專升本機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)第17章聯(lián)軸離合制動器

1、17-1 聯(lián)軸器、離合器的類型和應(yīng)用聯(lián)軸器、離合器的類型和應(yīng)用17-2 固定式剛性聯(lián)軸器固定式剛性聯(lián)軸器17-3 可移動剛性聯(lián)軸器可移動剛性聯(lián)軸器17-4 彈性聯(lián)軸器彈性聯(lián)軸器17-5 牙嵌式離合器牙嵌式離合器17-6 摩擦離合器摩擦離合器第第17章章 聯(lián)軸器、離合器和制動器聯(lián)軸器、離合器和制動器17-7 磁粉離合器磁粉離合器17-8 定向離合器定向離合器17-9 制動器制動器17-1 聯(lián)軸器、離合器聯(lián)軸器、離合器的類型和應(yīng)用的類型和應(yīng)用工作特點：工作特點：聯(lián)軸器用于剛性靜態(tài)聯(lián)接；而離合器則用聯(lián)軸器用于剛性靜態(tài)聯(lián)接；而離合器則用 于于兩軸之間的動態(tài)聯(lián)接。兩軸之間的動態(tài)聯(lián)接。分類：分類：彈性聯(lián)軸

2、器彈性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器固定式聯(lián)軸器固定式聯(lián)軸器移動式聯(lián)軸器移動式聯(lián)軸器作用：作用：主要用于主要用于將兩根軸聯(lián)接在一起，使它們一起旋將兩根軸聯(lián)接在一起，使它們一起旋 轉(zhuǎn)，并傳遞扭矩。轉(zhuǎn)，并傳遞扭矩。聯(lián)軸器聯(lián)軸器牙嵌式離合器牙嵌式離合器離合器離合器摩擦式離合器摩擦式離合器電磁離合器電磁離合器自動離合器自動離合器應(yīng)用實例：應(yīng)用實例：手腕驅(qū)動機(jī)構(gòu)手腕驅(qū)動機(jī)構(gòu)、汽車后橋驅(qū)動、車輛啟停等。、汽車后橋驅(qū)動、車輛啟停等。聯(lián)軸器、離合器聯(lián)軸器、離合器大都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，可直接選用。大都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，可直接選用。工作條件工作條件=選類型選類型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩轉(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：

3、計算轉(zhuǎn)矩： Tc=KATKA為工作情況系數(shù)；為工作情況系數(shù)；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(jī)機(jī) 原動機(jī)為電動機(jī)時原動機(jī)為電動機(jī)時發(fā)電機(jī)、小型通風(fēng)機(jī)、小型離心機(jī)發(fā)電機(jī)、小型通風(fēng)機(jī)、小型離心機(jī) 1.3透平壓縮機(jī)、木工機(jī)械、輸送機(jī)透平壓縮機(jī)、木工機(jī)械、輸送機(jī) 1.5攪拌機(jī)、增壓機(jī)、有飛輪的壓縮機(jī)攪拌機(jī)、增壓機(jī)、有飛輪的壓縮機(jī) 1.7織布機(jī)、水泥攪拌機(jī)、拖拉機(jī)織布機(jī)、水泥攪拌機(jī)、拖拉機(jī) 1.9挖掘機(jī)、起重機(jī)、碎石機(jī)、造紙機(jī)械挖掘機(jī)、起重機(jī)、碎石機(jī)、造紙機(jī)械 2.3設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云y yx x 兩軸線的相對位移兩軸線的相對

4、位移: : 軸向、徑向、角度、綜合。軸向、徑向、角度、綜合。 17-3 可移動剛性聯(lián)軸器可移動剛性聯(lián)軸器由于制造、安裝或工作時零件的變形等原因，被聯(lián)接的兩軸不一定度能精確對中，因此會出現(xiàn)兩軸之間的軸向位移、徑向位移和角位移，或其組合。聯(lián)接特點：聯(lián)接特點：構(gòu)成動聯(lián)接，具有一個或幾個方向的活動度。構(gòu)成動聯(lián)接，具有一個或幾個方向的活動度。 能補償兩軸的相對位移。能補償兩軸的相對位移。 x xy y軸向軸向如果聯(lián)軸器沒有適應(yīng)這種相對位移的能力就會在聯(lián)軸器、軸和軸承中引起附加載荷，甚至引起強(qiáng)烈振動。設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云優(yōu)點：優(yōu)點：傳遞扭矩大、能補償綜合位移。傳遞扭矩大、能補償綜合位移。缺點：缺點：結(jié)

5、構(gòu)笨重、造價高。結(jié)構(gòu)笨重、造價高。應(yīng)用：應(yīng)用：用于重型傳動。用于重型傳動。設(shè)計：潘存云二、滑塊聯(lián)軸器二、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。工作工作原理原理：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

6、動載荷。適用范圍：適用范圍：3030, , y y0.04d0.04d，v300 r/minv300 r/min y y設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云三、萬向聯(lián)軸器三、萬向聯(lián)軸器作用：作用：用于傳遞兩相交軸之間的動力和運動，而且在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。傳動過程中，兩軸之間的夾角還可以改變。共軸、 有夾角應(yīng)用：應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)床等機(jī)械傳動系統(tǒng)中。廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)床等機(jī)械傳動系統(tǒng)中。單萬向聯(lián)軸器單萬向聯(lián)軸器設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云vA1 = r1結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：兩傳動軸末端各有一個叉形支架，用鉸鏈兩傳動軸末端各有一個叉形支架，用鉸鏈與

7、中間的與中間的“十字形十字形”構(gòu)件相聯(lián)，構(gòu)件相聯(lián)，“十字形十字形”構(gòu)件的中構(gòu)件的中心位于兩軸交點處，心位于兩軸交點處，運動分析：運動分析：兩軸平均傳動比為兩軸平均傳動比為1，但，但瞬時傳動比是動態(tài)變化的。瞬時傳動比是動態(tài)變化的。在圖示位置在圖示位置I, 以軸以軸1為參考為參考系，對系，對A點有點有 ： 以軸以軸2為參考系，對為參考系，對A點有點有 ：vA2 = r2A2A1 1Brr= r cos 2顯然有顯然有 ： vA1 = vA2 =0=04545軸間角為軸間角為 ：設(shè)計：潘存云 r”其它位置：其它位置：代入得：代入得：1 1BBA2在圖示位置在圖示位置II, 以軸以軸2為參考為參考系，

8、對系，對B點有點有 ： vB2 = r”2以軸以軸1為參考系，對為參考系，對B點有點有 ：vB1 = r”1= 1 r cos同樣有同樣有 ： vB1 = vB2 r代入得：代入得：2=1 cos2 1=”2 11cos1cos 2 2 1 =cos2 設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云2.雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)將兩個單萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)串聯(lián)使用，構(gòu)成雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)。將兩個單萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)串聯(lián)使用，構(gòu)成雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)。安裝要求：安裝要求：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

9、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)。C2121C為了消除從動軸變速轉(zhuǎn)動的缺點，常設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云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-AAAAA模型演示模型演示設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云一、彈性套柱銷聯(lián)軸器一、彈性套柱銷聯(lián)軸器17-4 彈性聯(lián)軸器彈性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：外觀與凸緣聯(lián)軸器相似，用帶橡膠彈性套外觀與凸緣聯(lián)軸器相似，用帶橡膠彈性套的柱銷聯(lián)接兩個半聯(lián)軸器。的柱銷聯(lián)接兩個半聯(lián)軸器。預(yù)留安裝空間以便與更換橡膠套預(yù)留安裝空間以便與更換橡膠套 A預(yù)留間隙以補償預(yù)留間隙以補償軸向位移。軸向位

10、移。c圓柱孔圓柱孔圓錐孔圓錐孔設(shè)計：潘存云二、彈性柱銷聯(lián)軸器二、彈性柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：用尼龍制成的柱銷置于兩個半聯(lián)軸器凸緣的孔用尼龍制成的柱銷置于兩個半聯(lián)軸器凸緣的孔中。中。尼龍銷尼龍銷擋板擋板cc銷與擋板之銷與擋板之間留有間隙間留有間隙結(jié)構(gòu)簡單、更換柱銷方便。結(jié)構(gòu)簡單、更換柱銷方便。特點：特點：上述兩種聯(lián)軸器的動力通過彈性上述兩種聯(lián)軸器的動力通過彈性元件傳遞，緩和沖擊、吸收振動。元件傳遞，緩和沖擊、吸收振動。應(yīng)用：應(yīng)用：適用于正反向變化多，啟適用于正反向變化多，啟動動 頻繁的高速軸。頻繁的高速軸。適用范圍：適用范圍：-12-12t t660 0， v8000 r/min v8000 r/

11、min 能補償較大的軸向位移，并能補償較大的軸向位移，并允許微量的徑向位移和角位允許微量的徑向位移和角位移。移。兩種柱銷設(shè)計：潘存云17-5 牙嵌式離合器牙嵌式離合器結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由端面帶牙的固定套筒、活動套筒、對中環(huán)組成。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。 牙型牙型303040402 28 82 28 86060三角形三角形梯梯 形形鋸齒形鋸齒形-傳遞中小轉(zhuǎn)矩、牙數(shù)為傳遞中小轉(zhuǎn)矩、牙數(shù)為1660-傳遞較大轉(zhuǎn)矩、牙數(shù)為傳遞較

12、大轉(zhuǎn)矩、牙數(shù)為315梯形牙可以補償磨損后的牙側(cè)間隙。梯形牙可以補償磨損后的牙側(cè)間隙。鋸齒形只能單向工作。鋸齒形只能單向工作。反轉(zhuǎn)時具有較大的軸向分力，會迫使離合器自行分離。制造要求：制造要求：各牙應(yīng)精確等分，以使載荷均勻分布。各牙應(yīng)精確等分，以使載荷均勻分布。特點：特點：結(jié)構(gòu)簡單、外廓尺寸小、能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。結(jié)構(gòu)簡單、外廓尺寸小、能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。材料：材料：低碳合金鋼：低碳合金鋼：20Cr 、 20MnB。滲碳淬火后牙面滲碳淬火后牙面硬度：硬度：5662 HRC;中碳合金鋼：中碳合金鋼：40Cr 、 45MnB。表面淬火后牙面表面淬火后牙面硬度：硬度：4858 HRC;承載能力：承載能力：

13、取決于齒根的彎曲強(qiáng)度取決于齒根的彎曲強(qiáng)度:hKATzWD0b b= = b b 2KATzD0ah p = = p W-齒根彎曲截面系數(shù)；齒根彎曲截面系數(shù)；D0-牙平均直徑；牙平均直徑；a-牙的寬度。牙的寬度。D0ah式中：式中：h為牙齒高度；為牙齒高度；z為牙齒數(shù)；為牙齒數(shù)；設(shè)計：潘存云17-6 摩擦離合器摩擦離合器123一、單片式圓盤一、單片式圓盤摩擦離合器摩擦離合器摩擦扭矩摩擦扭矩: Tmax=Fa f Rf結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由固定圓盤由固定圓盤1、活動圓盤、活動圓盤2、滑環(huán)組成。、滑環(huán)組成。 工作原理：工作原理：移動滑環(huán)，可實現(xiàn)兩圓盤的結(jié)合與分離，靠移動滑環(huán)，可實現(xiàn)兩圓盤的結(jié)合與分離，靠摩擦

14、力帶動從動軸轉(zhuǎn)動。摩擦力帶動從動軸轉(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. 2.過載時打滑，起保護(hù)作用；過載時打滑，起保護(hù)作用； 3. 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： 1.1.在任何轉(zhuǎn)速條件下兩軸都在任何轉(zhuǎn)速條件下兩軸都可以進(jìn)行結(jié)合；可以進(jìn)行結(jié)合；Fa213FaRf設(shè)計：潘存云主動摩擦片主動摩擦片杠桿杠桿滑環(huán)滑環(huán)工作原理：工作原理：移動滑移動滑環(huán)，通過杠桿作用，環(huán)，通過杠桿作用，壓緊或放松磨擦片，壓緊或放松磨擦片，來實現(xiàn)兩軸的結(jié)合與來實現(xiàn)兩軸的結(jié)合與分離。分離。 調(diào)整螺母調(diào)整螺母被動摩擦

15、片被動摩擦片二、多片式圓盤二、多片式圓盤摩擦離合器摩擦離合器結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：多個摩擦片疊加在一起；多個摩擦片疊加在一起；摩擦片材料：摩擦片材料：淬火鋼片、壓制石棉片。淬火鋼片、壓制石棉片。 摩擦片數(shù)量摩擦片數(shù)量z z傳遞扭矩傳遞扭矩T 但但z z過大將使各層間壓力不均勻，一般取過大將使各層間壓力不均勻，一般取: : z=1215摩擦扭矩摩擦扭矩:Tmax= z Fa f Rfz Fa f (D1 +D2)=4 KA T4 Fap =(D1 +D2)表面壓強(qiáng)表面壓強(qiáng):p D1D2有潤滑劑有潤滑劑 無潤滑劑無潤滑劑 p/ MPa表表17-2 常用摩擦片材料的常用摩擦片材料的 f 和和 p 摩擦

16、片材料摩擦片材料 f 圓盤摩擦離合器圓盤摩擦離合器鑄鐵鑄鐵鑄鐵或鋼鑄鐵或鋼 0.050.06 0.15 0.2 0.250.30淬火鋼淬火鋼淬火鋼淬火鋼 0.050.06 0.18 0.60.8青銅青銅鋼或鑄鐵鋼或鑄鐵 0.08 0.17 0.18 0.40.5壓制石棉壓制石棉鋼或鑄鐵鋼或鑄鐵 0.12 0.3 0.5 0.200.30對于頻繁啟動的離合器，可將表中對于頻繁啟動的離合器，可將表中p降低降低1530%。類型類型反應(yīng)敏捷，但摩擦片易磨損。反應(yīng)敏捷，但摩擦片易磨損。油式磨擦離合器油式磨擦離合器干式磨擦離合器干式磨擦離合器磨損輕微、壽命長、并能磨損輕微、壽命長、并能 在繁重的條件下運轉(zhuǎn)

17、。在繁重的條件下運轉(zhuǎn)。設(shè)計：潘存云設(shè)計：潘存云離合器的操縱方式離合器的操縱方式機(jī)械力機(jī)械力電磁力電磁力氣動力氣動力液壓力液壓力810 三、圓錐式三、圓錐式摩擦離合器摩擦離合器結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：錐臺表面為摩擦接觸面。錐臺表面為摩擦接觸面。優(yōu)點：優(yōu)點：由于采用了槽面摩擦原理，由于采用了槽面摩擦原理，因此只需要很小的操縱力即能使因此只需要很小的操縱力即能使離合器傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。離合器傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。缺點：缺點：徑向尺寸較大，不如多盤式緊湊。徑向尺寸較大，不如多盤式緊湊。磁粉材料：磁粉材料：鐵鈷鎳、鐵鈷釩等合金粉，加入少量二硫化鉬。鐵鈷鎳、鐵鈷釩等合金粉，加入少量二硫化鉬。 形狀為球形或橢球形，顆粒直徑為：

18、形狀為球形或橢球形，顆粒直徑為：2070 m。 優(yōu)點：優(yōu)點：1）勵磁電流勵磁電流 I 與轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)矩T呈線性關(guān)系、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)簡單而呈線性關(guān)系、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)簡單而 且精確，調(diào)節(jié)范圍寬。且精確，調(diào)節(jié)范圍寬。 2) 可用作恒張力控制，是造紙機(jī)、紡織機(jī)、印刷機(jī)、可用作恒張力控制，是造紙機(jī)、紡織機(jī)、印刷機(jī)、 繞線機(jī)等的理想裝置。繞線機(jī)等的理想裝置。 3) 若將主動件固定，則可作制動器使用。若將主動件固定，則可作制動器使用。 缺點：缺點：相對而言比較笨重。相對而言比較笨重。 4) 操縱方便、離合平穩(wěn)、工作可靠。操縱方便、離合平穩(wěn)、工作可靠。 設(shè)計：潘存云當(dāng)外環(huán)反向轉(zhuǎn)動時，則帶動滾當(dāng)外環(huán)反向轉(zhuǎn)動時，則帶動滾柱克服彈

19、簧力而滾到楔形空間柱克服彈簧力而滾到楔形空間的寬敞位置，離合器處于分離的寬敞位置，離合器處于分離狀態(tài)。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，以摩擦當(dāng)外環(huán)逆時鐘轉(zhuǎn)動時，以摩擦力帶動滾柱向前滾動，進(jìn)一步力帶動滾柱向前滾動，進(jìn)一步楔緊內(nèi)外接觸面，從而驅(qū)動星楔緊內(nèi)外接觸面，從而驅(qū)動星輪一起旋轉(zhuǎn)。輪一起旋轉(zhuǎn)。 一、滾柱式定向離合器一、滾柱式定向離合器 17-8 定向離合器定向離合器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)。設(shè)計：潘存云結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由內(nèi)環(huán)、外環(huán)、楔塊、支撐環(huán)、拉

20、簧等零件組成。由內(nèi)環(huán)、外環(huán)、楔塊、支撐環(huán)、拉簧等零件組成。二、楔塊式定向離合器二、楔塊式定向離合器 優(yōu)點：優(yōu)點：楔塊曲率半徑大，裝楔塊曲率半徑大，裝入數(shù)量多，相同尺寸時傳遞入數(shù)量多，相同尺寸時傳遞的轉(zhuǎn)矩更大。的轉(zhuǎn)矩更大。缺點：缺點：高速運轉(zhuǎn)時有較大磨高速運轉(zhuǎn)時有較大磨損，壽命較短。損，壽命較短。工作原理：工作原理：內(nèi)外環(huán)工作面都為圓形，整圈拉簧壓著楔塊始終與內(nèi)內(nèi)外環(huán)工作面都為圓形，整圈拉簧壓著楔塊始終與內(nèi)環(huán)接觸，并力圖使楔塊繞自身作逆時鐘方向偏擺。當(dāng)環(huán)接觸，并力圖使楔塊繞自身作逆時鐘方向偏擺。當(dāng)外環(huán)順時鐘方向旋轉(zhuǎn)時，楔塊克服彈簧力而作順時鐘外環(huán)順時鐘方向旋轉(zhuǎn)時，楔塊克服彈簧力而作順時鐘方向擺動，從而在內(nèi)外環(huán)間越楔越緊，離合器處于結(jié)方向擺動，從而在內(nèi)外環(huán)間越楔越緊，離合器處于結(jié)合狀態(tài)。反向時斜塊松開而成分離狀態(tài)。合狀態(tài)。反向時斜塊松開而成分離狀態(tài)。 設(shè)計：潘存云17-9 制制 動動 器器結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由瓦塊、制動輪等零件