《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) 第4版》 教案 第14章 其他常用零部件

PAGEPAGE8第14章聯(lián)軸器和離合器基本要求：了解常用聯(lián)軸器、離合器的主要類型和用途；了解常用聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)、工作原理、特點、影響工作性能的因素，以及選擇方法；了解常用離合器的結(jié)構(gòu)、工作原理、性能、特點、及選擇方法。了解常用彈簧的類型、特點、應(yīng)用、材料及制造工藝；了解圓柱螺旋彈簧的設(shè)計計算方法。重點：最常用的幾種聯(lián)軸器特點、結(jié)構(gòu)和應(yīng)用；區(qū)別聯(lián)軸器和離合器。難點：聯(lián)軸器和離合器類型的選擇與確定。學(xué)時：課堂教學(xué)：2學(xué)時。教學(xué)方法：多媒體結(jié)合板書。聯(lián)軸器與離合器的異同點：相同點：聯(lián)接兩軸、傳遞運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩。不同點：聯(lián)軸器——聯(lián)接的兩軸只有停車后經(jīng)拆卸才能分離。離合器——聯(lián)接的兩軸可在機(jī)器工作中方便地實現(xiàn)分離與接合。14.1聯(lián)軸器14.1.1聯(lián)軸器的性能要求聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后變形、溫度變化和軸承磨損等原因，不能保證嚴(yán)格對中，使兩軸線之間出現(xiàn)相對位移，如圖14-1所示，如果聯(lián)軸器對各種位移沒有補(bǔ)償能力，工作中將會產(chǎn)生附加動載荷，使工作情況惡化。因此，要求聯(lián)軸器具有補(bǔ)償一定范圍內(nèi)兩軸線相對位移量的能力。對于經(jīng)常負(fù)載啟動或工作載荷變化的場合，要求聯(lián)軸器中具有起緩沖、減振作用的彈性元件，以保護(hù)原動機(jī)和工作機(jī)不受或少受損傷。同時還要求聯(lián)軸器安全、可靠，有足夠的強(qiáng)度和使用壽命。

a）b）c）d）a）軸向位移b）徑向位移c）角度位移d）綜合位移圖14-1兩軸線的相對位移14.1.2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)軸器兩大類。剛性聯(lián)軸器不具有緩沖性和補(bǔ)償兩軸線相對位移的能力，要求兩軸嚴(yán)格對中，但此類聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，制造成本較低，裝拆、維護(hù)方便，能保證兩軸有較高的對中性，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，應(yīng)用廣泛。常用的有凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器和夾殼聯(lián)軸器等。撓性聯(lián)軸器又可分為無彈性元件撓性聯(lián)軸器和有彈性元件撓性聯(lián)軸器，前一類只具有補(bǔ)償兩軸線相對位移的能力，但不能緩沖減振，常見的有滑塊聯(lián)軸器、齒式聯(lián)軸器、萬向聯(lián)軸器和鏈條聯(lián)軸器等；后一類因含有彈性元件，除具有補(bǔ)償兩軸線相對位移的能力外，還具有緩沖和減振作用，但傳遞的轉(zhuǎn)矩因受到彈性元件強(qiáng)度的限制，一般不及無彈性元件撓性聯(lián)軸器，常見的有彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器、梅花形聯(lián)軸器、輪胎式聯(lián)軸器、蛇形彈簧聯(lián)軸器和簧片聯(lián)軸器等。14.1.3聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器多已標(biāo)準(zhǔn)化，其主要性能參數(shù)為：額定轉(zhuǎn)矩Tn、許用轉(zhuǎn)速[n]、位移補(bǔ)償量和被聯(lián)接軸的直徑范圍等。選用聯(lián)軸器時，通常先根據(jù)使用要求和工作條件確定合適的類型，再按轉(zhuǎn)矩、軸徑和轉(zhuǎn)速選擇聯(lián)軸器的型號，必要時應(yīng)校核其薄弱件的承載能力?？紤]工作機(jī)起動、制動、變速時的慣性力和沖擊載荷等因素，應(yīng)按計算轉(zhuǎn)矩Tc選擇聯(lián)軸器。計算轉(zhuǎn)矩Tc和工作轉(zhuǎn)矩T之間的關(guān)系為：Tc=KT式中K為工作情況系數(shù)。一般剛性聯(lián)軸器選用較大的值，撓性聯(lián)軸器選用較小的值；被傳動的轉(zhuǎn)動慣量小，載荷平穩(wěn)時取較小值。所選型號聯(lián)軸器必須同時滿足：Tc≤Tnn≤[n]14.2離合器14.2.1離合器的性能要求離合器的在機(jī)器傳動過程中能方便地接合和分離。對其基本要求是：工作可靠，接合、分離迅速而平穩(wěn)，操縱靈活、省力，調(diào)節(jié)和修理方便，外形尺寸小，重量輕，對摩擦式離合器還要求其耐磨性好并具有良好的散熱能力。14.2.2離合器的分類離合器的類型很多。按實現(xiàn)接合和分離的過程可分為操縱離合器和自動離合器；按離合的工作原理可分為嵌合式離合器和摩擦式離合器。嵌合式離合器通過主、從動元件上牙齒之間的嵌合力來傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動和動力，工作比較可靠，傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，但接合時有沖擊，運(yùn)轉(zhuǎn)中接合困難。摩擦式離合器是通過主、從動元件間的摩擦力來傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動和動力，運(yùn)動中接合方便，有過載保護(hù)性能，但傳遞轉(zhuǎn)矩較小，適用于高速、低轉(zhuǎn)矩的工作場合。14.2.3常用離合器的結(jié)構(gòu)和特點牙嵌式離合器牙嵌式離合器是由兩端面上帶牙的半離合器1、2組成。半離合器1用平鍵固定在主動軸上，半離合器2用導(dǎo)向鍵3或花鍵與從動軸聯(lián)接。在半離合器1上固定有對中環(huán)5，從動軸可在對中環(huán)中自由轉(zhuǎn)動，通過滑環(huán)4的軸向移動操縱離合器的接合和分離，滑環(huán)的移動可用杠桿、液壓、氣壓或電磁吸力等操縱機(jī)構(gòu)控制。2)圓盤摩擦離合器摩擦離合器依靠兩接觸面間的摩擦力來傳遞運(yùn)動和動力。按結(jié)構(gòu)形式不同，可分為圓盤式、圓錐式、塊式和帶式等類型，最常用的是圓盤摩擦離合器。圓盤摩擦離合器分為單片式和多片式兩種。14.3彈簧14.3.1概述1.彈簧的功用：1)控制機(jī)構(gòu)的位置和運(yùn)動；2)緩沖及吸振；3）儲存能量；4）測量力和力矩。2.彈簧的類型按載荷分：1)拉伸彈簧2)壓縮彈簧3)扭轉(zhuǎn)彈簧按外形分：1）螺旋彈簧2)碟形彈簧3)盤彈簧4)環(huán)形彈簧5)板彈簧3.彈簧的工作原理彈簧特性線——表示彈簧載何與變形量之間的關(guān)系曲線。彈簧的剛度——彈簧的載荷變化量與變形變化量之比，以k表示：彈簧特性線呈直線的，其剛度為常數(shù)，稱為定剛度彈簧；當(dāng)特性線呈折線或曲線時，其剛度是變化的，稱為變剛度彈簧。14.3.2彈簧的材料和許用應(yīng)力1.彈簧的材料1）要求：彈簧材料應(yīng)具有高的彈性極限和疲勞極限，足夠的韌性和塑性，良好的熱處理性能。2）常用的彈簧材料：碳素彈簧鋼（如60、75、65Mn等）；硅錳彈簧鋼（如65Si2MnA）；鉻釩彈簧鋼（如50Cr-VA）；不銹鋼（如1Cr18Ni9）；青銅（如QBe2）。2.彈簧的許用應(yīng)力彈簧材料的許用應(yīng)力與彈簧的受載循環(huán)次數(shù)有關(guān)。查表15-2。14.3.3圓柱螺旋壓縮（拉伸）彈簧的設(shè)計計算1.彈簧的結(jié)構(gòu)基本參數(shù)圓柱螺旋彈簧的主要參數(shù)有：彈簧絲直徑d彈簧圈外徑D內(nèi)徑D1中徑D2彈簧節(jié)距p螺旋升角彈簧指數(shù)C2.彈簧特性線預(yù)緊力F1稱為彈簧的最小載荷。Fmax為彈簧所承受的最大工作載荷，此時，彈簧高度壓縮到H2，相應(yīng)變形，該時刻彈簧各圈之間仍應(yīng)保留δ1的間隙，也稱余隙。3.圓柱螺旋拉（壓）彈簧的強(qiáng)度計算1)彈簧受力當(dāng)壓縮彈簧承受軸向載荷F的作用時，鋼絲剖面A-A上作用著橫向力F和扭矩T，A-A剖面呈橢圓形，現(xiàn)取垂直于鋼絲軸線的剖面B-B。2)彈簧應(yīng)力壓縮彈簧最大切應(yīng)力：其中：K－曲度系數(shù).4.彈簧的剛度計算1)彈簧的變形2)彈簧剛度和圈數(shù)3)彈簧的穩(wěn)定性驗算壓縮彈簧的自由高度H0與中徑D2之比稱為長細(xì)比，以b表示：當(dāng)彈簧兩端固定時，b<5.3；當(dāng)彈簧一端固定，一端可轉(zhuǎn)時，b<3.7；當(dāng)彈簧兩端都可轉(zhuǎn)動時，b<2.6。若長細(xì)比不滿足要求，則必須進(jìn)行穩(wěn)定性計算其臨界穩(wěn)定載荷：Fc=CBkH0其中：Fc-臨界穩(wěn)定載荷；CB-不穩(wěn)定系數(shù)；k-彈簧剛度；為保證彈簧的穩(wěn)定性必須滿足：Fc≥(2～2.5)Fmax。本章小結(jié)1．聯(lián)軸器和離合器在機(jī)械傳動中聯(lián)接主、從動軸，使其一同回轉(zhuǎn)并傳遞扭矩，有時也用作安全裝置。聯(lián)軸器聯(lián)接的分與合只能在停機(jī)時進(jìn)行，而離合器聯(lián)接的分與合可隨時進(jìn)行。2．離合器的類型很多。按實現(xiàn)接合和分離的過程可分為操縱離合器和自動離合器；按離合的工作原理可分為嵌合式離合器和摩擦式離合器。3．聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器兩大類。4．聯(lián)軸器應(yīng)按計算轉(zhuǎn)矩Tc來選取。5.彈簧主要功用有：控制運(yùn)動、緩沖與吸振、儲能和測量力的大小。彈簧的種類很多，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)要求選擇正確的彈簧類型。6.彈簧的特性曲線是彈簧的載荷與變形之間的關(guān)系曲線，是彈簧設(shè)計、檢驗的重要依據(jù)。7.在圓柱螺旋壓縮（拉伸）彈簧的設(shè)計的主要任務(wù)是：確定彈簧的鋼絲直徑、彈簧中徑和有效圈數(shù)。8.彈簧的主要設(shè)計要求是剛度要求。9.對于在變載荷下工作的重要彈簧，應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。作業(yè)14-1聯(lián)軸器和離合器的異同點有哪些？14-2常用的聯(lián)軸器有哪些類型有？并說明其特點和應(yīng)用。14-3剛性聯(lián)軸器與彈性聯(lián)軸器有什么差別？它們各適用于哪種情況？14-4如何選擇聯(lián)