聯(lián)軸器離合器

1、11. 聯(lián)軸器、離合器和彈簧1、教學目的：了解聯(lián)軸器、離合器工作原理，掌握常用聯(lián)軸器、離合器、彈簧的選用方法2、重點與難點：重點：聯(lián)軸器、離合器的工作原理及應用難點：聯(lián)軸器、離合器工作原理3、教學手段與方法：多媒體4、教學時間：2學時一、聯(lián)軸器一）聯(lián)軸器的功用：聯(lián)軸器與離合器的功用是將軸與軸（或軸與旋轉零件）聯(lián)成一體，使其一同運轉，并將一軸轉矩傳遞給另一軸，聯(lián)軸器在運轉時，兩軸不能分離，必須停車后，經過拆卸才能分離。離合器在運轉或停車后，不用拆卸，兩軸便能分離。聯(lián)軸器與離合器都是由若干零件組成的通用部件。二）聯(lián)軸器的分類：如果聯(lián)軸器的中間聯(lián)接件是剛性的，便稱這類聯(lián)軸器為剛性聯(lián)軸器；如果中間聯(lián)接

2、件是彈性的，便稱這類聯(lián)軸器為彈性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器又按有無補償兩軸軸線間相對偏移能力分為兩類，沒有補償能力的聯(lián)軸器稱為固定式聯(lián)軸器，有補償能力的聯(lián)軸器，稱為可移式聯(lián)軸器。聯(lián)軸器已標準化，它的主要性能參數(shù)為：標志傳遞能力的公稱傳矩，許用轉速，被聯(lián)接兩軸的直徑范圍和標志補償能力的偏移補償。使用時，只需按要求直接選用。三）常用聯(lián)軸器類型1剛性聯(lián)軸器常用的剛性聯(lián)軸器有套筒聯(lián)軸器和凸緣聯(lián)軸器等。（1）套筒聯(lián)軸器如圖11.2所示，套筒聯(lián)軸器是利用套筒及連接零件（鍵或銷）將兩軸連接起來，圖11.2a中的螺釘用作軸向固定；當軸超載時，圖11.2b中的錐銷會被剪斷，可起到安全保護的作用。圖11.2 套筒聯(lián)軸器套

3、筒聯(lián)軸器結構簡單、徑向尺寸小、容易制造，但缺點是裝拆時因被連接軸需作軸向移動而使用不太方便。適用于載荷不大、工作平穩(wěn)、兩軸嚴格對中并要求聯(lián)軸器徑向尺寸小的場合。此種聯(lián)軸器目前尚未標準化。（2）凸緣聯(lián)軸器如圖11.3所示，凸緣聯(lián)軸器由兩個帶凸緣的半聯(lián)軸器和一組螺栓組成。這種聯(lián)軸器有兩種對中方式：一種是通過分別具有凸槽和凹槽的兩個半聯(lián)軸器的相互嵌合來對中，半聯(lián)軸器之間采用普通螺栓連接，靠半聯(lián)鈾器接合面間的摩擦來傳遞轉矩，如圖11.3a所示；另一種是通過鉸制孔用螺栓與孔的緊配合對中，靠螺栓桿承受載荷來傳遞轉矩，如圖11.3b所示。當尺寸相同時后者傳遞的轉矩較大，且裝拆時軸不必做軸向移動。圖11.3

4、凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器的主要特點是結構簡單、成本低、傳遞的轉矩較大，但要求兩軸的同軸度要好。適用于剛性大、振動沖擊小和低速大轉矩的連接場合，是應用最廣的一種剛性聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器已標準化（GB 584386）。2可移式剛性聯(lián)軸器由于制造、安裝誤差和工作時零件變形等原因，不易保證兩軸對中時，宜采用具有補償兩軸相對偏移能力的可移式剛性聯(lián)軸器。這類聯(lián)軸器能補償兩軸相對軸向偏移圖11.4a、徑向偏移圖11.4b、角偏移 圖11.4c和這些偏移組合的綜合偏移?？梢剖絼傂月?lián)軸器有齒式聯(lián)軸器、滑塊聯(lián)軸器和萬向聯(lián)軸器等。（1）齒式聯(lián)軸器齒式聯(lián)軸器如圖11.5所示。它是利用內、外齒嚙合以實現(xiàn)兩軸相對偏移的補償。內

5、、外齒徑向有間隙，可補償兩軸徑向偏移；外齒頂部制成球面，球心在軸線上，可補償兩軸之間的角偏移。兩內齒凸緣利用螺栓聯(lián)接。齒式聯(lián)軸器能傳遞很大的轉矩，又有較大的補償偏移的能力，常用于重型機械，但結構笨重，造價較高。圖11.4 圖11.5齒式聯(lián)軸器（2）十字滑塊聯(lián)軸器如圖11.6所示，由兩個在端面上開有凹槽的半聯(lián)軸器1、3和一個兩端面均帶有凸牙的中間盤2組成，中間盤兩端面的凸牙位于互相垂直的兩個直徑方向上，并在安裝時分別嵌入l、3的凹槽中。因為凸牙可在凹槽中滑動，故可補償安裝及運轉時兩軸間的相對位移和偏斜。圖11.6 十字滑塊聯(lián)軸器因為半聯(lián)軸器與中間盤組成移動副，不能相對轉動，故主動軸與從動軸的角速

6、度應相等。但在兩軸間有偏移的情況下工作時，中間盤會產生很大的離心力，故其工作轉速不宜過大。這種聯(lián)軸器一般用于轉速較低，軸的剛性較大，無劇烈沖擊的場合。（3）萬向聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器中常見的有十字軸式萬向聯(lián)軸器，如圖11.7所示。它利用中間聯(lián)接件十字軸3聯(lián)接兩邊的半聯(lián)軸器，兩軸線間夾角?？蛇_40°45°。單個十字軸式萬向聯(lián)軸器的主動軸1作等角速轉動時，其從動軸2作變角速轉動。為避免這種現(xiàn)象，可采用兩個萬向聯(lián)軸器，使兩次角速度變動的影響相互抵消，從而使主動軸1與從動軸2同步轉動圖11.8。但各軸相互位置必須滿足：主動軸1、從動軸2與中間軸C之間的夾角相等，即；中間軸兩端叉面必須位于

7、同一平面內，如圖11.8a、b、圖11.8c是雙十字軸式萬向聯(lián)軸器的結構圖。圖11.7圖11.83彈性聯(lián)軸器彈性聯(lián)軸器是利用彈性聯(lián)接件的彈性變形來補償兩軸相對位移，緩和沖擊和吸收振動的。彈性聯(lián)軸器有彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器和輪胎式聯(lián)軸器等。（1）彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器如圖11.9所示，是利用一端具有彈性套的柱銷作為中間聯(lián)接件。為了補償軸向偏移，在兩軸間留有軸向間隙c。為了更換易損元件彈性套，留出一定的空間距離A。彈性套柱銷聯(lián)軸器的標準號為GB432384，見表11.1。圖11.9彈性套柱銷聯(lián)軸器結構（2）彈性柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器如圖11.10所示，是直接利用具有彈性的非金

8、屬（如尼龍）柱銷2種為中間聯(lián)接件，將半聯(lián)軸器1聯(lián)接在一起。為了防止柱銷由凸緣孔中滑出，在兩端配置有檔板3。這種聯(lián)軸器的柱銷結構簡單，更換方便；安裝時，要留有軸向間隙S。彈性套柱銷聯(lián)軸器和彈性柱銷聯(lián)軸器的徑向偏移和角偏移的許用范圍不大，故安裝時，需注意兩軸對中，否則會使柱銷或彈性套迅速磨損。圖11.10彈性柱銷聯(lián)軸器 圖11.11輪胎式聯(lián)軸器（3）輪胎式聯(lián)軸器輪胎式聯(lián)軸器如圖7.11所示，利用輪胎式橡膠制品2作為中間聯(lián)接件，將半聯(lián)軸1與3聯(lián)接在一起。這種聯(lián)軸器結構簡單可靠，能補償較大的綜合偏移，可用于潮濕多塵的場合，它的徑向尺寸大，而軸向尺寸比較緊湊。輪胎式聯(lián)軸器標準號為GB584486。4安全

9、聯(lián)軸器為了防止機器過載而損傷機器零、部件和造成事故，常在傳動的某個環(huán)節(jié)，設置安全聯(lián)軸器，起到保護機器的作用。常用的安全聯(lián)軸器有銷釘式安全聯(lián)軸器和牙嵌式安全聯(lián)軸器。（1）銷釘式安全聯(lián)軸器圖11.12所示為銷釘式安全聯(lián)軸器，它的傳力件是細小的銷釘，銷釘裝在兩段鋼套中，正常工作時，銷釘溫度足夠；過載時，銷釘首先被切斷，以保證軸的安全。銷釘式安全聯(lián)軸器用于偶發(fā)性過載。圖11.12 銷釘式安全聯(lián)軸器 圖11.13牙嵌式安全聯(lián)軸器（2）牙嵌式安全聯(lián)軸器圖11.13所示為牙嵌式安全聯(lián)軸器，它的兩半聯(lián)軸器端面上有牙，依靠彈簧使牙齒與齒槽相互嵌入并壓緊，以傳遞轉矩；過載時，由于它具有牙形角大于摩擦的結構特點，故

10、推開彈簧，兩半聯(lián)軸器的牙齒脫開，以保證軸的安全。牙嵌式安全聯(lián)軸功率器用于經常性過載。四）聯(lián)軸器的選擇常用聯(lián)軸器多已標準化，一般先依據(jù)機器的工作條件選擇合適的類型；再依據(jù)計算轉矩、軸的直徑和轉速，從標準中選擇所需型號及尺寸；必要時對某些薄弱、重要的零件進行驗算。1.聯(lián)軸器類型的選擇選擇類型的原則是使用要求應與所選聯(lián)軸器的特性一致。例如：兩軸能精確對中，軸的剛性較好，可選剛性固定式的凸緣聯(lián)軸器，否則選具有補償能力的剛性可移式聯(lián)軸器；兩軸軸線要求有一定夾角的，可選十字軸式萬向聯(lián)軸器；轉速較高、要求消除沖擊和吸收振動的，選彈性聯(lián)軸器。由于類型選擇涉及因素較多，一般要參考以往使用聯(lián)軸器的經驗，進行選擇。

11、2.聯(lián)軸器型號、尺寸的選擇選擇類型后，根據(jù)計算轉矩、軸徑、轉速，由手冊或標準中選擇聯(lián)軸器的型號、尺寸。選擇時要滿足：（1）計算轉矩丁，不超過聯(lián)軸器的公稱轉矩，即 N·m （111）式中為工作情況系數(shù)，見表11.2；為理論轉矩，N·m；為原動機功率，kW；為轉速，r/min。（2）轉速不超過聯(lián)軸器許用轉速。（3）軸徑與聯(lián)軸器孔徑一致。在GB385283中，對聯(lián)軸器軸孔及鍵槽的規(guī)定：（1）軸孔有長圓柱形（Y型）、有沉孔的短圓柱形（J型）、無沉孔的短圓柱形（J1型）和有沉孔的圓錐形（Z型）；（2）鍵槽有平鍵單鍵槽（A型），120°、180°布置的平鍵雙鍵槽（B

12、、B1型）和圓錐形孔平鍵單鍵槽（C型）。各種型號適應各種被聯(lián)接軸的端部結構和強度要求。二、常用離合器摩擦式離合器是利用接觸面間產生的摩擦力傳遞轉矩的。摩擦離合器可分單片式和多片式等。1單片式摩擦離合器單片式摩擦離合器如圖11.14所示，是利用兩圓盤面1、2壓緊或松開，使摩擦力產生或消失，以實現(xiàn)兩軸的聯(lián)接或分離。圖11.14單片式摩擦離合器結構操縱滑塊3，使從動盤2左移，以壓力F將其壓在主動盤1上，從而使兩圓盤結合；反向操縱滑塊3，使從動盤右移，則兩圓盤分離。單片式摩擦離合器結構簡單，但徑向尺寸大，而且只能傳遞不大的轉矩，常用在輕型機械上。2多片式摩擦離合器多片式摩擦離合器如圖11.15所示，主

13、動軸1、外殼2與一組外摩擦片5組成主動部分，外摩擦片（圖11.15b）可沿外殼2的槽移動。從動軸3、套筒4與一組內摩擦片6組成從動部分、內摩擦片（圖11.15c）可沿套筒4上的槽滑動?；h(huán)7向左移動，使杠桿8繞支點順時針轉，通過壓板9將兩組摩擦片壓緊（圖11.15a），于是主動軸帶動從動軸轉動。滑環(huán)7向右移動，杠桿8下面的彈簧的彈力將杠桿8繞支點反轉，兩組摩擦片松開，于是主動軸從動軸脫開。雙螺母10是調節(jié)摩擦片的間距用的，借以調整摩擦面間的壓力。圖11.15多片式摩擦離合器由于摩擦面的增多，傳遞轉矩的能力顯著增大，徑向尺寸相對減小，但是結構比較復雜。利用電磁力操縱的摩擦離合器稱為電磁摩擦離合器

14、。其中最常用的是多片式電磁摩擦離合器，如圖11.16所示。摩擦片部分的工作原理與前述相同。電磁操縱部分及原理如下：當直流電接通后，電流經接觸環(huán)1導入勵磁線圈2，線圈產生的電磁力吸引銜鐵5，壓緊兩組摩擦片3、4，使離合器處于接合狀態(tài)。切斷電流后，依靠復位彈簧6將銜鐵5推開，兩組摩擦片隨著松開，使離合器處于分離狀態(tài)。電磁摩擦離合器可以在電路上實現(xiàn)改善離合器功能的要求，例如利用快速勵磁電路可實現(xiàn)快速接合；利用緩沖勵磁電路可實現(xiàn)緩慢接合，避免起動沖擊。與牙嵌式離合器相比，摩擦式離合器的優(yōu)點為：（1）在任何轉速下都可接合；（2）過載時摩擦面打滑，能保護其他零件，不致?lián)p壞；（3）接合平穩(wěn)、沖擊和振動小。缺

15、點為接合過程中，相對滑動引起發(fā)熱與磨損，損耗能量。圖11.16 電磁摩擦離合器 圖11.17定向離合器3定向離合器定向離合器是利用機器本身轉速、轉向的變化，來控制兩軸離合的離合器。如圖11.17所示的定向離合器，星輪1和外環(huán)2分別裝在主動件或從動件上。星輪與外環(huán)間有楔形空腔，內裝滾柱3。每個滾柱都被彈簧推桿4以適當?shù)耐屏ν迫诵ㄐ慰涨坏男《?，且處于臨界狀態(tài)（即稍加外力便可楔緊或松開的狀態(tài)）。星輪和外環(huán)都可作主動件。按圖示結構，外環(huán)為主動件逆時針回轉時，摩擦力帶動滾柱進入楔形空間的小端，便楔緊內、外接觸面，驅動星輪轉動。當外環(huán)順時針回轉，摩擦力帶動滾柱進入楔形空間的大端，便松開內、外接觸面，外環(huán)空

16、轉。由于傳動具有確定轉向，故稱為定向離合器。星輪和外環(huán)都作順時針回轉時，根據(jù)相對運動關系，如外環(huán)轉速小于星輪轉速，則滾柱楔緊內、外接觸面，外環(huán)與星輪接合。反之，滾柱與內、外接觸面松開，外環(huán)與星輪分離。可見只有當星輪超過外環(huán)轉速，才能起到傳遞轉矩并一起回轉的作用，故又稱為超越離合器。定向離合器是自動離合器的一種。三、彈簧彈簧是一種彈性元件。由于它具有剛性小、彈性大、在載荷作用下容易產生彈性變形等特性，被廣泛地應用于各種機器、儀表及日常用品中。1.功用 隨著使用場合的不同，彈簧在機器中所起的作用也不同，其功用主要有： （1）緩沖和吸振 例如汽車的減振簧和各種緩沖器中的彈簧；（2）儲存及輸出能量 如

17、鐘表的發(fā)條等；（3）測量載荷 如彈簧秤、測力器中的彈簧；（4）控制運動 如內燃機中的閥門彈簧等。2.類型 彈簧的類型很多，表11.3列出了常用類型的彈簧及其特點和應用。在一般機械中最常用的 是圓柱形螺旋彈簧，這里主要討論圓柱形螺旋壓縮及拉伸彈簧的結構形式。3.材料 彈簧的材料主要是熱軋和冷拉彈簧鋼。彈簧絲直徑在810mm以下時，彈簧用經過熱處理 的優(yōu)質碳素彈簧鋼絲（如65Mn、60Si2Mn等）經冷卷成型制造，然后經低溫回火處理以消除內應力。制造直徑較大的強力彈簧時常用熱卷法，熱卷后須經淬火、回火處理。表11.3 彈簧的類型及應用名稱簡圖說明圓柱螺旋彈簧圓截面壓縮彈簧承受壓力。結構簡單，制造方

18、便，應用最廣矩形截面壓縮彈簧承受壓力。當空間尺寸相同時，矩形截面彈簧比圓形截面彈簧吸收能量大，剛度更接近于常數(shù)圓截面拉伸彈簧承受拉力圓截面扭轉彈簧承受轉矩。主要用于壓緊和蓄力以及傳動系統(tǒng)中的彈性環(huán)節(jié)圓錐螺旋彈簧圓截面壓縮彈簧承受壓力。彈簧圈從大端開始接觸后特性線為非線性的?？煞乐构舱?，穩(wěn)定性好，結構緊湊。多用于承受較大載荷和減振碟形彈簧對置式承受壓力。緩沖、吸振能力強。采用不同的組合，可以得到不同的特性線，用于要求緩沖和減振能力強的重型機械。卸載時需先克服各接觸面間的摩擦力，然后恢復到原形，故卸載線和加載線不重合環(huán)形彈簧承受壓力。圓錐面間具有較大的摩擦力，因而具有很高的減振能力，常用于重型設備的緩沖裝置盤簧非接觸型承受轉矩。圈數(shù)多，變形角大，儲存能量大。多用作壓緊彈簧和儀器、鐘表中的儲能彈簧板彈簧多板彈簧承受彎矩。主要用于汽車、拖拉機和鐵路車輛的車廂懸掛裝置中，起緩沖和減振作用4.圓柱形螺旋彈簧的結構圖11.18所示為螺旋壓縮彈簧和拉伸彈簧。壓簧在自由狀態(tài)下各圈間留有間隙，經最大工作載荷的作用壓縮后各圈間還應有一定的余留間隙（=0.1 d0.2mm）。為使載荷沿彈簧軸線傳遞，彈簧的兩端和有圈與鄰圈并緊，稱為死圈。死圈端部須磨平，如圖11.19所示。拉