機(jī)械設(shè)計(jì),聯(lián)軸器

1、第十四章第十四章 聯(lián)軸器和離合器聯(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14-014-0概述概述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：w 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)w 器停車時(shí)才可使兩軸分離；w 離合器在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，可使兩軸隨時(shí)接合或分離的一種裝置。它w 可用來(lái)操縱機(jī)器傳動(dòng)的斷續(xù)，以便進(jìn)行變速或換向；w 安全聯(lián)軸器與離合器機(jī)器工作時(shí)，若轉(zhuǎn)矩超過(guò)規(guī)定值，即可自行斷開(kāi)w 或打滑，以保證機(jī)器中的主要零件不因過(guò)載而損壞；w 特殊功用的

2、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)w 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。14-114-1聯(lián)軸器聯(lián)軸器1 114-1 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。xyxy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)位移一、聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸的相對(duì)位移 注：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。 被聯(lián)接兩軸

3、間的各種相對(duì)位移無(wú)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(jiǎn)單。聯(lián)軸器聯(lián)軸器2 2二、聯(lián)軸器的分類二、聯(lián)軸器的分類w 剛性聯(lián)軸器w 撓性聯(lián)軸器w 無(wú)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(wú)彈性元件，故不能緩沖減振。w 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)軸器聯(lián)軸器的具體分類如下所示（見(jiàn)表141）聯(lián)軸器聯(lián)軸器3 3凸緣聯(lián)軸器套筒

4、聯(lián)軸器夾殼聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器 無(wú)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(wàn)向聯(lián)軸器金屬?gòu)椥栽墙饘購(gòu)椥栽?（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)軸器有彈性件撓性聯(lián)軸器有彈性件撓性聯(lián)軸器1 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)軸器有彈性件撓性聯(lián)軸器有彈性件撓性聯(lián)軸器2 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)軸器聯(lián)軸器聯(lián)軸器4 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)

5、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)矩確定聯(lián)軸器的型號(hào) 三、聯(lián)軸器的選擇三、聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器聯(lián)軸器聯(lián)軸器5 5選擇聯(lián)軸器的類型選擇聯(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。w低速、剛性大的短軸可選用剛性聯(lián)軸器；w低速、剛性小的長(zhǎng)軸可選用無(wú)彈元件撓性聯(lián)軸器；w傳遞轉(zhuǎn)矩較大的重型機(jī)械選用齒式聯(lián)軸器；w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；w軸線位置有較大變動(dòng)的兩軸，應(yīng)選用萬(wàn)向聯(lián)軸器；w有安全保護(hù)

6、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)矩計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩TKTcAKA工作情況系數(shù)，見(jiàn)表142。式中：T聯(lián)軸器所傳遞的名義轉(zhuǎn)矩。 聯(lián)軸器聯(lián)軸器聯(lián)軸器6 6規(guī)定部件相應(yīng)的安裝精度規(guī)定部件相應(yīng)的安裝精度進(jìn)行必要的校核進(jìn)行必要的校核確定聯(lián)軸器的型號(hào)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)速校核最大轉(zhuǎn)速被聯(lián)接軸的轉(zhuǎn)速n，不應(yīng)超過(guò)聯(lián)軸器許用的最高轉(zhuǎn)速nmax，即：nnmax協(xié)調(diào)軸孔直徑協(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

7、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14-214-2離合器離合器1 1 一、離合器的分類一、離合器的分類作用：離合器用來(lái)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w自動(dòng)離合器能在特定條件下，自動(dòng)地接合或分離。二、對(duì)離合器的基本要求二、對(duì)離合器的基本要求w 分離、接合迅速，平穩(wěn)無(wú)沖擊，分離徹底，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠；w 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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

8、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?jī)奢S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(guò)大時(shí)，兩軸自動(dòng)分離。離合器離合器2 2三、離合器的選用三、離合器的選用嵌入式離合器：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外形尺寸較小，兩軸間的聯(lián)接無(wú)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(guò)程平穩(wěn)，沖擊振動(dòng)較?。豢捎羞^(guò)載保護(hù)作用。但尺寸較大，在接合或分離過(guò)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：實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操縱，動(dòng)作迅速，沒(méi)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

9、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(jiǎn)介二、離合器簡(jiǎn)介電磁摩擦離合器 w 接合元件耐磨性好，使用壽命長(zhǎng)，散熱條件好；w 操縱方便省力，制造容易，調(diào)整維修方便。離合器離合器3 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(lái)防止逆轉(zhuǎn)及完成單向傳動(dòng)。離合器離合器4 4二、離心離合器

10、二、離心離合器如圖所示為開(kāi)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(kāi)；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)軸器及離合器 離合離合器器5 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(wú)電流時(shí)，散砂似的粉末不

11、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(lái)，離合器即接合。這種離合器在過(guò)載滑動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高溫。當(dāng)溫度超過(guò)電磁粉末的居里點(diǎn)時(shí)，則磁性消失，離合器即分離，從而可以起到安全保護(hù)的作用。金屬外筒鐵和石墨粉勵(lì)磁線圈電磁鐵安全聯(lián)軸器離合器1 1安全聯(lián)軸器及安全離合器作用：當(dāng)工作轉(zhuǎn)矩超過(guò)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(kāi)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)軸器一、剪切銷安全聯(lián)軸器區(qū)分：安全聯(lián)軸器斷開(kāi)聯(lián)接后不能自動(dòng)恢復(fù)工作能力，用于很少過(guò)載處； 安全離合器斷開(kāi)聯(lián)接后能夠自

12、動(dòng)恢復(fù)工作能力，用于經(jīng)常過(guò)載處；雙剪式銷釘裝在經(jīng)過(guò)淬火的鋼套內(nèi)，過(guò)載時(shí)即被剪斷。單剪式 安全聯(lián)軸器離合器2 2轉(zhuǎn)動(dòng)方向二、滾珠安全離合器二、滾珠安全離合器安全聯(lián)軸器及安全離合器主動(dòng)齒輪主動(dòng)齒輪傳來(lái)的傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩通過(guò)滾珠、從動(dòng)盤、外套筒而通過(guò)滾珠、從動(dòng)盤、外套筒而傳給從動(dòng)軸傳給從動(dòng)軸。當(dāng)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)轉(zhuǎn)矩超過(guò)許用值超過(guò)許用值時(shí)，彈簧被過(guò)大的軸向分力壓縮，使從動(dòng)盤向右移動(dòng)，原來(lái)交錯(cuò)時(shí)，彈簧被過(guò)大的軸向分力壓縮，使從動(dòng)盤向右移動(dòng)，原來(lái)交錯(cuò)壓緊的滾珠因被放松而壓緊的滾珠因被放松而相互滑動(dòng)相互滑動(dòng)，此時(shí)，此時(shí)主動(dòng)齒輪空轉(zhuǎn)主動(dòng)齒輪空轉(zhuǎn)，從動(dòng)軸即停止轉(zhuǎn)動(dòng)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

13、壓力的大小可用螺母來(lái)調(diào)節(jié)。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(lái)調(diào)節(jié)。 從動(dòng)盤 外套筒 彈簧 調(diào)節(jié)螺母主動(dòng)齒輪14-314-3制動(dòng)器1 114-3 制動(dòng)器制動(dòng)器是用來(lái)制動(dòng)器是用來(lái)制動(dòng)、減速及限速制動(dòng)、減速及限速的裝置。的裝置。一、概述一、概述主要由主要由制動(dòng)架、摩擦元件和驅(qū)動(dòng)裝置制動(dòng)架、摩擦元件和驅(qū)動(dòng)裝置組成。組成。制動(dòng)器通常應(yīng)裝在制動(dòng)器通常應(yīng)裝在高速軸高速軸上，以便減小所需的制動(dòng)力矩和制動(dòng)器的尺寸。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)器的分類二、制動(dòng)器的分類按按制動(dòng)形式制動(dòng)形式不同，分為：不同，分為：塊式塊式帶式帶式盤式盤式按按驅(qū)動(dòng)類型驅(qū)動(dòng)類型不同，分為：不同，分為：電動(dòng)式電動(dòng)式液壓式液壓式液壓電動(dòng)式液壓電動(dòng)式按按工作狀態(tài)工作狀態(tài)不同，分為：不同，分為：常閉式常閉式常開(kāi)式常開(kāi)式制動(dòng)器2 21. 塊式制動(dòng)器三、常用制動(dòng)器三、常用制動(dòng)