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联轴器、离合器和制动器机械设计基础老师讲课课件


第五章 联轴器、离合器

1.作用:机械传动中的常用部件,用来连接两传动轴,使其一起转动并传递转矩,有时 也可作为安全装置。 2. 联轴器与离合器的异同点:
相同点:联接两轴传递运动和转矩。 不同点:联轴器——联接的两轴只有停车后 经拆卸才能分离。 离合器——联接的两轴可在机器工作中方 便地实现 分离与接合。

一、联轴器的类型
由于制造、安装或工作时零件的变形等原因,被联接的两轴不一定度能精确对中,因 此会出现两轴之间的轴向位移、径向位移和角位移,或其组合。

制造误差 被联接的两轴不能精确对中 安装误差 受力变形 两轴线的相对位移: 轴向、径向、角度、综合。

x 径向
x
y
α

y

轴向

角度

综合

α

二、 联轴器的分类 套筒联轴器

刚性联轴器
无位移补偿能力

凸缘联轴器 无弹性元 件联轴器

齿式联轴器 滑块联轴器 万向联轴器 弹性套柱销联轴器

轴 联 器

对中性要求高。

可以补偿位移 缓冲吸振,用于起动 频繁、高速变载以及 经常正反转的场合

挠性联轴器

有弹性元 件联轴器

弹性套柱销联轴器
轮胎联轴器 蛇形弹簧

1、凸缘刚性联轴器
结构:半联轴器通过键与轴相联,用螺栓将两个半联 轴器的凸缘联接在一起。 普通凸缘联轴器 ---靠铰制孔螺栓对中。 型式:
有对中榫的凸缘联轴器 ---靠榫头对中。

绞制孔螺栓

普通螺栓 对中榫

特点:结构简单,传递转矩较大,但不 能缓冲、吸振。 适用于两轴严格对中、载荷平稳的场合。

2、套筒联轴器 结构:用一个套筒通过键将两轴联接在一起。用紧定 螺钉来实现轴向固定。 半圆键 型式: 普通平键
套筒联轴器

特点:结构简单、使用方便、 传递扭矩较大,但不 能缓冲减振 。
适用于两轴严格对中、载荷平稳的 场合。

(二)无弹性元件挠性联轴器
1、十字滑块联轴器
1 2 3

特点:转速高时,十字滑块因偏心离心力大,磨损快。 适用于两轴径向位移较大的低速无冲击和载荷较大的场合

2、齿式联轴器

直齿

R

R1

Ra
鼓形齿

优点:传递转矩较大,补偿适量的综合位移。。 缺点:结构笨重,成本较大。 适用于高速重载启动频繁和经常正反转的场合

3、万向联轴器

4、万向联轴器
两轴之间的夹角还可以改变。共轴、 有夹角

作用:用于传递两相交轴之间的动力和运动,而且在传动过程中,

应用:广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。

α

单万向联轴器

由两个分别固定在主、从动 轴上的叉形接头和一个十字形零 件所组成。

叉形接头和十字头 是铰接的,因此允许被 联接两轴的轴线夹角很 大。

双万向联轴器 将两个单万向铰链机构串联使用,构成双万向铰链机构。 安装要求: ①主动、从动、中间三轴共面; ②主动轴、从动轴的轴线与中间轴的轴线之间的夹 角应相等; ③中间轴两端的叉面应在同一平面内。 α
1 2

α

C
1 C 2 α

α

(三)弹性元件挠性联轴器 1、弹性套柱销联轴器
L s
短圆柱形孔

D1

1:10

圆锥形孔

圆柱形孔

特点:结构简单,装配方便,能缓冲、吸振。但弹性圈易 损坏,寿命低。用于启动频繁的高中速轴的中、小载荷的 传动。

d

2、弹性柱销联轴器

特点:结构简单,制造容易,传递转矩能力较大,能缓冲、吸 振,补偿位移较小。适用于正反转、启动频繁的转矩较大的中 低速轴。

二、联轴器的选择
1、选联轴器类型;
刚性联轴器— 用于载荷平稳,转速稳定,同轴度好, 无相对位移的场合。

无弹性元件挠性联轴器— 用于有相对位移场合。
弹性联轴器—用于载荷和速度变化较大处,同轴度 不易保证的场合



第三节 离合器

一、离合器的要求
离合器应该操纵方便省力、离合迅速 平稳、动作准确、结构简单。
嵌合式离合器

二、离合器的分类
摩擦式离合器

1、嵌合式离合器
结构:由端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环组成。
特点:结构简单,外廓尺寸小,能 传递较大的转矩,只宜在两轴静止 或转速差很小时接合或分离。 活动套筒 滑环

固定套筒

设计:潘存云

对中环

牙型

三角形 梯 形 锯齿形

----传递中小转矩 ----传递较大转矩

梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。 锯齿形只能单向工作。。 制造要求:各牙应精确等分,以使载荷均匀分布。
30?~40?
60? 2?~8? 2?~8?

2、摩擦离合器
a、单片式圆盘摩擦离合器

优点: 1.在任何转速条件下两轴都 可以进行结合; 2.过载时打滑,起保护作用;

缺点:结合过程中不可避 免出现打滑,引起磨损和 发热;

3.结合平稳、冲击和振动小。 Rf
设计:潘存云

3 3

Fa

1

2 2

摩擦扭矩: Tmax=Fa f Rf

b、多片式圆盘摩擦离合器 结构特点: 多个摩擦片叠加在一起;
主动摩擦片 被动摩擦片 调整螺母 杠杆 滑环
设计:潘存云

3、安全离合器
安全离合器:具有过载保护作用。 (1)牙嵌式安全离合器:当转矩超过限定值时,接合牙伤的轴向力克服弹簧 压紧力和摩擦阻力而使离合器分离。 (2)摩擦式安全离合器:无操纵结构,用弹簧力将摩擦片压紧。过载时,摩 擦片打滑。

4.定向(超越)离合器

三、离合器的选择
离合器的选择首先是根据工作条件和使用要求, 确定离合器类型,然后根据轴径、计算转矩和

转速的大小查手册选用型号。
与联轴器相同,应满足:
Tc≤[T] n≤[n]

练习:

(1)联轴器和离合器的主要作用是 A 联接两轴一同旋转并传递转矩
C 防止机器发生过载

。 B 补偿两轴的相对位移
D 缓冲减少振动

(2)若两轴的刚性较大、对中性好、不发生相对位移,工作中载荷平稳, 转速稳定时,宜选用 A 刚性凸缘 联轴器 。 B 十字滑块 C 弹性套柱销 D 齿式

(3)牙嵌离合器的常用牙型有矩形、梯形、锯齿形和三角形等,当传递较 大转矩时常常用的牙型为梯形,因为 A 强度高、容易结合和分离且能补偿磨损 B 结合后没有相对滑动 C 牙齿结合面间有轴向作用力 。

(4)当摩擦盘外径、内径尺寸一定时,单盘摩擦离合器所能传递的转矩大 小取决于 。 B 摩擦盘间的摩擦系数和轴向压力 。

A 摩擦盘的材料和工作条件

C 摩擦盘的基本许用压力
(5)多盘摩擦离合器的内摩擦片有时做成蝶形,这是因为 A 减轻盘的磨损 B 增大当量摩擦系数

C 使离合器分离迅速

D 提高盘的刚度

第四节
1、带式制动器
?

制动器

F2

Q F1

c

a

b

2、块式制动器

块式制动器工作原理图

3、内张蹄式制动器

1.制动踏板 2.推杆 3.主缸活塞 4.制动主缸 5. 油管 6.制动轮缸 7.轮缸活塞 8.制动鼓 9.摩擦 片 10.制动蹄 11.制动底板 12.支承销 13.制动 蹄回位弹簧

本章小结
1.联轴器、离合器型号已标准化,它们的设计主 要是从标准化的类型中选择。选择时应根据设 计要求对主要参数进行计算,再按设计准则选 择满足设计要求的联轴器、离合器; 2.联轴器是用于联接两轴。刚性联轴器结构简单、 成本低,可传递较大的转矩,但它补偿能力差, 故对两轴对中性要求很高,一般用于速度低、 无冲击、轴的刚性大、对中性较好的场合;相 反,应考虑选择弹性联轴器。

作业
? 17-1 联轴器和离合器的异同点有哪些? ? 17-2 常用的联轴器有哪些类型有?并说明其特点 和应用。 ? 17-3 刚性联轴器与弹性联轴器有什么差别?它们 各适用于哪种情况? ? 17-4 如何选择联轴器? ? 17-5 为什么齿轮联轴器是刚性能补偿两轴的位移? ? 17-6 牙嵌离合器和摩擦离合器有何特点?


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