陜西科技大學 過程裝備與控制工程 課件2機械設計(王寧俠)第15章

1、第15章聯軸器、離合器和制動器 第第15章章 聯軸器、離合器和制動器聯軸器、離合器和制動器 15.1 概述 15.2 聯軸器 15.3 離合器 15.4 制動器 習題 第15章聯軸器、離合器和制動器 15.1 概述概述 15.1.1 功用功用 聯軸器和離合器是用來聯接兩軸(有時也可聯接軸與其他 回轉零件)，使其一同回轉并傳遞運動和轉矩的常用部件。 在機器運轉時，聯接的兩軸不能分離，必須停車后，通過 拆卸兩軸方可分離的聯接裝置稱為聯軸器， 見圖15-1。聯軸器 有時可以作為一種安全裝置，靠聯接件的折斷、分離或打滑使 傳動中斷或限制轉矩的傳遞，起到過載保護作用(見圖15-2)； 有時還可以作為一種

2、特殊的調速裝置。 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-1 聯軸器 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-2 雙剪式剪切銷安全聯軸器 第15章聯軸器、離合器和制動器 在機器運轉時，可根據需要使兩軸隨時接合或分離的裝置 稱為離合器。離合器能夠 “操縱”或“控制”機械的啟動和 停車，齒輪箱速度的變換，傳動軸間在運動中的同步和相互超 越以及過載時的安全保護等。 制動器是保證機器正常安全工作的重要部件。它可以使機 器降低運轉速度或迅速停止轉動。有一類制動器還可以調節(jié)機 器的速度。 第15章聯軸器、離合器和制動器 15.1.2 計算轉矩計算轉矩 聯軸器和離合器多數已標準化，在選擇時可根據工作要求

3、 (計算轉矩、工作條件等) 選擇合適的類型，再按被聯接軸的直 徑、轉矩和轉速從有關手冊中查出適用的型號尺寸，必要時再 驗算其中主要工作零件的強度和其他性能。 聯軸器和離合器傳遞的轉矩包括正常的工作載荷，啟動時 的動載荷及工作時的過載現象。應按軸上的最大轉矩作為計算 轉矩，此計算轉矩可用下式求得： Tc=KT 式中：T聯軸器和離合器傳遞的轉矩，單位為Nm； K工作情況系數，見表15-1。 第15章聯軸器、離合器和制動器 第15章聯軸器、離合器和制動器 制動器的計算轉矩是根據機器的結構情況、制動軸上的轉 矩TA，并考慮一定的安全裕度得出的： Tc=STA (15-1) 式中：S制動安全系數，參閱表

4、15-2推薦值。 第15章聯軸器、離合器和制動器 聯軸器和離合器的種類很多，本章只介紹有代表性的幾種 類型，其他類型可參閱有關手冊。 第15章聯軸器、離合器和制動器 15.2 聯軸器聯軸器 聯軸器的類型較多，通常按照組成中是否具有彈性變形元 件將其劃分為剛性聯軸器和彈性聯軸器兩大類。剛性聯軸器全 部由剛性零件組成，沒有緩沖減振能力，故適用于載荷平穩(wěn)或 有輕微沖擊的兩軸聯接。在剛性聯軸器中，還可以根據它能否 補償被聯兩軸軸線的可能位移，將它劃分為固定式和可移式兩 種。 剛性固定式聯軸器中，所有零件相對于所聯接的軸是固定 不動的，并且無法自動適應軸線的偏移情況。因此這類聯軸器 要求所聯兩軸的軸線對

5、中準確，且適合于工作中軸線不會發(fā)生 相對位移的兩軸聯接。 第15章聯軸器、離合器和制動器 剛性可移式聯軸器，在結構中設計有可移動的零件，能夠 自動適應軸線間可能出現的如圖15-3所示的位移情況。這類聯 軸器適用于基礎和機架剛性差、工作時不能保證兩軸線對中的 兩軸聯接。 彈性聯軸器在結構中設計有彈性變形元件，可以依靠彈性 元件的變形與儲能性來緩沖減振, 并補償一定范圍內的軸線位移。 制造彈性元件的材料有金屬材料和非金屬材料兩種。金屬 材料制成的彈性元件(主要為各種彈簧)強度高、尺寸小、壽命 較長，但制造成本高。非金屬材料(橡膠、塑料等) 元件具有良 好的減振性能，結構簡單，價格便宜，但壽命較短。

6、彈性聯軸 器目前應用廣泛，品種也越來越多。 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-3 兩軸軸線的相對位移 第15章聯軸器、離合器和制動器 15.2.1 聯軸器的類型聯軸器的類型 1. 剛性固定式聯軸器剛性固定式聯軸器 剛性固定式聯軸器中應用較多的有套筒式、夾殼式和凸緣 式等結構類型。這里只介紹較為常用的凸緣聯軸器。 如圖15-4所示，凸緣聯軸器由兩個帶凸緣的半聯軸器分別 和兩軸聯在一起，再用螺栓把兩半聯軸器聯成一體而成。為了 保證軸線對中，這種聯軸器常采用兩種對中結構：如圖15-4(a) 所示為用兩半聯軸器端面的凸肩和凹槽對中，靠預緊普通螺栓 在凸緣接合面產生摩擦力矩來傳遞轉矩；如圖15-

7、4(b)所示為用 鉸制孔螺栓對中，靠螺栓剪切和擠壓來傳遞轉矩。前者制造簡 單，對中性好；后者能傳遞較大的轉矩。 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-4 凸緣聯軸器 第15章聯軸器、離合器和制動器 聯軸器的材料一般采用35、ZG270500，當轉速不高(外 緣速度v35 ms)時，也可用中等強度的鑄鐵制造。凸緣聯 軸器應用廣泛，維護容易，對中精確可靠，但要求準確保持凸 緣端面與軸線垂直。這種聯軸器適用于載荷較平穩(wěn)的兩軸聯接， 如提高制造和安裝精度，也可用于高速重載場合。 凸緣聯軸器已標準化，按標準(GBT 58431986)選定凸 緣聯軸器型號后，必要時應對聯接兩個半聯軸器的螺栓進行強 度

8、校核。 第15章聯軸器、離合器和制動器 凸緣聯軸器在結構上略加改動，可成為安全聯軸器。例如 將鉸制孔螺栓換成剪切銷，過載時，銷釘被剪斷，從而可防止 機械中重要零件的損壞。銷釘的端面是根據轉矩超過許用值時， 由銷釘斷口處被剪斷的條件計算出來的。這種過載保護方式在 銷釘剪斷處發(fā)生沖擊，而且更換銷釘時要花費較長時間，所以 適用于過載可能性不大，但又有必要采取安全保護措施的場合。 第15章聯軸器、離合器和制動器 2. 剛性可移式聯軸器剛性可移式聯軸器 常用的剛性可移式聯軸器有以下幾種。 1) 滑塊聯軸器 滑塊聯軸器以滑塊構成動聯接來實現剛性可移的要求。根 據滑塊結構不同，滑塊聯軸器又分為十字滑塊聯軸器

9、和NZ撓 性爪型聯軸器。 第15章聯軸器、離合器和制動器 如圖15-5所示為十字滑塊聯軸器。它由兩個端面開有徑向 凹槽的半聯軸器和一個兩面帶凸牙的中間盤所構成。中間盤兩 面的方形凸牙互相垂直呈十字形，嵌配在兩個半聯軸器的滑槽 中。因為十字滑塊可在凹形槽中滑動，所以可補償安裝及運轉 時兩軸間的位移。十字滑塊聯軸器的特點是結構簡單，徑向尺 寸小，但工作面易磨損，一般適用于兩軸平行但有較大徑向位 移，工作時無大的沖擊和轉速不高的場合。 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-5 十字滑塊聯軸器 第15章聯軸器、離合器和制動器 如圖15-6所示為NZ撓性爪型聯軸器。它是滑塊聯軸器的 一種派生形式。它

10、與十字滑塊聯軸器結構相似，只是兩個半聯 軸器上的凹槽較寬，并把中間盤變?yōu)閮擅娌粠寡赖姆叫位瑝K， 且通常用夾布膠木或尼龍制成。這種聯軸器己標準化 (JB/ZQ43841986)，適用于傳遞轉矩不大、轉速較高、無劇 烈沖擊的兩軸聯接。 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-6 NZ撓性爪型聯軸器 第15章聯軸器、離合器和制動器 2) 齒式聯軸器 齒式聯軸器(見圖15-7)由兩個具有外齒的半聯軸器和兩個 帶內齒及凸緣的外殼組成。兩外殼用螺栓相聯、殼內儲有潤滑 油，以便聯軸器旋轉時將油甩向四周以潤滑嚙合齒輪，從而減 小嚙合輪齒間的摩擦和相對移動阻力以及降低作用在軸和軸承 上的附加載荷。 齒式聯軸

11、器工作時，依靠內、外輪齒嚙合來傳遞轉矩。由 于半聯軸器的外齒齒頂加工成球面(球面中心應位于軸線上)， 且使嚙合齒間具有較大的齒側間隙，因此它具有良好的補償兩 軸作任何方向位移的能力。如果將外齒輪修形成鼓形齒，則更 有利于增大聯軸器的補償綜合位移的能力。 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-7 齒式聯軸器 第15章聯軸器、離合器和制動器 3) 萬向聯軸器 萬向聯軸器是通過萬向鉸鏈機構來傳遞轉矩和補償軸線偏 斜的。常見的萬向聯軸器有十字軸萬向聯軸器(見圖15-8(a)和 雙萬向聯軸器(見圖15-8(b)。 如圖15-8(a)所示， 十字軸萬向聯軸器由兩個叉形零件、 十字形元件和銷軸等組成。兩

12、銷軸互相垂直配置并分別把兩個 叉形零件與十字形元件聯接起來構成萬向鉸鏈。因此，當一軸 的位置固定后，另一軸可以在任意方向偏斜，角位移可達 3545。 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-8 萬向聯軸器 第15章聯軸器、離合器和制動器 由分析可知，采用如圖15-8(a)所示的聯軸器傳動的主要 缺點是，當兩軸間夾角0時，主動軸以等角速度1回轉， 從動軸的角速度2將在下列范圍內作周期性的變化： 1 cos21/cos, 因而在傳動中會引起附加的動載荷。聯接 于從動軸上的零件的轉動慣量越大，動載荷也越大。 第15章聯軸器、離合器和制動器 為了克服上述缺點，常將萬向聯軸器成對使用，構成所謂 雙萬向

13、聯軸器(見圖15-8(b)。在設計和使用時，如果能保證聯 軸器中間軸兩端的叉平面位于同一平面內，且使中間軸與主、 從動軸之間的夾角相等(見圖15-9)，則當主動軸等角速度回轉 時，盡管中間軸本身的轉速是不均勻的，但從動軸卻以與主動 軸相等的角速度回轉，從而避免動載荷的產生。 這類聯軸器結構緊湊，適合于兩軸有較大偏斜角或在工作 中有較大角位移的地方，如汽車、多頭鉆床等傳動系統。小型 十字萬向聯軸器已標準化，設計時可按標準選用。 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-9 雙萬向聯軸器 第15章聯軸器、離合器和制動器 4) 滾子鏈聯軸器 滾子鏈聯軸器(見圖15-10)是利用一公共滾子鏈(單排或雙

14、 排)同時與兩個齒數相同的并列鏈輪相嚙合以實現兩半聯軸器 相聯接的一種聯軸器。其特點是結構簡單，裝拆方便，徑向尺 小較小，重量輕，轉動慣量小，效率很高，具有一定的補償位 移能力，工作可靠，使用壽命長，惡劣工作環(huán)境(如高溫、潮 濕、多塵、油污等)也能使用，成本低。但若離心力過大會加 速各元件間的磨損和發(fā)熱，不宜用于很高速度的傳動；而且緩 沖、減振能力不大，不宜在頻繁啟動、強烈沖擊下工作。 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-10 滾子鏈聯軸器 第15章聯軸器、離合器和制動器 3. 彈性聯軸器彈性聯軸器 彈性聯軸器裝有彈性元件，用于補償兩軸的相對偏移并緩 沖吸振。按制造彈性元件的材料不同，彈

15、性聯軸器可分為金屬 彈性元件聯軸器和非金屬彈性元件聯軸器。但無論哪一種，彈 性元件儲存能量越多，聯軸器緩沖能力就越好；彈性元件的彈 性滯后性能越好，聯軸器的消振能力也就越強。 1) 彈性套柱銷聯軸器 彈性套柱銷聯軸器(見圖15-11)在結構上類似凸緣聯軸器， 也有兩個帶凸緣的半聯軸器分別與主、從動軸相聯。但聯接兩 個半聯軸器的不是簡單的螺栓，而是帶彈性套的柱銷。 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-11 彈性套柱銷聯軸器 第15章聯軸器、離合器和制動器 彈性套為橡膠制品，常做成蛹狀結構以提高其彈性。由于 彈性套為傳力、減振和補償位移的元件，因此應具有一定的抗 壓強度。柱銷用45鋼制成，其

16、圓柱部分與彈性套配合，借助錐 面與螺紋聯接固定在一半聯軸器凸緣圓周上。 這種聯軸器制造容易，裝拆方便，成本較低；但彈性套易 磨損，壽命較短。它適用于聯接載荷平穩(wěn)、需正反轉或啟動頻 繁、傳遞中小轉矩的軸。 第15章聯軸器、離合器和制動器 2) 彈性柱銷聯軸器 如圖15-12所示，這種聯軸器是用彈性柱銷將兩個半聯軸 器聯接起來。工作時，轉矩是通過半聯軸器、 柱銷而傳到從動軸上去的。為了防止柱銷脫落，在半聯軸 器的外側用螺釘固定擋板。柱銷常用尼龍制成，具有一定的彈 性和耐磨能力。柱銷的形狀一般為圓柱形與鼓形的組合體，在 載荷平穩(wěn)、安裝精度較高的情況下，也可采用剖面不變化的圓 柱形柱銷。 第15章聯軸

17、器、離合器和制動器 圖 15-12 彈性柱銷聯軸器 第15章聯軸器、離合器和制動器 這種聯軸器較彈性套柱銷聯軸器結構簡單，而且傳遞轉矩 的能力更大，也有一定的緩沖吸振能力，允許被聯接兩軸有一 定的軸向位移及少量的徑向位移和偏角位移，適用于軸向竄動 較大、正反轉變化較多和啟動頻繁的場合。由于尼龍柱銷對溫 度較敏感，因此使用溫度控制在-20+70的范圍內。 第15章聯軸器、離合器和制動器 3) 梅花形彈性聯軸器 如圖15-13所示的梅花形彈性聯軸器，是利用梅花形彈性 元件置于兩半聯軸器凸爪之間實現聯接的。彈性元件可根據使 用要求選用不同硬度的聚氨酯、尼龍、橡膠等材料制造。 工作時，彈性元件受擠壓，

18、聯軸器凸爪受剪切和彎曲。傳 遞轉矩的能力主要取決于彈性元件的擠壓強度。梅花形彈性聯 軸器的特點是結構簡單，費用較低，具有良好的補償位移和減 振能力。 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-13 梅花形彈性聯軸器 第15章聯軸器、離合器和制動器 4) 輪胎式聯軸器 輪胎式聯軸器如圖15-14所示。它用橡膠或橡膠織物制成 輪胎狀的彈性元件，兩端用壓板及螺釘分別壓在兩個半聯軸器 上。這種聯軸器富有彈性，具有良好的消振能力，能有效地降 低動載荷和補償較大的軸向位移，而且絕緣性能好，運轉時無 噪音；缺點是徑向尺寸較大，當轉矩較大時，會因過大轉矩變 形而產生附加軸向載荷。為便于裝配，有時將輪胎開出徑向

19、切 口，但這時承載能力要顯著降低。 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-14 輪胎式聯軸器 第15章聯軸器、離合器和制動器 5) 膜片聯軸器 膜片聯軸器的典型結構如圖15-15所示。其彈性元件為一 定數量的多邊形環(huán)(或圓形環(huán))金屬薄片疊合而成的膜片組，在 膜片的圓周上有若干個螺栓孔，用鉸制孔螺栓交錯間隔與半聯 軸器相聯接。這樣將彈性元件上的弧段分為受壓縮和受拉伸的 兩部分，拉伸部分傳遞轉矩，壓縮部分趨向皺折。當機組存在 軸向、徑向和角位移時，金屬膜片便產生波狀變形。 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-15 膜片聯軸器 第15章聯軸器、離合器和制動器 這種聯軸器結構簡單，工作可靠，

20、整體性能較好，各元件 間無相對滑動，無噪音；但彈性較弱，緩沖減振性能差。它主 要用于載荷平穩(wěn)的高速傳動。 金屬彈性元件的撓性聯軸器除上述的膜片聯軸器外，還有 多種形式，如定剛度的圓柱彈簧聯軸器(圖15-16)、變剛度的蛇 形彈簧聯軸器(圖15-17)及徑向彈簧片聯軸器(圖15-18) 等。 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-16 圓柱彈簧聯軸器 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-17 蛇形彈簧聯軸器 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-18 徑向彈簧聯軸器 第15章聯軸器、離合器和制動器 4. 安全聯軸器安全聯軸器 安全聯軸器的作用是當工作轉矩超過機器允許的極限轉矩 時，

21、聯軸器中的聯接件將發(fā)生折斷、脫開或打滑，從而保護機 器中的重要零件。剪切銷安全聯軸器(圖15-19)就是其中的一種。 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-19 剪切銷安全聯軸器 第15章聯軸器、離合器和制動器 15.2.2 聯軸器的選擇聯軸器的選擇 機械中常用的聯軸器多數已經標準化。設計者在選用時， 首先要選擇聯軸器的類型。 1. 聯軸器類型的選擇聯軸器類型的選擇 選擇聯軸器類型時，以下幾個因素供選擇時參考。 (1) 聯軸器傳遞載荷的大小和性質及對緩沖減振功能的要 求。一般載荷平穩(wěn)，傳遞轉矩大，轉速穩(wěn)定，同軸度好，無相 對位移的選用剛性聯軸器；載荷變化較大，要求緩沖減振或者 同軸度不易保

22、證的，應選用彈性聯軸器。 第15章聯軸器、離合器和制動器 (2) 聯軸器工作轉速的高低及引起的離心力大小。高速運 轉的軸宜選用動平衡精度較高的聯軸器，如膜片聯軸器；動載 荷大的機器， 應選用重量輕、轉動慣量小的聯軸器；正、反 轉變化多，啟動頻繁，有較大沖擊載荷及安裝時不易對中的場 合，應考慮選用剛性可移式聯軸器。 第15章聯軸器、離合器和制動器 (3) 聯軸器聯接兩軸相對位移的大小。安裝調整后難以保 證兩軸精確對中或者工作過程中有較大位移量的兩軸聯接，要 選用帶彈性元件的彈性聯軸器。 例如：一般中小功率的壓縮機選用有彈性元件的彈性聯軸 器較多；而轉速高的高速透平壓縮機采用齒式聯軸器；中小型 泵

23、通常選用有非金屬彈性元件的彈性聯軸器；大功率的軸流泵、 水輪泵，對中好的可采用凸緣聯軸器聯接傳動；對于工作中兩 軸有較大偏斜角或較大角位移的地方，如汽車、拖拉機和金屬 切削機床應選用十字軸萬向聯軸器。 總之，應以聯軸器傳遞載荷的大小、轉速的高低、補償位 移的能力、拆裝調整是否簡便、成本高低及對工作環(huán)境的要求 等因素，作為選擇聯軸器類型時的依據。 第15章聯軸器、離合器和制動器 2. 選用聯軸器的方法和步驟選用聯軸器的方法和步驟 1) 選擇聯軸器的類型和型號 根據工作要求，參考機械設計手冊，選擇合適的類型，并 按軸的直徑、計算轉矩和轉速，選定具體尺寸，確定聯軸器的 型號。保證聯軸器的計算轉矩 T

24、cT(15-2) 式中， T該型號聯軸器的許用轉矩。 2) 校核最大轉速 設計時，已知被聯接軸的轉速n。為確保聯軸器聯接的兩軸 能正常工作，軸的轉速應低于聯軸器允許的最高轉速nmax，即 nnmax (15-3) 第15章聯軸器、離合器和制動器 3) 調整軸孔直徑尺寸和形狀 由機械零件手冊中得知，聯軸器標準中有的給出一組直徑 尺寸系列，有的給出軸直徑的最大和最小值。多數聯軸器每種 型號適用的軸直徑均有一個范圍值，而且被聯接的兩軸端形狀 有圓柱形、圓錐形等形式，兩軸直徑也不一定相同，所以聯軸 器型號選定后，有時還需要修改，協調軸孔直徑尺寸和形狀。 第15章聯軸器、離合器和制動器 4) 進行必要的

25、校核 根據使用條件，如有必要時，還要對聯軸器的主要傳動零 件進行強度校核。對于有非金屬彈性元件的彈性聯軸器，使用 中注意聯軸器所在部位的工作溫度不應超過彈性元件材料允許 的最高溫度。 例例15-1 選擇圖15-20所示蝸桿減速器輸出軸與球磨機伸出 軸之間的聯軸器。球磨機所需轉矩T=120 Nm，轉速n=250 r/min，減速器輸出軸直徑d40 mm，球磨機伸出軸直徑d=42 mm。 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-20 例 15-1 圖 第15章聯軸器、離合器和制動器 解解 因球磨機的載荷變化大，故選用緩沖性能較好，同時具 有可移性的彈性套柱銷聯軸器。 1. 聯軸器的計算轉矩 Tc

26、=KT 選擇工作情況系數K，查表15-1，取K1.9。則計算轉矩 Tc=KT=1.9120 Nm=228 Nm 2. 選擇聯軸器的型號 查機械設計手冊,根據軸徑和計算轉矩選用彈性套柱銷聯軸器： 其許用最大扭矩T=250 Nm，許用最高轉速n=3800r/min, 選擇合理。 19844323 GB/T 82Y42 82Y40 TL6 第15章聯軸器、離合器和制動器 15.3 離合器離合器 離合器也是一種常用的軸系部件，用來實現機器工作時能 隨時使兩軸接合或分離的裝置。 離合器種類較多，可以從不同的角度進行分類。根據實現 離合動作的方式不同，離合器分為操縱離合器和自動離合器兩 大類。操縱離合器的

27、操縱方式有機械、電磁、氣動和液動等， 因此又有所謂機械操縱離合器、電磁操縱離合器、氣壓操縱離 合器和液壓操縱離合器等。自動離合器不需要專門的操縱裝置， 它依靠一定的工作原理來自動離合。 第15章聯軸器、離合器和制動器 根據工作原理不同，離合器又有離心離合器、超越離合 器等。采用自動離合器可使機器操作過程簡化，有利減輕操 作者體力勞動，并可以提高機器的工作效率和安全程度。 無論是操縱離合器還是自動離合器，在結構上都離不開 接合元件。按照接合元件的工作原理不同，離合器的類型不 外乎有嵌合式和摩擦式兩種基本類型。嵌合式離合器結構簡 單，傳遞轉矩大，主、從動軸可同步轉動，尺寸緊湊；但接 合時有剛性沖擊

28、，只能在靜止或兩軸轉速差不大時(如小于 100150r/min)接合。摩擦式離合器離合較平穩(wěn)，過載時可自 行打滑；但主、從動軸不能嚴格同步，接合時會產生摩擦熱， 摩擦元件易磨損。 第15章聯軸器、離合器和制動器 15.3.1 牙嵌式離合器牙嵌式離合器 圖15-21為牙嵌式離合器的典型結構圖。牙嵌式離合器是 嵌合式離合器的一種。它由端面帶牙的兩半離合器組成，一半 用平鍵與主動軸聯接，另一半用導向平鍵或花鍵與從動軸相聯 接。對中環(huán)固定在主動軸端的半離合器上。從動軸可在對中環(huán) 內自由轉動，由滑環(huán)操縱離合器的分離和接合。牙嵌式離合器 是靠牙的互相嵌合來傳遞運動和轉矩的。 第15章聯軸器、離合器和制動器

29、 圖 15-21 牙嵌式離合器 第15章聯軸器、離合器和制動器 牙嵌式離合器的牙形有三角形(見圖15-22(a)、(b)、矩形 (見圖15-22(e)、梯形(見圖15-22(c)、鋸齒形(見圖15-22(d)等。 其中以梯形應用較廣，因為它具有強度高、傳遞轉矩大、能自 動補償牙的磨損與間隙等特點，從而可以避免或減少載荷和速 度變化時因間隙而產生的沖擊。圖15-22(f)所示的牙形主要用 于安全離合器，圖15-22(g)所示為牙形的縱剖面。 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-22 牙嵌式離合器的牙形 第15章聯軸器、離合器和制動器 牙嵌式離合器的主要尺寸可以從有關手冊中選取，它傳遞 轉矩

30、的能力主要取決于牙的耐磨性和強度，必要時應按下式驗 算牙面上的壓強p及牙根彎曲應力b: (15-4) (15-5) 2 0 p AzD KT p b WzD KTh 0 b 第15章聯軸器、離合器和制動器 式中：A每個牙的接觸面積，單位為mm2； D0牙所在圓環(huán)的平均直徑，單位為mm； h牙的高度，單位為mm； z牙的數目； W牙根部的抗彎截面系數，單位為mm3，W=a2b/6(a、 b尺寸見圖15-21)。 牙嵌式離合器的許用壓強和許用應力見表15-3。 第15章聯軸器、離合器和制動器 15.3.2 摩擦式離合器摩擦式離合器 摩擦式離合器有許多形式，這里僅介紹圓盤摩擦式離合器。 1. 單圓盤

31、摩擦式離合器單圓盤摩擦式離合器 圖15-23所示為單圓盤摩擦式離合器簡圖。在主動軸和從 動軸之間裝有摩擦盤，操縱環(huán)使從動摩擦盤沿從動軸移動，接 合時以力FQ將兩盤壓緊并產生摩擦力矩，這樣主動軸上的轉 矩就傳到了從動軸上。其傳遞的最大轉矩為 Tmax=FQfRKT(15-6) 式中： R合力作用的平均半徑； f摩擦系數，其值見表15-4。 第15章聯軸器、離合器和制動器 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-23 單圓盤摩擦式離合器 第15章聯軸器、離合器和制動器 2. 多圓盤摩擦式離合器多圓盤摩擦式離合器 圖15-24所示為多圓盤摩擦式離合器。其中， 主動軸與鼓 輪相聯接；從動軸與套筒相聯

32、接；內摩擦盤組與套筒、外摩擦 盤組與鼓輪，分別采用類似花鍵的聯接；滑環(huán)受操縱機構控制。 滑環(huán)左移時壓下曲臂壓桿，并通過壓板使內、外摩擦盤組相互 壓緊，此時離合器處于接合狀態(tài)；滑環(huán)右移時曲臂壓桿被彈簧 抬起，由于內盤為碟形而產生的彈力，使內、外摩擦盤組分離， 此時離合器處于分離狀態(tài)。螺母可調節(jié)摩擦盤之間的壓力。 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-24 多圓盤摩擦式離合器 第15章聯軸器、離合器和制動器 它能傳遞的最大轉矩Tmax和作用于摩擦接合面上的壓強p為 (15-7) (15-8) 式中： D1、D2摩擦盤接合面的內、外徑； z接合面的對數； f摩擦系數，其見表15-4； p許用壓強

33、， p=kakbkcp0。p0值見表 15-4，修正系數ka、kb、kc值見表15-5。 KT DD zfFT Q 4 12 max )( 4 2 1 2 2 p DD F p Q 第15章聯軸器、離合器和制動器 第15章聯軸器、離合器和制動器 3. 電磁操縱摩擦式離合器電磁操縱摩擦式離合器 電磁操縱摩擦式離合器見圖15-25。圖中所示為摩擦盤壓 緊狀態(tài)(即通電時)。其工作原理與多圓盤摩擦式離合器相似， 當直流電經接觸環(huán)導入電磁線圈后，產生磁通量使線圈吸引 銜鐵，于是銜鐵將兩組摩擦片壓緊，離合器處于接合狀態(tài)。當 電流切斷時，依靠復位彈簧將銜鐵推開，使兩組摩擦片松開， 離合器處于分離狀態(tài)。電磁離合器可實現遠距離控制，因其動 作迅速，且沒有不平衡的軸向力，因而在數控機床等機械中得 到廣泛應用。 第15章聯軸器、離合器和制動器 圖 15-25 電磁操縱摩擦式離合器 第15章聯軸器、離合器和制動器 15.4 制動器制動器 15.4.1 制動器的組成及其分類制動器的組成及其分類 制動器是利用摩擦力來減小物體運動的速度或使其停止運 動的裝置。若把離合器的從動部分固定起來，當離合器接合時， 摩擦力就能阻止主動部分的轉動，此時離合器就成了一個制動 器。制動器種類很多，多數常用類型已經標準化、系列化。按 照制動方式，制動器分為接觸式和