第十四章 聯(lián)軸器和離合器

1、 聯(lián)軸器、離合器和制動器是機器中常見的機械部件聯(lián)軸器、離合器和制動器是機器中常見的機械部件 類型類型很多，部分已標準化。很多，部分已標準化。 設(shè)計機械時，一般根據(jù)工作要求從機械設(shè)計手冊中選擇，必設(shè)計機械時，一般根據(jù)工作要求從機械設(shè)計手冊中選擇，必要時進行所需的校核計算。要時進行所需的校核計算。 1 1）聯(lián)軸器：兩軸軸向連接并傳遞扭矩及運動的部件，機器）聯(lián)軸器：兩軸軸向連接并傳遞扭矩及運動的部件，機器停車時連接或脫離。停車時連接或脫離。 2 2）離合器：兩軸軸向連接并傳遞扭矩及運動的部件，機器）離合器：兩軸軸向連接并傳遞扭矩及運動的部件，機器不停可連接或脫離。不停可連接或脫離。 3 3）安全聯(lián)軸

2、器及安全離合器：超載時自行斷開或打滑保護）安全聯(lián)軸器及安全離合器：超載時自行斷開或打滑保護 4 4）制動器：很短時間內(nèi)停止運轉(zhuǎn)并閘住不動的裝置。）制動器：很短時間內(nèi)停止運轉(zhuǎn)并閘住不動的裝置。 5 5）特殊功用：自動離合器等。）特殊功用：自動離合器等。 聯(lián)軸器的功用聯(lián)軸器的功用：聯(lián)軸器具有傳遞扭矩和運動以外，還應(yīng)具：聯(lián)軸器具有傳遞扭矩和運動以外，還應(yīng)具有一定的有一定的兩軸偏移的能力。兩軸偏移的能力。- - 改善傳動性能改善傳動性能：提高使用壽命提高使用壽命。緩沖減振性能：減少系統(tǒng)的振動，減低沖擊等。緩沖減振性能：減少系統(tǒng)的振動，減低沖擊等。 兩軸相對偏移：由于制造和安裝誤差，受載時的基礎(chǔ)、機兩軸

3、相對偏移：由于制造和安裝誤差，受載時的基礎(chǔ)、機架等的變形兩軸線產(chǎn)生相對偏移。導(dǎo)致在軸，軸承和聯(lián)軸器上引架等的變形兩軸線產(chǎn)生相對偏移。導(dǎo)致在軸，軸承和聯(lián)軸器上引起附加載荷起附加載荷, ,甚至出現(xiàn)劇烈振動。甚至出現(xiàn)劇烈振動。 剛性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器 無補償能力無補償能力 無彈性元件無彈性元件聯(lián)軸器聯(lián)軸器 撓性聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器 有補償能力有補償能力 非金屬彈性元件非金屬彈性元件 金屬彈性元件金屬彈性元件 安全聯(lián)軸器安全聯(lián)軸器 起動安全聯(lián)軸器起動安全聯(lián)軸器 偏移偏移有：軸向偏移、徑向偏有：軸向偏移、徑向偏移、角向偏移以及組合偏移移、角向偏移以及組合偏移。 聯(lián)軸器的種類：聯(lián)軸器的種類： （一）剛性聯(lián)軸器：

4、（一）剛性聯(lián)軸器： 被聯(lián)接兩軸間的各種相對位移無補償能力，故對兩軸對中性被聯(lián)接兩軸間的各種相對位移無補償能力，故對兩軸對中性的要求高。當(dāng)兩軸有相對位移時，會在結(jié)構(gòu)內(nèi)引起附加載荷。這的要求高。當(dāng)兩軸有相對位移時，會在結(jié)構(gòu)內(nèi)引起附加載荷。這類聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)比較簡單。類聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)比較簡單。 1 1、凸緣聯(lián)軸器、凸緣聯(lián)軸器 2 2、套筒聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器 3 3、夾殼聯(lián)軸器。其中凸緣、夾殼聯(lián)軸器。其中凸緣聯(lián)軸器應(yīng)用最為廣泛。聯(lián)軸器應(yīng)用最為廣泛。 （二）撓性聯(lián)軸器：（二）撓性聯(lián)軸器： 對被聯(lián)接兩軸間的各種相對位移有補償能力，有兩種。對被聯(lián)接兩軸間的各種相對位移有補償能力，有兩種。 1 1、無彈性元件的：

5、、無彈性元件的：聯(lián)軸器的組成零件間構(gòu)成的動聯(lián)接，具聯(lián)軸器的組成零件間構(gòu)成的動聯(lián)接，具有某一方向或幾個方向的活動度，因此能補償兩軸的相對位移。有某一方向或幾個方向的活動度，因此能補償兩軸的相對位移。 常用類型：常用類型：1 1、十字滑塊聯(lián)軸器；、十字滑塊聯(lián)軸器；2 2、滑塊聯(lián)軸器；、滑塊聯(lián)軸器；3 3、萬向、萬向聯(lián)軸器；聯(lián)軸器；4 4、齒式聯(lián)軸器；、齒式聯(lián)軸器；5 5、滾子聯(lián)軸器。、滾子聯(lián)軸器。 2 2、有彈性元件元件的聯(lián)軸器：因有彈性元件不僅、有彈性元件元件的聯(lián)軸器：因有彈性元件不僅補償兩軸補償兩軸的相對位移，而且具有緩沖減振的能力。的相對位移，而且具有緩沖減振的能力。 常用類型：常用類型：1

6、 1、彈性套柱銷聯(lián)軸器；、彈性套柱銷聯(lián)軸器；2 2、彈性柱銷聯(lián)軸器；、彈性柱銷聯(lián)軸器；3 3、梅花形聯(lián)軸器；、梅花形聯(lián)軸器；4 4、輪胎式聯(lián)軸器。、輪胎式聯(lián)軸器。5 5、膜片聯(lián)軸器。、膜片聯(lián)軸器。 選擇聯(lián)軸器類型及型號：根據(jù)計算扭矩、工作轉(zhuǎn)速、軸徑、選擇聯(lián)軸器類型及型號：根據(jù)計算扭矩、工作轉(zhuǎn)速、軸徑、軸頭結(jié)構(gòu)、被連兩軸軸向最大偏移量、工作狀況及環(huán)境溫度等。軸頭結(jié)構(gòu)、被連兩軸軸向最大偏移量、工作狀況及環(huán)境溫度等。 標準聯(lián)軸器的型號及參數(shù)：工程扭矩、許用轉(zhuǎn)矩、軸孔形式標準聯(lián)軸器的型號及參數(shù)：工程扭矩、許用轉(zhuǎn)矩、軸孔形式和直徑范圍、最大補償量、質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量及允許的環(huán)境溫度范和直徑范圍、最大補償量、

7、質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量及允許的環(huán)境溫度范圍等圍等 查機械設(shè)計手冊。查機械設(shè)計手冊。 1. 1. 聯(lián)軸器類型選擇原則：聯(lián)軸器類型選擇原則： 1 1）扭矩大，選剛性聯(lián)軸器、無彈性元件或有金屬彈性元件）扭矩大，選剛性聯(lián)軸器、無彈性元件或有金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器；有沖擊振動，選有彈性元件的撓性聯(lián)軸器；的撓性聯(lián)軸器；有沖擊振動，選有彈性元件的撓性聯(lián)軸器； 2 2）轉(zhuǎn)速高）轉(zhuǎn)速高 選非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器；選非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器； 3 3）對中性好）對中性好 選剛性聯(lián)軸器，需補償時選撓性聯(lián)軸器；選剛性聯(lián)軸器，需補償時選撓性聯(lián)軸器； 4 4）考慮裝拆方便）考慮裝拆方便 選可直接徑向移動的連軸器；選可直接

8、徑向移動的連軸器； 5 5）高溫下）高溫下 不可選有非金屬元件的聯(lián)軸器；不可選有非金屬元件的聯(lián)軸器； 6 6）同等條件下，盡量選擇價格低維護簡單的聯(lián)軸器。）同等條件下，盡量選擇價格低維護簡單的聯(lián)軸器。TnPKKTTwc9550 2. 2. 聯(lián)軸器型號選擇：聯(lián)軸器型號選擇：計算扭矩計算扭矩TcTc來選擇來選擇 TcTc: :計算扭矩；計算扭矩；T: T: 理論扭矩；理論扭矩；PwPw: : 理理論功率；論功率；T:T:聯(lián)軸器許用扭矩。聯(lián)軸器許用扭矩。 離合器是可以根據(jù)需要在運轉(zhuǎn)或停機時使兩軸接合或分離。離合器是可以根據(jù)需要在運轉(zhuǎn)或停機時使兩軸接合或分離。 離合器的類型：離合器的類型： 操縱離合器

9、操縱離合器 離合器離合器 離心離合器離心離合器 自動離合器自動離合器 超越離合器超越離合器 安全離合器安全離合器機械操縱離合器機械操縱離合器液動操縱離合器液動操縱離合器氣動操縱離合器氣動操縱離合器電磁操縱離合器電磁操縱離合器 制動器制動器 制動器的功用：利用摩擦副中產(chǎn)生的摩擦力矩來實現(xiàn)制動作制動器的功用：利用摩擦副中產(chǎn)生的摩擦力矩來實現(xiàn)制動作用，或者利用制動力與重力的平衡，使機器的運轉(zhuǎn)速度保持恒定。用，或者利用制動力與重力的平衡，使機器的運轉(zhuǎn)速度保持恒定。 制動器的類型及特點制動器的類型及特點 按用途分：停止式，調(diào)速式。按用途分：停止式，調(diào)速式。 按結(jié)構(gòu)特征：塊式、帶式和盤式。按結(jié)構(gòu)特征：塊式

10、、帶式和盤式。 按操縱方式：手動、自動和混合式。按操縱方式：手動、自動和混合式。 按工作狀態(tài)：常開式和常閉式。按工作狀態(tài)：常開式和常閉式。剛性聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器夾殼聯(lián)軸器夾殼聯(lián)軸器無彈性元件撓性聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器齒式聯(lián)軸器齒式聯(lián)軸器滾子鏈聯(lián)軸器滾子鏈聯(lián)軸器有彈性元件撓性聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器梅花形彈性聯(lián)軸器梅花形彈性聯(lián)軸器輪胎聯(lián)軸器輪胎聯(lián)軸器膜片聯(lián)軸器膜片聯(lián)軸器星形彈性聯(lián)軸器星形彈性聯(lián)軸器聯(lián)軸器的選擇大多數(shù)聯(lián)軸器已經(jīng)標準化或規(guī)格化，一般機械設(shè)計者的任務(wù)是選用聯(lián)大多數(shù)聯(lián)

11、軸器已經(jīng)標準化或規(guī)格化，一般機械設(shè)計者的任務(wù)是選用聯(lián)軸器，選用的基本步驟為：軸器，選用的基本步驟為：選擇聯(lián)軸器的類型選擇聯(lián)軸器的類型計算聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩計算聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩進行必要的承載能力校核進行必要的承載能力校核規(guī)定部件相應(yīng)的安裝精度規(guī)定部件相應(yīng)的安裝精度協(xié)調(diào)軸孔直徑協(xié)調(diào)軸孔直徑校核最大轉(zhuǎn)矩校核最大轉(zhuǎn)矩確定聯(lián)軸器的型號確定聯(lián)軸器的型號聯(lián)軸器的選擇 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)用范圍及使用場合選擇聯(lián)軸器的類型。常用聯(lián)軸器的性能、應(yīng)用范圍及使用場合選擇聯(lián)軸

12、器的類型。低速、剛性大的短軸可選用剛性聯(lián)軸器；低速、剛性大的短軸可選用剛性聯(lián)軸器；低速、剛性小的長軸可選用無彈元件撓性聯(lián)軸器；低速、剛性小的長軸可選用無彈元件撓性聯(lián)軸器；傳遞轉(zhuǎn)矩較大的重型機械選用齒式聯(lián)軸器；傳遞轉(zhuǎn)矩較大的重型機械選用齒式聯(lián)軸器；對于高速、有振動和沖擊的機械，選用彈性元件撓性聯(lián)軸器；對于高速、有振動和沖擊的機械，選用彈性元件撓性聯(lián)軸器；軸線位置有較大變動的兩軸，應(yīng)選用萬向聯(lián)軸器；軸線位置有較大變動的兩軸，應(yīng)選用萬向聯(lián)軸器；有安全保護要求的軸，選用安全聯(lián)軸器。有安全保護要求的軸，選用安全聯(lián)軸器。 計算聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩計算聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩TKTAcaKA為工作情況系數(shù)。為工作情況系

13、數(shù)。T為聯(lián)軸器所傳遞的公稱轉(zhuǎn)矩。為聯(lián)軸器所傳遞的公稱轉(zhuǎn)矩。規(guī)定部件相應(yīng)的安裝精度規(guī)定部件相應(yīng)的安裝精度進行必要的校核進行必要的校核聯(lián)軸器的選擇確定聯(lián)軸器的型號確定聯(lián)軸器的型號按按Tca T，由聯(lián)軸器標準確定聯(lián)軸器型號，由聯(lián)軸器標準確定聯(lián)軸器型號，T為聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩。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)速被聯(lián)接軸的轉(zhuǎn)速n，不應(yīng)超過聯(lián)軸器許用的最高轉(zhuǎn)速，不應(yīng)超過聯(lián)軸器許用的最高轉(zhuǎn)速nmax，即：，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)軸器型號規(guī)定的

14、范圍內(nèi)，形狀也應(yīng)滿足相應(yīng)要求。所選聯(lián)軸器型號規(guī)定的范圍內(nèi)，形狀也應(yīng)滿足相應(yīng)要求。聯(lián)軸器允許軸的相對位移偏差是有一定范圍的，因此，必須保證軸及相聯(lián)軸器允許軸的相對位移偏差是有一定范圍的，因此，必須保證軸及相應(yīng)部件的安裝精度。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，必要時還應(yīng)對聯(lián)軸器中的零件聯(lián)軸器除了要滿足轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的要求外，必要時還應(yīng)對聯(lián)軸器中的零件進行承載能力校核，如對非金屬元件的許用溫度校核等。進行承載能力校核，如對非金屬元件的許用溫度校核等。一、離合器的分類一、離合器的分類作用：離合器用來聯(lián)接兩根軸，使之一起轉(zhuǎn)動并傳遞轉(zhuǎn)矩，在工作中主、從作用：離合器用來聯(lián)接兩根軸，使之一起轉(zhuǎn)

15、動并傳遞轉(zhuǎn)矩，在工作中主、從動部分可分離可接合。動部分可分離可接合。離合器離合器 按其工作原理可分為嵌入式、摩擦式兩類；按其工作原理可分為嵌入式、摩擦式兩類； 按離合控制方法不同，可分為操縱式和自動式兩類；按離合控制方法不同，可分為操縱式和自動式兩類； 按操縱方式分有機械離合器、電磁離合器、液壓離合器和氣壓離合器等；按操縱方式分有機械離合器、電磁離合器、液壓離合器和氣壓離合器等； 可自動離合的離合器有超越離合器、離心離合器和安全離合器等，它們能可自動離合的離合器有超越離合器、離心離合器和安全離合器等，它們能 在特定條件下，自動地接合或分離。在特定條件下，自動地接合或分離。二、對離合器的基本要求

16、二、對離合器的基本要求 分離、接合迅速，平穩(wěn)無沖擊，分離徹底，動作準確可靠；分離、接合迅速，平穩(wěn)無沖擊，分離徹底，動作準確可靠； 結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，慣性小，外形尺寸小，工作安全，效率高；結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，慣性小，外形尺寸小，工作安全，效率高； 接合元件耐磨性好，使用壽命長，散熱條件好；接合元件耐磨性好，使用壽命長，散熱條件好； 操縱方便省力，制造容易，調(diào)整維修方便。操縱方便省力，制造容易，調(diào)整維修方便。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的結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸較小，兩軸間的聯(lián)接無相對運動，嵌入式離合器的結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸較小，兩軸間的聯(lián)接無相對運動，一般適用于低速接合，

17、轉(zhuǎn)矩不大的場合；一般適用于低速接合，轉(zhuǎn)矩不大的場合；離合器摩擦式離合器可在任何轉(zhuǎn)速下實現(xiàn)兩軸的接合或分離；接合過程平穩(wěn)，摩擦式離合器可在任何轉(zhuǎn)速下實現(xiàn)兩軸的接合或分離；接合過程平穩(wěn)，沖擊振動較小；可有過載保護作用。但尺寸較大，在接合或分離過程中要產(chǎn)沖擊振動較小；可有過載保護作用。但尺寸較大，在接合或分離過程中要產(chǎn)生滑動摩擦，故發(fā)熱量大，磨損也較大。生滑動摩擦，故發(fā)熱量大，磨損也較大。電磁摩擦離合器可實現(xiàn)遠距離操縱，動作迅速，沒有不平衡的軸向力，電磁摩擦離合器可實現(xiàn)遠距離操縱，動作迅速，沒有不平衡的軸向力，因而在數(shù)控機床等機械中獲得了廣泛的應(yīng)用。因而在數(shù)控機床等機械中獲得了廣泛的應(yīng)用。牙嵌離臺器

18、牙嵌離臺器單圓盤摩擦離合器單圓盤摩擦離合器多圓盤摩擦離合器多圓盤摩擦離合器二、離合器簡介二、離合器簡介電磁摩擦離合器電磁摩擦離合器安全聯(lián)軸器離合器安全聯(lián)軸器離合器1安全聯(lián)軸器及安全離合器作用：當(dāng)工作轉(zhuǎn)矩超過機器允許的極限轉(zhuǎn)矩時，聯(lián)接件將發(fā)生折斷、脫開或作用：當(dāng)工作轉(zhuǎn)矩超過機器允許的極限轉(zhuǎn)矩時，聯(lián)接件將發(fā)生折斷、脫開或 打滑，從而使從動軸自動停止轉(zhuǎn)動，以保護機器中的重要零件不致?lián)p打滑，從而使從動軸自動停止轉(zhuǎn)動，以保護機器中的重要零件不致?lián)p壞。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)軸器區(qū)分：安全聯(lián)軸器斷開聯(lián)接后不能自動恢復(fù)工作能力，用于很少過載處；斷開聯(lián)接后不能自動恢復(fù)工作能力，

19、用于很少過載處； 安全離合器安全離合器斷開聯(lián)接后能夠自動恢復(fù)工作能力，用于經(jīng)常過載處；斷開聯(lián)接后能夠自動恢復(fù)工作能力，用于經(jīng)常過載處；雙剪式雙剪式銷釘裝在經(jīng)過淬火的鋼套內(nèi)，過載時即被剪斷。銷釘裝在經(jīng)過淬火的鋼套內(nèi)，過載時即被剪斷。單剪式單剪式轉(zhuǎn)動方向二、滾珠安全離合器二、滾珠安全離合器安全聯(lián)軸器及安全離合器安全聯(lián)軸器及安全離合器主動齒輪傳來的轉(zhuǎn)矩通過滾珠、從動盤、外套筒而傳給從動軸。當(dāng)轉(zhuǎn)矩主動齒輪傳來的轉(zhuǎn)矩通過滾珠、從動盤、外套筒而傳給從動軸。當(dāng)轉(zhuǎn)矩超過許用值時，彈簧被過大的軸向分力壓縮，使從動盤向右移動，原來交錯超過許用值時，彈簧被過大的軸向分力壓縮，使從動盤向右移動，原來交錯壓緊的滾珠因被

20、放松而相互滑動，此時主動齒輪空轉(zhuǎn)，從動軸即停止轉(zhuǎn)動。壓緊的滾珠因被放松而相互滑動，此時主動齒輪空轉(zhuǎn)，從動軸即停止轉(zhuǎn)動。當(dāng)載荷恢復(fù)正常時，又可重新傳遞轉(zhuǎn)矩。彈簧壓力的大小可用螺母來調(diào)節(jié)。當(dāng)載荷恢復(fù)正常時，又可重新傳遞轉(zhuǎn)矩。彈簧壓力的大小可用螺母來調(diào)節(jié)。 從動盤 外套筒 彈簧 調(diào)節(jié)螺母主動齒輪特殊特殊1特殊功用及特殊結(jié)構(gòu)的聯(lián)軸器及離合器特殊功用及特殊結(jié)構(gòu)的聯(lián)軸器及離合器一、定向離合器一、定向離合器爪輪套筒滾柱彈簧頂桿當(dāng)爪輪為主動輪并作順時針回轉(zhuǎn)時，當(dāng)爪輪為主動輪并作順時針回轉(zhuǎn)時，滾柱將被摩擦力轉(zhuǎn)動而滾向空隙的收縮部滾柱將被摩擦力轉(zhuǎn)動而滾向空隙的收縮部分，并楔緊在爪輪和套筒間，使套筒隨爪分，并楔緊在

21、爪輪和套筒間，使套筒隨爪輪一同回轉(zhuǎn)，離合器即進入接合狀態(tài)。輪一同回轉(zhuǎn)，離合器即進入接合狀態(tài)。當(dāng)爪輪反向回轉(zhuǎn)時，滾柱即被滾到空當(dāng)爪輪反向回轉(zhuǎn)時，滾柱即被滾到空隙的寬敞部分，這時離合器即處于分離狀隙的寬敞部分，這時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)態(tài)。因而定向離合器只能傳遞單方向的轉(zhuǎn)矩，可在機械中用來防止逆轉(zhuǎn)及完成單向矩，可在機械中用來防止逆轉(zhuǎn)及完成單向傳動。傳動。特殊特殊2二、離心離合器二、離心離合器如圖所示為開式離心離合器的工作原理圖，在兩個拉伸螺旋彈簧的如圖所示為開式離心離合器的工作原理圖，在兩個拉伸螺旋彈簧的彈力作用下，主動部分的一對閘塊與從動部分的鼓輪脫開；當(dāng)轉(zhuǎn)速達到