機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第十二章(聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器)課件

1、機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 基 礎(chǔ)Fundamentals of Machine Design高等院校現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)系列教材（第十三章）.機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 基 礎(chǔ)Fundamentals of Mac一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)三、典型實(shí)例分析四、復(fù)習(xí)題五 、復(fù)習(xí)題參考答案第十三章聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器回目錄.一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求第十三章聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器回目錄 1基本內(nèi)容 （1）聯(lián)軸器的組成與分類；幾種常用聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)、工作原理、特點(diǎn)以及選擇和計(jì)算方法。 （2）離合器的組成與分類；幾種常用離合器的結(jié)構(gòu)、工作原理、特點(diǎn)及其選擇。 （3）制動(dòng)器的組成與分類；幾種常用制動(dòng)器的工作原理。一、基本內(nèi)容及學(xué)

2、習(xí)要求. 1基本內(nèi)容一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求. 2學(xué)習(xí)要求 （1）了解聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器的功用。 （2）掌握聯(lián)軸器連接兩軸間位置的補(bǔ)償原理，聯(lián)軸器 與離合器在功能上的異同點(diǎn)。 （3）掌握常用聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器的主要類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理、性能和選擇及計(jì)算方法。一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求. 2學(xué)習(xí)要求一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求. 3.重點(diǎn)幾種常用聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器的種類、工作原理、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)。 4.難點(diǎn)各種聯(lián)軸器、離合器的選用。一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求. 3.重點(diǎn)一、基本內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求.二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器的功用 聯(lián)軸器和離合器是用來聯(lián)接兩軸（或軸與轉(zhuǎn)動(dòng)件），并傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩的

3、部件。兩者的區(qū)別是：用聯(lián)軸器聯(lián)接的兩軸只有在機(jī)器停車后，通過拆卸才能彼此分離；而用離合器聯(lián)接的兩軸則可在機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)過程中隨時(shí)使兩軸分離和接合。制動(dòng)器是對(duì)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)件施加阻力或阻力矩，使其減速、停止或保持靜止?fàn)顟B(tài)的部件。.二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器的功用.二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 聯(lián)軸器 聯(lián)軸器的類型 聯(lián)軸器分為剛性聯(lián)軸器 ( 圖13-1)和彈性聯(lián)軸器 ( 圖13-2) 。剛性聯(lián)軸器又分為固定式和可移式兩種型式。固定式聯(lián)軸器要求兩軸嚴(yán)格對(duì)中；而可移式聯(lián)軸器允許兩軸有一定的安裝誤差，能補(bǔ)償兩軸的對(duì)中偏差。彈性聯(lián)軸器內(nèi)包含有彈性元件，具有緩沖吸振作用，同時(shí)可補(bǔ)償兩軸間的偏移。.二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 聯(lián)軸器.二、

4、學(xué)習(xí)指導(dǎo)圖13-1圖13-2.二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)圖13-1圖13-2.二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 聯(lián)軸器的選擇 通常對(duì)于載荷平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速低且穩(wěn)定、剛性大的短軸可選用剛性固定式聯(lián)軸器；對(duì)于載荷平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速低且穩(wěn)定、剛性小的長(zhǎng)軸，為了補(bǔ)償安裝誤差和軸或其他相連接件的變形，可選用無彈性元件撓性聯(lián)軸器；對(duì)傳遞轉(zhuǎn)矩較大的重型機(jī)械，選用齒輪聯(lián)軸器；對(duì)于高速且有沖擊振動(dòng)的軸應(yīng)選用有彈性元件撓性聯(lián)軸器。.二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 聯(lián)軸器的選擇.二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 選擇步驟： a ) 大部分聯(lián)軸器已標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時(shí)主要是根據(jù)機(jī)器的工作要求和特點(diǎn)，結(jié)合聯(lián)軸器的性能選擇合適的類型。 b) 按照連接的主從動(dòng)軸徑、計(jì)算轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速在標(biāo)準(zhǔn)中選出相應(yīng)的型號(hào)。在選用時(shí)，

5、應(yīng)使標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)型號(hào)聯(lián)軸器的許用最大轉(zhuǎn)矩大于或等于計(jì)算轉(zhuǎn)矩，同時(shí)被連接的主從動(dòng)軸徑的尺寸要在相應(yīng)型號(hào)聯(lián)軸器允許的直徑范圍之內(nèi)。.二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 選擇步驟：.二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 離合器 離合器的類型 離合器分為操縱離合器和自動(dòng)離合器兩大類。每一類根據(jù)工作原理不同，又可分為嵌合式和摩擦式兩種，它們分別是利用牙的嵌合和工作表面的摩擦來傳遞轉(zhuǎn)矩的。 離合器的選擇 當(dāng)要求主、從動(dòng)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)且傳遞轉(zhuǎn)矩較大時(shí)，可選用牙嵌式離合器，但應(yīng)在停機(jī)或低速下進(jìn)行接合；當(dāng)要求在高速下平穩(wěn)接合，而主、從動(dòng)軸同步性要求低時(shí)，宜選用單片或多片圓盤摩擦式離合器；當(dāng)要求在一定轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)向條件下能自動(dòng)接合或分離時(shí)，應(yīng)選用超越離合器。安全

6、離合器能夠起到安全保障作用。.二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 離合器.二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 3. 制動(dòng)器 制動(dòng)器的工作原理、組成和類型 制動(dòng)器的工作原理。制動(dòng)器多為摩擦制動(dòng)器，即利用摩擦元件之間產(chǎn)生摩擦阻力矩來消耗機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)能，以達(dá)到制動(dòng)的目的。制動(dòng)器通常安裝在機(jī)械中轉(zhuǎn)速較高的軸上，這樣所需制動(dòng)力矩和制動(dòng)器尺寸均可較小。.二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 3.二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 制動(dòng)器的組成。制動(dòng)器主要由制動(dòng)架、摩擦元件和驅(qū)動(dòng)裝置三部分組成 。制動(dòng)架是制動(dòng)器其他部分安裝和支承的基礎(chǔ)。摩擦元件與制動(dòng)輪以面相接觸，以產(chǎn)生制動(dòng)摩擦力矩。驅(qū)動(dòng)裝置則將作用于制動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)力放大并傳遞給摩擦元件以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)（緊閘），或使摩擦元件與制動(dòng)輪脫離接觸而松閘。另

7、外，許多制動(dòng)器摩擦元件的間隙還裝有自動(dòng)調(diào)整裝置。 制動(dòng)器的類型。摩擦制動(dòng)器按摩擦元件的結(jié)構(gòu)型式分為帶式制動(dòng)器、閘瓦式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器三類。 .二、學(xué)習(xí)指導(dǎo) 制動(dòng)器的組成。制動(dòng)器主要由制三、典型實(shí)例分析 例13-1一碎石機(jī)軸與齒輪減速器輸出軸相連接。已知工作轉(zhuǎn)矩T=2.5kNm，減速器輸出軸軸徑d1=90mm；碎石機(jī)軸徑d2=100mm，轉(zhuǎn)速n=800rmin，試確定聯(lián)軸器的型號(hào)，并寫出其標(biāo)記。.三、典型實(shí)例分析 例13-1一碎石機(jī)軸與齒三、典型實(shí)例分析 解： 類型選擇 因用于低速軸，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，為使結(jié)構(gòu)緊湊，選用齒式聯(lián)軸器。 求計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc 根據(jù)原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，工作機(jī)為碎石機(jī)查得：工作情況

8、系數(shù)K=2.3，求得計(jì)算轉(zhuǎn)矩為Tc=KT=（2.32.5）kNm =5.75kNm.三、典型實(shí)例分析 解： 類型選擇.三、典型實(shí)例分析 型號(hào)選擇 從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（ZB/T190131989）查得： GCL7型鼓形齒式聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為6300Nm，許用最大轉(zhuǎn)速為3750r/min，軸徑范圍為50105mm，故合用。 減速器軸端半聯(lián)軸器用Y型軸孔，軸孔直徑 d1=90mm，軸孔長(zhǎng)度L1=172mm；碎石機(jī)軸端半聯(lián)軸器用J1型軸孔，軸孔直徑d2=100mm，軸孔長(zhǎng)度L2=167mm。所以聯(lián)軸器的標(biāo)記為 .三、典型實(shí)例分析 型號(hào)選擇.三、典型實(shí)例分析 常用聯(lián)軸器的特點(diǎn)和使用條件類別型式特點(diǎn)使用條件聯(lián)

9、軸器剛性固定式套筒聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，徑向尺寸小，但裝拆不方便用于兩軸直徑較小，同心度高、工作平穩(wěn)的連接凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩對(duì)中精度較高，載荷平穩(wěn)的連接.三、典型實(shí)例分析 常用聯(lián)軸器的特點(diǎn)和使三、典型實(shí)例分析 常用聯(lián)軸器的特點(diǎn)和使用條件類別型式特點(diǎn)使用條件聯(lián)軸器剛性可移式十字滑塊聯(lián)軸器徑向尺寸小，壽命較長(zhǎng)，但制造復(fù)雜，需要潤(rùn)滑用于低速傳動(dòng)，兩軸同軸度誤差較大的情況齒式聯(lián)軸器承載能力大，工作可靠，但制造成本高可在高溫重載條件下工作，常用在起動(dòng)頻繁，正反轉(zhuǎn)變化較多的場(chǎng)合萬向聯(lián)軸器徑向尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)方便，單個(gè)使用有附加動(dòng)載荷，所以常成對(duì)使用用于兩軸夾角大、或兩軸平行但連

10、接距離大的場(chǎng)合.三、典型實(shí)例分析 常用聯(lián)軸器的特點(diǎn)和使用條件類別型式特點(diǎn)三、典型實(shí)例分析 常用聯(lián)軸器的特點(diǎn)和使用條件類別型式特點(diǎn)使用條件彈性聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器 彈性較好，裝拆方便，成本低，但彈性套易損壞，壽命短，要限制使用溫度 用于連接載荷平穩(wěn)，需正反轉(zhuǎn)，起動(dòng)頻繁，高速輕載的場(chǎng)合彈性柱銷聯(lián)軸器 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，維護(hù)方便，壽命長(zhǎng)，但要限制使用溫度 用于正反轉(zhuǎn)變化較多，起動(dòng)頻繁的高、低速傳動(dòng).三、典型實(shí)例分析 常用聯(lián)軸器的特點(diǎn)和使用條件類別型式特點(diǎn) 1. 問答題 聯(lián)軸器和離合器的功用是什么？?jī)烧叩墓τ糜泻萎愅?剛性固定式聯(lián)軸器和剛性可移式聯(lián)軸器有何區(qū)別？各適合于什么工作條件？ 剛性可移式

11、聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器有何區(qū)別？各適合于什么工作條件？ 剛性凸緣式聯(lián)軸器有哪幾種對(duì)中方法？各有什么特點(diǎn)？ 單萬向聯(lián)軸器的主要缺點(diǎn)是什么？雙萬向聯(lián)軸器正確安裝的條件是什么？ 怎樣計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩？工作情況系數(shù)K與哪些因素有關(guān)？ 四、復(fù)習(xí)題. 1. 問答題四、復(fù)習(xí)題. 在下列工況下，選擇哪類聯(lián)軸器較好？試舉出一種聯(lián)軸器的名稱。 載荷平穩(wěn)、沖擊輕微，兩軸易于準(zhǔn)確對(duì)中，同時(shí)希望壽命較長(zhǎng)； 載荷比較平穩(wěn)、沖擊不大，但兩軸軸線具有一定程度的相對(duì)偏移； 載荷不平穩(wěn)，且具有較大沖擊和振動(dòng)。 牙嵌離合器常用的牙形有幾種？各有什么特點(diǎn)？ 為什么要限制圓盤摩擦離合器接合面的數(shù)目？ 制動(dòng)器常用在哪些場(chǎng)合？它們的工作原

12、理是什么？ 制動(dòng)器通常是安裝在機(jī)器的高速軸上還是低速軸上？為什么？四、復(fù)習(xí)題. 在下列工況下，選擇哪類聯(lián)軸 2. 選擇題（1）聯(lián)軸器與離合器的主要作用是_。(A) 緩和沖擊和振動(dòng)； (B) 補(bǔ)償兩軸間的偏移；(C) 聯(lián)接兩軸并傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩； (D) 防止機(jī)器發(fā)生過載。（2）剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器的主要區(qū)別是_。(A) 彈性聯(lián)軸器內(nèi)裝有彈性件，而剛性聯(lián)軸器沒有；(B) 彈性聯(lián)軸器能補(bǔ)償兩軸間的偏移，而剛性聯(lián)軸器不能；(C) 剛性聯(lián)軸器要求兩軸嚴(yán)格對(duì)中，而彈性聯(lián)軸器不要求對(duì)中；(D) 彈性聯(lián)軸器過載時(shí)能打滑，而剛性聯(lián)軸器不能。（3）彈性聯(lián)軸器不適用于_工作場(chǎng)合。(A) 兩軸線有相對(duì)偏移； (B)

13、 傳遞較大轉(zhuǎn)矩；(C) 兩軸線傾斜一角度； (D) 工作中有沖擊、振動(dòng)及起動(dòng)頻繁 四、復(fù)習(xí)題. 2. 選擇題四、復(fù)習(xí)題.（4）安裝凸緣聯(lián)軸器時(shí)，對(duì)兩軸的要求是_。 (A) 兩軸嚴(yán)格對(duì)中； (B) 兩軸可有徑向偏移； (C) 兩軸可相對(duì)傾斜一角度； (D) 兩軸可有綜合位移。（5）齒式聯(lián)軸器的特點(diǎn)是_。 (A) 可補(bǔ)償兩軸的綜合位移； (B)可補(bǔ)償兩軸的徑向偏移； (C) 可補(bǔ)償兩軸的角偏移； (D) 有齒頂間隙，能吸收振動(dòng)（6）下列_不是彈性套柱銷聯(lián)軸器的特點(diǎn)。 (A) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便； (B) 價(jià)格低廉； (C) 能吸收振動(dòng)和補(bǔ)償兩軸的綜合位移。 (D) 彈性套不易損壞，使用壽命長(zhǎng)。（7

14、）用于聯(lián)接兩相交軸的單萬向聯(lián)軸器，其主要缺點(diǎn)是_。 (A) 結(jié)構(gòu)龐大，維護(hù)困難；(B) 零件易損壞，使用壽命短； (C) 只能傳遞小轉(zhuǎn)矩； (D) 主動(dòng)軸作等速運(yùn)動(dòng)，但從動(dòng)軸作周期性的變速運(yùn)動(dòng)。四、復(fù)習(xí)題.（4）安裝凸緣聯(lián)軸器時(shí)，對(duì)兩軸的要求是_。四、復(fù)習(xí)題 （8）橋式起重機(jī)兩傳動(dòng)軸用齒式聯(lián)軸器CL2相聯(lián)，兩軸直徑相等，軸的轉(zhuǎn)速n = 70r/min，如該聯(lián)軸器許用最大轉(zhuǎn)矩為1400Nm，取工作情況系數(shù)K=1.5，試求聯(lián)軸器能傳遞的最大功率Pmax 。 (A) Pmax=10.26kW； （B）Pmax=6.84kW； (C) Pmax=10kW； （D） Pmax=15.39kW。（9）牙嵌

15、離合器只能在_接合。 (A) 單向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)； （B）高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)； (C) 正反轉(zhuǎn)工作時(shí)； （D）兩軸轉(zhuǎn)速差很小或停車時(shí)。（10）某機(jī)器的兩軸，要求在任何轉(zhuǎn)速下都能接合，應(yīng)選擇_離合器。 (A) 摩擦； （B）牙嵌； (C) 安全； （D）超越。四、復(fù)習(xí)題. （8）橋式起重機(jī)兩傳動(dòng)軸用齒式聯(lián)軸器CL2相聯(lián)，兩軸直徑相四、復(fù)習(xí)題 （11）牙嵌離合器的常用牙型有矩形、梯形、鋸齒形三種，在傳遞較大轉(zhuǎn)矩時(shí)常用的牙型為梯形，這是因?yàn)開。 (A) 梯形牙強(qiáng)度較高，離合較容易且磨損能補(bǔ)償； (B) 梯形牙與齒接觸面間有軸向分力； (C) 接合后沒有相對(duì)滑動(dòng)； (D) 梯形牙便于接合，強(qiáng)度最高，能傳遞的轉(zhuǎn)矩最大。（12）設(shè)計(jì)多片圓盤摩擦離合器時(shí)，摩擦片的數(shù)目不宜取得過多，這主要是為了避免_。 (A) 離合器分離動(dòng)作不靈活； （B）各片受力不均勻； (C) 軸向尺寸過大； （D）不易散熱。.四、復(fù)習(xí)題 （11）牙嵌離合器的常用牙型有矩形、 3. 計(jì)算題 一直流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n=3000r/min，最大功率P=20kW，外伸軸直徑 d=45mm，試選擇聯(lián)軸器型號(hào)(只要求與發(fā)電機(jī)軸聯(lián)接的半聯(lián)軸器滿足直徑要求)。 電動(dòng)機(jī)與離心泵之間用聯(lián)軸器相聯(lián)。已知電動(dòng)機(jī)功率P=22kW,