機械設(shè)計-聯(lián)軸器

1、16-1 16-1 聯(lián)軸器聯(lián)軸器16-2 16-2 離合器離合器16-3 16-3 制動器制動器第十六章第十六章 聯(lián)軸器、聯(lián)軸器、離合器和制動器離合器和制動器聯(lián)軸器聯(lián)軸器 用來把兩軸聯(lián)接在一起，以傳遞運動與轉(zhuǎn)矩，用來把兩軸聯(lián)接在一起，以傳遞運動與轉(zhuǎn)矩，機器停止運轉(zhuǎn)后才能接合或分離的一種裝置。機器停止運轉(zhuǎn)后才能接合或分離的一種裝置。離合器離合器 在機器運轉(zhuǎn)過程中，可使兩軸隨時接合或分離在機器運轉(zhuǎn)過程中，可使兩軸隨時接合或分離的一種裝置。它可用來操縱機器傳動系統(tǒng)的斷續(xù)，的一種裝置。它可用來操縱機器傳動系統(tǒng)的斷續(xù)，以便進行變速及換向等。以便進行變速及換向等。制動器制動器 用來降低機械的運轉(zhuǎn)速度或迫使

2、機械停止運轉(zhuǎn)用來降低機械的運轉(zhuǎn)速度或迫使機械停止運轉(zhuǎn)的部件。的部件。16-1 16-1 聯(lián)軸器聯(lián)軸器一、性能要求一、性能要求 聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤聯(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)格的對中，而是存在著某種程度往不能保證嚴(yán)格的對中，而是存在著某種程度的相對位移。這就要求設(shè)計聯(lián)軸器時，要從結(jié)的相對位移。這就要求設(shè)計聯(lián)軸器時，要從結(jié)構(gòu)上采取各種不同的措施，使之具有適應(yīng)一定構(gòu)上采取各種不同的措施，使之具有適應(yīng)一定范圍的相對位移的性能。范圍的相對位移的性能。xyxy軸向位移x徑向位移y角位移綜合

3、位移x、y、二、聯(lián)軸器的分類二、聯(lián)軸器的分類聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器 剛性聯(lián)軸器不具有緩沖性和補償兩軸線相剛性聯(lián)軸器不具有緩沖性和補償兩軸線相對位移的能力，要求兩軸安裝嚴(yán)格對中。但結(jié)對位移的能力，要求兩軸安裝嚴(yán)格對中。但結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，裝拆、維護方便，能保構(gòu)簡單，制造成本低，裝拆、維護方便，能保證兩軸有較高的對中性，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，所以證兩軸有較高的對中性，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，所以應(yīng)用廣泛。應(yīng)用廣泛。 撓性聯(lián)軸器可分為有彈性元件撓性聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器可分為有彈性元件撓性聯(lián)軸器和無彈性元件撓性聯(lián)軸器。無彈性元件的只具和無彈性元件撓性聯(lián)軸器。無彈性元件的只具

4、有補償兩軸線相對位移的能力，但不能緩沖減有補償兩軸線相對位移的能力，但不能緩沖減振；有彈性元件的除具有補償兩軸線相對位移振；有彈性元件的除具有補償兩軸線相對位移的能力外，還具有緩沖和減振的作用。的能力外，還具有緩沖和減振的作用。三、常用聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)和特點三、常用聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)和特點1.1.凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器(a)(a)(b)(b)圖圖16-216-2凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器 凸緣聯(lián)軸器是應(yīng)用最廣的固定式剛性聯(lián)軸器。凸緣聯(lián)軸器是應(yīng)用最廣的固定式剛性聯(lián)軸器。如圖所示，它用螺栓將兩個半聯(lián)軸器的凸緣聯(lián)接起如圖所示，它用螺栓將兩個半聯(lián)軸器的凸緣聯(lián)接起來，以實現(xiàn)兩軸聯(lián)接。聯(lián)軸器中的螺栓可以用普通來，以實現(xiàn)兩軸聯(lián)接

5、。聯(lián)軸器中的螺栓可以用普通螺栓，也可以用鉸制孔螺栓。螺栓，也可以用鉸制孔螺栓。這種聯(lián)軸器有兩種主要的結(jié)構(gòu)型式：圖這種聯(lián)軸器有兩種主要的結(jié)構(gòu)型式：圖a a是有是有對中的對中的I I型凸緣聯(lián)軸器，靠凸肩和凹槽來實現(xiàn)兩軸同型凸緣聯(lián)軸器，靠凸肩和凹槽來實現(xiàn)兩軸同心。圖是心。圖是IIII型凸緣聯(lián)軸器，靠鉸制孔用螺栓來實現(xiàn)型凸緣聯(lián)軸器，靠鉸制孔用螺栓來實現(xiàn)兩軸同心。為安全起見，凸緣聯(lián)軸器的外圈還應(yīng)加兩軸同心。為安全起見，凸緣聯(lián)軸器的外圈還應(yīng)加上防護罩或?qū)⑼咕壷瞥奢喚壭褪健Ｖ圃焱咕壜?lián)軸器上防護罩或?qū)⑼咕壷瞥奢喚壭褪?。制造凸緣?lián)軸器時，應(yīng)準(zhǔn)確保持半聯(lián)軸器的凸緣端面與孔的軸線垂時，應(yīng)準(zhǔn)確保持半聯(lián)軸器的凸緣端面與

6、孔的軸線垂直，安裝時應(yīng)使兩軸精確同心。直，安裝時應(yīng)使兩軸精確同心。 2.2.滑塊聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：兩個端面開有徑向凹槽的半聯(lián)軸器，兩端各具：兩個端面開有徑向凹槽的半聯(lián)軸器，兩端各具有凸榫的中間滑塊，且兩端榫頭互相垂直，嵌入凹槽有凸榫的中間滑塊，且兩端榫頭互相垂直，嵌入凹槽中，構(gòu)成移動副。中，構(gòu)成移動副。工作原理工作原理：當(dāng)兩軸存在不對中和偏斜時，滑塊將在凹：當(dāng)兩軸存在不對中和偏斜時，滑塊將在凹槽內(nèi)滑動。槽內(nèi)滑動。優(yōu)缺點優(yōu)缺點：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易。滑塊因偏心產(chǎn)生離心：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易?；瑝K因偏心產(chǎn)生離心力和磨損，并給軸和軸承帶來附加動載荷。力和磨損，并給軸和軸承帶來附加動載荷。適用范圍

7、適用范圍：30, y0.04d30, y0.04d，v300 r/min v300 r/min y y3.3.套筒聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器這是一種結(jié)構(gòu)最簡單的固定式聯(lián)軸器（圖這是一種結(jié)構(gòu)最簡單的固定式聯(lián)軸器（圖19-419-4），這種聯(lián)軸器是一個圓柱形套筒，用兩個），這種聯(lián)軸器是一個圓柱形套筒，用兩個圓錐銷來傳遞轉(zhuǎn)矩。當(dāng)然也可以用兩個平鍵代替圓錐銷來傳遞轉(zhuǎn)矩。當(dāng)然也可以用兩個平鍵代替圓錐銷。其優(yōu)點是徑向尺寸小，結(jié)構(gòu)簡單。結(jié)構(gòu)圓錐銷。其優(yōu)點是徑向尺寸小，結(jié)構(gòu)簡單。結(jié)構(gòu)尺寸推薦：尺寸推薦：D=(1.5-2)dD=(1.5-2)d；L=(2.8-4)dL=(2.8-4)d。此種聯(lián)軸。此種聯(lián)軸器尚無標(biāo)準(zhǔn)，需要

8、自行設(shè)計，如機床上就經(jīng)常采器尚無標(biāo)準(zhǔn)，需要自行設(shè)計，如機床上就經(jīng)常采用這種聯(lián)軸器。用這種聯(lián)軸器。 4.4.萬向聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器雙萬向聯(lián)軸器示意圖雙萬向聯(lián)軸器示意圖作用作用：用于傳遞兩相交軸之間的動力和運動，而且：用于傳遞兩相交軸之間的動力和運動，而且在傳動過程中，兩軸之間的夾角還可以改變。在傳動過程中，兩軸之間的夾角還可以改變。應(yīng)用應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于汽車、機床等機械傳動系統(tǒng)中。：廣泛應(yīng)用于汽車、機床等機械傳動系統(tǒng)中。1 1）單萬向聯(lián)軸器）單萬向聯(lián)軸器2 2）雙萬向鉸鏈機構(gòu)）雙萬向鉸鏈機構(gòu)將兩個單萬向鉸鏈機構(gòu)串聯(lián)，構(gòu)成雙萬向鉸鏈機構(gòu)。將兩個單萬向鉸鏈機構(gòu)串聯(lián)，構(gòu)成雙萬向鉸鏈機構(gòu)。安裝要求：安裝要求

9、：主動、從動、中間三軸共面；主動、從動、中間三軸共面；主動軸、從動軸的軸線與中間軸的軸線之間的夾主動軸、從動軸的軸線與中間軸的軸線之間的夾 角應(yīng)相等；角應(yīng)相等；中間軸兩端的叉面應(yīng)在同一平面內(nèi)。中間軸兩端的叉面應(yīng)在同一平面內(nèi)。C2121C3 3）小型雙萬向聯(lián)軸器）小型雙萬向聯(lián)軸器 結(jié)構(gòu)如圖所示，通常采用合金鋼制造。結(jié)構(gòu)如圖所示，通常采用合金鋼制造。AAA-AAAAA5. 5. 彈性套柱銷聯(lián)彈性套柱銷聯(lián)軸器軸器6. 6. 彈性柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器四、聯(lián)軸器的選擇四、聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器大都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，可直接選用。聯(lián)軸器大都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，可直接選用。1.1.工作條件工作條件=選類型選類型 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)

10、矩2. 2. 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 軸徑軸徑=確定型號與規(guī)格確定型號與規(guī)格計算轉(zhuǎn)矩：計算轉(zhuǎn)矩： T Tc c=K=KA AT TK KA A為工況系數(shù)；為工況系數(shù)；T T為名義轉(zhuǎn)矩；為名義轉(zhuǎn)矩；表表17-1 工作情況系數(shù)工作情況系數(shù)KA工工 作作 機機 原動機為電動機時原動機為電動機時發(fā)電機、小型通風(fēng)機、小型離心機發(fā)電機、小型通風(fēng)機、小型離心機 1.3透平壓縮機、木工機械、輸送機透平壓縮機、木工機械、輸送機 1.5攪拌機、增壓機、有飛輪的壓縮機攪拌機、增壓機、有飛輪的壓縮機 1.7織布機、水泥攪拌機、拖拉機織布機、水泥攪拌機、拖拉機 1.9挖掘機、起重機、碎石機、造紙機械挖掘機、起重機、碎石機、造紙機械

11、2.3例例 19-l19-l電動機經(jīng)減速器拖動水泥攪拌機工作。電動機經(jīng)減速器拖動水泥攪拌機工作。已知電動機的功率已知電動機的功率P P11 kW11 kW，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速n n970970 r/min r/min，電動機軸的直徑和減速器輸入軸的直徑均為電動機軸的直徑和減速器輸入軸的直徑均為 42 42 mmmm，試選擇電動機與減速器之間的聯(lián)軸器。，試選擇電動機與減速器之間的聯(lián)軸器。解：（解：（1 1）選擇類型：為了緩和沖擊和減輕振動，）選擇類型：為了緩和沖擊和減輕振動，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。1195509550970PTn108108 NmNm（2 2）求計算轉(zhuǎn)矩）求計算轉(zhuǎn)矩

12、 由表由表 19-119-1查得，工作機為水泥攪拌機時工作查得，工作機為水泥攪拌機時工作情況系數(shù)情況系數(shù)K KA A=1.9=1.9，故計算轉(zhuǎn)矩，故計算轉(zhuǎn)矩1.9108205cATK TNm 由設(shè)計手冊中選取彈性套柱銷聯(lián)軸器由設(shè)計手冊中選取彈性套柱銷聯(lián)軸器TL 6TL 6。它。它的公稱扭矩（即許用轉(zhuǎn)矩）為的公稱扭矩（即許用轉(zhuǎn)矩）為 250 Nm250 Nm，半聯(lián)軸，半聯(lián)軸器材料為鋼時，許用轉(zhuǎn)速為器材料為鋼時，許用轉(zhuǎn)速為 3800 r/min3800 r/min，允許的，允許的軸孔直徑在軸孔直徑在32-42 mm32-42 mm之間。以上數(shù)據(jù)均能滿足本題之間。以上數(shù)據(jù)均能滿足本題的要求，故合用。

13、的要求，故合用。 （3 3）確定型號）確定型號16-2 16-2 離合器離合器一、性能要求一、性能要求 分離、接合迅速，平穩(wěn)無沖擊，分離徹底，動作準(zhǔn)確可分離、接合迅速，平穩(wěn)無沖擊，分離徹底，動作準(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，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；接合元件耐磨性好，使用壽命長，散熱條件好；效率高；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。操縱方便省力，制造容易，調(diào)整維修方便。二、分類二、分類 按其工作原理可分為嵌入式、摩擦式兩類；按其工作原理可分為嵌入式、摩擦式兩類； 按離合控制方法不同，可分

14、為操縱式和自動式兩類；按離合控制方法不同，可分為操縱式和自動式兩類； 按操縱方式分有機械離合器、電磁離合器、液壓離合按操縱方式分有機械離合器、電磁離合器、液壓離合器和氣壓離合器等；器和氣壓離合器等； 可自動離合的離合器有超越離合器、離心離合器和安可自動離合的離合器有超越離合器、離心離合器和安全離合器等，它們能在特定條件下，自動地接合或分離。全離合器等，它們能在特定條件下，自動地接合或分離。三、三、 常用離合器的結(jié)構(gòu)和特點常用離合器的結(jié)構(gòu)和特點1.1.牙嵌式離合器牙嵌式離合器結(jié)構(gòu)：由端面帶牙的固定套筒、活動套筒、對中環(huán)組成。結(jié)構(gòu)：由端面帶牙的固定套筒、活動套筒、對中環(huán)組成。 固定套筒固定套筒活動

15、套筒活動套筒滑環(huán)滑環(huán)對中環(huán)對中環(huán)工作原理：工作原理： 利用操縱桿移動滑環(huán)，實現(xiàn)兩套筒的結(jié)合與分離。利用操縱桿移動滑環(huán)，實現(xiàn)兩套筒的結(jié)合與分離。 2.2.摩擦離合器摩擦離合器1231）單片式圓盤摩擦離合器）單片式圓盤摩擦離合器結(jié)構(gòu)：由固定圓盤結(jié)構(gòu)：由固定圓盤1、活動圓盤、活動圓盤2、滑環(huán)組成。、滑環(huán)組成。 工作原理：移動滑環(huán)，可實現(xiàn)兩圓盤的結(jié)合與分離，靠摩工作原理：移動滑環(huán)，可實現(xiàn)兩圓盤的結(jié)合與分離，靠摩擦力帶動從動軸轉(zhuǎn)動。擦力帶動從動軸轉(zhuǎn)動。 缺點缺點：結(jié)合過程中不可避免出現(xiàn)打滑，：結(jié)合過程中不可避免出現(xiàn)打滑，引起磨損和發(fā)熱；引起磨損和發(fā)熱； 2.過載時打滑，起保護作用；過載時打滑，起保護作用

16、； 3.結(jié)合平穩(wěn)、沖擊和振動小。結(jié)合平穩(wěn)、沖擊和振動小。優(yōu)點優(yōu)點： 1.在任何轉(zhuǎn)速條件下兩軸都可在任何轉(zhuǎn)速條件下兩軸都可以進行結(jié)合；以進行結(jié)合；FaRf213Fa主動摩擦片主動摩擦片杠桿杠桿滑環(huán)滑環(huán)調(diào)整螺母調(diào)整螺母被動摩擦片被動摩擦片2 2）多片式圓盤摩）多片式圓盤摩擦離合器擦離合器結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點：多個摩擦片疊加在多個摩擦片疊加在一起；一起；工作原理工作原理：移動：移動滑環(huán)，通過杠桿滑環(huán)，通過杠桿作用，壓緊或放作用，壓緊或放松磨擦片，來實松磨擦片，來實現(xiàn)兩軸的結(jié)合與現(xiàn)兩軸的結(jié)合與分離。分離。 3. 3. 滾柱超越離合器滾柱超越離合器 當(dāng)外環(huán)反向轉(zhuǎn)動時，則帶當(dāng)外環(huán)反向轉(zhuǎn)動時，則帶動滾柱克服彈簧

17、力而滾到楔形動滾柱克服彈簧力而滾到楔形空間的寬敞位置，離合器處于空間的寬敞位置，離合器處于分離狀態(tài)。分離狀態(tài)。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：由星輪、外環(huán)、滾柱、彈簧推桿等零件組成。：由星輪、外環(huán)、滾柱、彈簧推桿等零件組成。工作原理工作原理： 當(dāng)外環(huán)逆時鐘轉(zhuǎn)動時，以摩當(dāng)外環(huán)逆時鐘轉(zhuǎn)動時，以摩擦力帶動滾柱向前滾動，進一擦力帶動滾柱向前滾動，進一步楔緊內(nèi)外接觸面，從而驅(qū)動步楔緊內(nèi)外接觸面，從而驅(qū)動星輪一起旋轉(zhuǎn)。星輪一起旋轉(zhuǎn)。 滾柱在彈簧推桿作用下處于半楔緊狀態(tài)。滾柱在彈簧推桿作用下處于半楔緊狀態(tài)。16-316-3 制動器制動器 利用摩擦力矩來消耗機器運動部件的動能，從而實現(xiàn)制利用摩擦力矩來消耗機器運動部件的動能，從而實

18、現(xiàn)制動的。其動作迅速，可靠；其摩擦副耐磨，易散熱。動的。其動作迅速，可靠；其摩擦副耐磨，易散熱。 按照制動零件的結(jié)構(gòu)特征分：有帶式、塊式、盤式等型按照制動零件的結(jié)構(gòu)特征分：有帶式、塊式、盤式等型式的制動器。式的制動器。 按機構(gòu)不工作時制動零件所處狀態(tài)分：有常閉式和常開按機構(gòu)不工作時制動零件所處狀態(tài)分：有常閉式和常開式兩種制動器；前者經(jīng)常處于緊閘狀態(tài)，要加外力才能解除式兩種制動器；前者經(jīng)常處于緊閘狀態(tài)，要加外力才能解除制動作用，例如提升機構(gòu)中的制動器；后者經(jīng)常處于松閘狀制動作用，例如提升機構(gòu)中的制動器；后者經(jīng)常處于松閘狀態(tài)，必須施加外力才能實現(xiàn)制動，例如多數(shù)車輛中的制動器。態(tài)，必須施加外力才能實現(xiàn)制動，例如多數(shù)車輛中的制