軸器 芯形彈性聯(lián)軸器 輪胎聯(lián)軸器 梅花形彈性聯(lián)軸器等 聯(lián)軸器 主講：胡昌 軍 聯(lián)軸器4 大多數(shù)聯(lián)軸器已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化或規(guī)格化，一般機(jī)械設(shè)計(jì)者的任務(wù)是選用聯(lián) 軸器，選用的基本步驟為： 選擇聯(lián)軸器的類型 計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 進(jìn)行必要的承載能力校核 規(guī)定部件相應(yīng)的安裝精度 協(xié)調(diào)軸孔直徑 校核最大轉(zhuǎn)

5、矩 確定聯(lián)軸器的型號(hào) 三、聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器 主講：胡昌 軍 聯(lián)軸器5 選擇聯(lián)軸器的類型 應(yīng)全面了解工作載荷的大小和性質(zhì)、轉(zhuǎn)速高低、工作環(huán)境等，結(jié)合 常用聯(lián)軸器的性能、應(yīng)用范圍及使用場(chǎng)合選擇聯(lián)軸器的類型。 低速、剛性大的短軸可選用剛性聯(lián)軸器； 低速、剛性小的長軸可選用無彈元件撓性聯(lián)軸器； 傳遞轉(zhuǎn)矩較大的重型機(jī)械選用齒式聯(lián)軸器； 對(duì)于高速、有振動(dòng)和沖擊的機(jī)械，選用彈性元件撓性聯(lián)軸器； 軸線位置有較大變動(dòng)的兩軸，應(yīng)選用萬向聯(lián)軸器； 有安全保護(hù)要求的軸，選用安全聯(lián)軸器。 計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 TKTc A KA工作情況系數(shù)，見表142。 式中：T聯(lián)軸器所傳遞的名義轉(zhuǎn)矩。 聯(lián)軸器 主講：胡昌 軍 聯(lián)

6、軸器6 規(guī)定部件相應(yīng)的安裝精度 進(jìn)行必要的校核 確定聯(lián)軸器的型號(hào) 按Tca T，由聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)確定聯(lián)軸器型號(hào)，T為聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩。 校核最大轉(zhuǎn)速 被聯(lián)接軸的轉(zhuǎn)速n，不應(yīng)超過聯(lián)軸器許用的最高轉(zhuǎn)速nmax，即： nnmax 協(xié)調(diào)軸孔直徑 被聯(lián)接兩軸的直徑和形狀（圓柱或圓錐）均可以不同，但必須使直徑在 所選聯(lián)軸器型號(hào)規(guī)定的范圍內(nèi)，形狀也應(yīng)滿足相應(yīng)要求。 聯(lián)軸器允許軸的相對(duì)位移偏差是有一定范圍的，因此，必須保證軸及相 應(yīng)部件的安裝精度。 聯(lián)軸器除了要滿足轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的要求外，必要時(shí)還應(yīng)對(duì)聯(lián)軸器中的零件 進(jìn)行承載能力校核，如對(duì)非金屬元件的許用溫度校核等。 聯(lián)軸器 主講：胡昌 軍 剛性聯(lián)軸器 剛性聯(lián)軸器 凸

7、緣聯(lián)軸器 套筒聯(lián)軸器 夾殼聯(lián)軸器 四、常用的聯(lián)軸器 主講：胡昌 軍 無彈性件撓性聯(lián)軸器 無彈性元件撓性聯(lián)軸器 十字滑塊聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器 萬向聯(lián)軸器齒式聯(lián)軸器滾子鏈聯(lián)軸器 主講：胡昌 軍 有彈性件撓性聯(lián)軸器1 有彈性元件撓性聯(lián)軸器 蛇形彈簧聯(lián)軸器 徑向簧片聯(lián)軸器 彈性套柱銷聯(lián)軸器 彈性柱銷聯(lián)軸器 主講：胡昌 軍 有彈性件撓性聯(lián)軸器2 有彈性元件撓性聯(lián)軸器 梅花形彈性聯(lián)軸器 輪胎聯(lián)軸器 膜片聯(lián)軸器 星形彈性聯(lián)軸器 芯形彈性聯(lián)軸器 主講：胡昌 軍 14-2離合器1 一、離合器的分類 作用：離合器用來聯(lián)接兩根軸，使它們一起轉(zhuǎn)動(dòng)并傳遞轉(zhuǎn)矩，在工作 中主、從動(dòng)部分可隨時(shí)分離或接合。 14-2 離合器 自動(dòng)

8、離合器能在特定條件下，自動(dòng)地接合或分離。 二、對(duì)離合器的基本要求 分離、接合迅速，平穩(wěn)無沖擊，分離徹底，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠； 結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，慣性小，外形尺寸小，工作安全，效率高； 操縱式離合器 自動(dòng)式離合器 機(jī)械離合器 氣壓離合器 液壓離合器 電磁離合器 超越離合器 離心離合器 安全離合器 嚙合式 摩擦式 牙嵌式、齒式等 圓盤、圓錐、彈簧等 靠兩軸的相對(duì)正反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)結(jié)合和分離。 靠離心力的大小自動(dòng)實(shí)現(xiàn)結(jié)合和分離。 當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩過大時(shí)，兩軸自動(dòng)分離。 主講：胡昌 軍 離合器2 三、離合器的選用 嵌入式離合器的結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸較小，兩軸間的聯(lián)接無相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 一般適用于低速接合，轉(zhuǎn)矩不大的場(chǎng)合； 離合

9、器 摩擦式離合器可在任何轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)兩軸的接合或分離；接合過程平穩(wěn)， 沖擊振動(dòng)較?。豢捎羞^載保護(hù)作用。但尺寸較大，在接合或分離過程中要產(chǎn) 生滑動(dòng)摩擦，故發(fā)熱量大，磨損也較大。 電磁摩擦離合器可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱，動(dòng)作迅速，沒有不平衡的軸向力， 因而在數(shù)控機(jī)床等機(jī)械中獲得了廣泛的應(yīng)用。 牙嵌離臺(tái)器單圓盤摩擦離合器 多圓盤摩擦離合器 二、離合器簡介 電磁摩擦離合器 接合元件耐磨性好，使用壽命長，散熱條件好； 操縱方便省力，制造容易，調(diào)整維修方便。 主講：胡昌 軍 離合器3 特殊功用及特殊結(jié)構(gòu)的聯(lián)軸器及離合器 一、超越離合器 爪輪 套筒滾柱彈簧頂桿當(dāng)爪輪為主動(dòng)輪并作順時(shí)針回轉(zhuǎn)時(shí)， 滾柱將被摩擦力轉(zhuǎn)動(dòng)而滾向

10、空隙的收縮部 分，并楔緊在爪輪和套筒間，使套筒隨爪 輪一同回轉(zhuǎn)，離合器即進(jìn)入接合狀態(tài)。 當(dāng)爪輪反向回轉(zhuǎn)時(shí)，滾柱即被滾到空 隙的寬敞部分，這時(shí)離合器即處于分離狀 態(tài)。因而定向離合器只能傳遞單方向的轉(zhuǎn) 矩，可在機(jī)械中用來防止逆轉(zhuǎn)及完成單向 傳動(dòng)。 主講：胡昌 軍 離合器4 二、離心離合器 如圖所示為開式離心離合器的工作原理圖，在兩個(gè)拉伸螺旋彈簧的 彈力作用下，主動(dòng)部分的一對(duì)閘塊與從動(dòng)部分的鼓輪脫開；當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到 某一數(shù)值后，離心力增加到能克服彈簧拉力時(shí)，便使閘塊繞其支點(diǎn)向外 擺動(dòng)與從動(dòng)鼓輪壓緊，離合器即進(jìn)入接合狀態(tài)。當(dāng)接合面上產(chǎn)生的摩擦 力矩足夠大時(shí)，主、從動(dòng)軸即一起轉(zhuǎn)動(dòng) 特殊功用及特殊結(jié)構(gòu)的聯(lián)軸器

11、及離合器 主講：胡昌 軍 離合器 5 特殊功用及特殊結(jié)構(gòu)的聯(lián)軸器及離合器 三、電磁粉末離合器 如圖所示為電磁粉末離合器的原理圖。金 屬外筒為從動(dòng)件，嵌有環(huán)形勵(lì)磁線圈的電磁鐵 與主動(dòng)軸聯(lián)接，金屬外筒與電磁鐵間留有少量 間隙，內(nèi)裝適量的鐵和石墨粉末。 當(dāng)勵(lì)磁線圈中無電流時(shí)，散砂似的粉末不 阻礙主、從動(dòng)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，離合器處于 分離狀態(tài)； 當(dāng)通入電流時(shí)，電磁粉末即在磁場(chǎng)作用下 被吸引而聚集，從而將主、從動(dòng)件聯(lián)系起來， 離合器即接合。 這種離合器在過載滑動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高溫。 當(dāng)溫度超過電磁粉末的居里點(diǎn)時(shí)，則磁性消失， 離合器即分離，從而可以起到保安的作用。 金屬外筒 鐵和石墨粉 勵(lì)磁線圈 電磁鐵 主

12、講：胡昌 軍 安全聯(lián)軸器離合器1 安全聯(lián)軸器及安全離合器 作用：當(dāng)工作轉(zhuǎn)矩超過機(jī)器允許的極限轉(zhuǎn)矩時(shí)，聯(lián)接件將發(fā)生折斷、脫開或 打滑，從而使從動(dòng)軸自動(dòng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，以保護(hù)機(jī)器中的重要零件不致?lián)p 壞。 一、剪切銷安全聯(lián)軸器 區(qū)分：安全聯(lián)軸器斷開聯(lián)接后不能自動(dòng)恢復(fù)工作能力，用于很少過載處； 安全離合器斷開聯(lián)接后能夠自動(dòng)恢復(fù)工作能力，用于經(jīng)常過載處； 雙剪式 銷釘裝在經(jīng)過淬火的鋼套內(nèi)，過載時(shí)即被剪斷。 單剪式 主講：胡昌 軍 安全聯(lián)軸器離合 器2 轉(zhuǎn) 動(dòng) 方 向 二、滾珠安全離合器 安全聯(lián)軸器及安全離合器 主動(dòng)齒輪傳來的轉(zhuǎn)矩通過滾珠、從動(dòng)盤、外套筒而傳給從動(dòng)軸。當(dāng)轉(zhuǎn)矩 超過許用值時(shí)，彈簧被過大的軸向分力壓縮，使從動(dòng)盤向右移動(dòng)，原來交錯(cuò) 壓緊的滾珠因被放松而相互滑動(dòng)，此時(shí)主動(dòng)齒輪空轉(zhuǎn)，從動(dòng)軸即停止轉(zhuǎn)動(dòng)。 當(dāng)載荷恢復(fù)正常時(shí)，又可重新傳遞轉(zhuǎn)矩。彈簧壓力的大小可用螺母來調(diào)節(jié)。 從動(dòng)盤 外套筒 彈簧 調(diào)節(jié)螺母主動(dòng)齒輪 主講：胡昌 軍 14-3制動(dòng)器1 14-3 制動(dòng)器 制動(dòng)器是用來制動(dòng)、減速及限速的裝置。 一、概述 主要由制動(dòng)架、摩擦元件和驅(qū)動(dòng)裝置組成。 制動(dòng)器通常應(yīng)裝在高速軸上，以便減小所需的制動(dòng)力矩和制動(dòng)器的尺寸。 二、制動(dòng)器的分