機械設計,聯(lián)軸器

1、第十四章第十四章 聯(lián)軸器和離合器聯(lián)軸器和離合器14-0 概 述14-1 聯(lián)軸器14-2 離合器14-3 制動器14-014-0概述概述14-0 概 述聯(lián)軸器和離合器是機械裝置中常用的部件，它們主要用于軸與軸的聯(lián)接，以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩，也可用作安全裝置。大致有以下類型：w 聯(lián)軸器用于將兩軸聯(lián)接在一起，機器運轉(zhuǎn)時兩軸不能分離，只有在機w 器停車時才可使兩軸分離；w 離合器在機器運轉(zhuǎn)過程中，可使兩軸隨時接合或分離的一種裝置。它w 可用來操縱機器傳動的斷續(xù)，以便進行變速或換向；w 安全聯(lián)軸器與離合器機器工作時，若轉(zhuǎn)矩超過規(guī)定值，即可自行斷開w 或打滑，以保證機器中的主要零件不因過載而損壞；w 特殊功用的

2、聯(lián)軸器與離合器用于某些特殊要求處，如：在一定的回轉(zhuǎn)w 方向或達到一定轉(zhuǎn)速時，聯(lián)軸器或離合器即可自動接合或分離等；聯(lián)軸器和離合器種類繁多，在選用標準件或自行設計時應考慮：傳遞轉(zhuǎn)矩大小、轉(zhuǎn)速高低、扭轉(zhuǎn)剛度變化、體積大小、緩沖吸振能力等因素。14-114-1聯(lián)軸器聯(lián)軸器1 114-1 聯(lián)軸器聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證嚴格的對中，而存在著某種程度的相對位移。xyxy軸向位移x徑向位移y角位移綜合位移x、y、一、聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸的相對位移一、聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸的相對位移 注：設計聯(lián)軸器時，從結構上采取措施，使之能夠適應一定范圍的相對位移。 被聯(lián)接兩軸

3、間的各種相對位移無補償能力，故對兩軸對中性的要求高。當兩軸有相對位移時，會在結構內(nèi)引起附加載荷。這類聯(lián)軸器的結構比較簡單。聯(lián)軸器聯(lián)軸器2 2二、聯(lián)軸器的分類二、聯(lián)軸器的分類w 剛性聯(lián)軸器w 撓性聯(lián)軸器w 無彈性元件撓性聯(lián)軸器：靠元件之間構成的可動聯(lián)接補償兩軸的相對位移。但因無彈性元件，故不能緩沖減振。w 有彈性元件撓性聯(lián)軸器：靠聯(lián)軸器中的彈性元件，補償兩軸間的相對位移，同時具有緩沖減振的能力。彈性元件所能儲蓄的能量越多，則聯(lián)軸器的減振能力越強。這類聯(lián)軸器的品種多，應用廣泛。對被聯(lián)接兩軸間的各種相對位移有補償能力，分為：聯(lián)軸器聯(lián)軸器的具體分類如下所示（見表141）聯(lián)軸器聯(lián)軸器3 3凸緣聯(lián)軸器套筒

4、聯(lián)軸器夾殼聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器 無彈性元件撓性聯(lián)軸器： 彈性聯(lián)軸器：齒式聯(lián)軸器滾子鏈聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器金屬彈性元件非金屬彈性元件 （有彈性元件撓性聯(lián)軸器）蛇形彈簧聯(lián)軸器徑向簧片聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷齒式聯(lián)軸器芯形彈性聯(lián)軸器輪胎聯(lián)軸器梅花形彈性聯(lián)軸器等聯(lián)軸器有彈性件撓性聯(lián)軸器有彈性件撓性聯(lián)軸器1 1有彈性元件撓性聯(lián)軸器蛇形彈簧聯(lián)軸器徑向簧片聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器有彈性件撓性聯(lián)軸器有彈性件撓性聯(lián)軸器2 2有彈性元件撓性聯(lián)軸器梅花形彈性聯(lián)軸器輪胎聯(lián)軸器膜片聯(lián)軸器星形彈性聯(lián)軸器芯形彈性聯(lián)軸器聯(lián)軸器聯(lián)軸器4 4大多數(shù)聯(lián)軸器已經(jīng)標準化或規(guī)格化，一般機械設計

5、者的任務是選用聯(lián)軸器，選用的基本步驟為：選擇聯(lián)軸器的類型計算聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩進行必要的承載能力校核規(guī)定部件相應的安裝精度協(xié)調(diào)軸孔直徑校核最大轉(zhuǎn)矩確定聯(lián)軸器的型號 三、聯(lián)軸器的選擇三、聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器聯(lián)軸器聯(lián)軸器5 5選擇聯(lián)軸器的類型選擇聯(lián)軸器的類型應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，結合常用聯(lián)軸器的性能、應用范圍及使用場合選擇聯(lián)軸器的類型。w低速、剛性大的短軸可選用剛性聯(lián)軸器；w低速、剛性小的長軸可選用無彈元件撓性聯(lián)軸器；w傳遞轉(zhuǎn)矩較大的重型機械選用齒式聯(lián)軸器；w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；w軸線位置有較大變動的兩軸，應選用萬向聯(lián)軸器；w有安全保護

6、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TKTcAKA工作情況系數(shù)，見表142。式中：T聯(lián)軸器所傳遞的名義轉(zhuǎn)矩。 聯(lián)軸器聯(lián)軸器聯(lián)軸器6 6規(guī)定部件相應的安裝精度規(guī)定部件相應的安裝精度進行必要的校核進行必要的校核確定聯(lián)軸器的型號確定聯(lián)軸器的型號按Tca T，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。校核最大轉(zhuǎn)速校核最大轉(zhuǎn)速被聯(lián)接軸的轉(zhuǎn)速n，不應超過聯(lián)軸器許用的最高轉(zhuǎn)速nmax，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，但必須使直徑在所選聯(lián)軸器型號規(guī)定的范圍內(nèi)，形狀也應滿足相應要求。聯(lián)軸器允許軸的相對位移偏差是有一定范

7、圍的，因此，必須保證軸及相應部件的安裝精度。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。 聯(lián)軸器14-214-2離合器離合器1 1 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，使它們一起轉(zhuǎn)動并傳遞轉(zhuǎn)矩，在工作中主、從動部分可隨時分離或接合。14-2 離合器w自動離合器能在特定條件下，自動地接合或分離。二、對離合器的基本要求二、對離合器的基本要求w 分離、接合迅速，平穩(wěn)無沖擊，分離徹底，動作準確可靠；w 結構簡單，重量輕，慣性小，外形尺寸小，工作安全，效率高；操縱式離合器自動式離合器機械離合器氣壓離合器液壓離合器

8、電磁離合器超越離合器離心離合器安全離合器嚙合式摩擦式牙嵌式、齒式等圓盤、圓錐、彈簧等靠兩軸的相對正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)結合和分離?？侩x心力的大小自動實現(xiàn)結合和分離。當傳遞的轉(zhuǎn)矩過大時，兩軸自動分離。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：結構簡單，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，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)，沖擊振動較?。豢捎羞^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。電磁摩擦離合器：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

9、的應用。牙嵌離臺器單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 w 接合元件耐磨性好，使用壽命長，散熱條件好；w 操縱方便省力，制造容易，調(diào)整維修方便。離合器離合器3 3 特殊功用及特殊結構的聯(lián)軸器及離合器一、超越離合器一、超越離合器爪輪套筒滾柱彈簧頂桿當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分，并楔緊在爪輪和套筒間，使套筒隨爪輪一同回轉(zhuǎn)，離合器即進入接合狀態(tài)。當爪輪反向回轉(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)及完成單向傳動。離合器離合器4 4二、離心離合器

10、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；當轉(zhuǎn)速達到某一數(shù)值后，離心力增加到能克服彈簧拉力時，便使閘塊繞其支點向外擺動與從動鼓輪壓緊，離合器即進入接合狀態(tài)。當接合面上產(chǎn)生的摩擦力矩足夠大時，主、從動軸即一起轉(zhuǎn)動。特殊功用及特殊結構的聯(lián)軸器及離合器 離合離合器器5 5特殊功用及特殊結構的聯(lián)軸器及離合器三、電磁粉末離合器三、電磁粉末離合器如圖所示為電磁粉末離合器的原理圖。金屬外筒為從動件，嵌有環(huán)形勵磁線圈的電磁鐵與主動軸聯(lián)接，金屬外筒與電磁鐵間留有少量間隙，內(nèi)裝適量的鐵和石墨粉末。當勵磁線圈中無電流時，散砂似的粉末不

11、阻礙主、從動件之間的相對運動，離合器處于分離狀態(tài)；當通入電流時，電磁粉末即在磁場作用下被吸引而聚集，從而將主、從動件聯(lián)系起來，離合器即接合。這種離合器在過載滑動時，會產(chǎn)生高溫。當溫度超過電磁粉末的居里點時，則磁性消失，離合器即分離，從而可以起到安全保護的作用。金屬外筒鐵和石墨粉勵磁線圈電磁鐵安全聯(lián)軸器離合器1 1安全聯(lián)軸器及安全離合器作用：當工作轉(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)軸器斷開聯(lián)接后不能自動恢復工作能力，用于很少過載處； 安全離合器斷開聯(lián)接后能夠自

12、動恢復工作能力，用于經(jīng)常過載處；雙剪式銷釘裝在經(jīng)過淬火的鋼套內(nèi)，過載時即被剪斷。單剪式 安全聯(lián)軸器離合器2 2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)軸器及安全離合器主動齒輪主動齒輪傳來的傳來的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩通過滾珠、從動盤、外套筒而通過滾珠、從動盤、外套筒而傳給從動軸傳給從動軸。當轉(zhuǎn)矩。當轉(zhuǎn)矩超過許用值超過許用值時，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放松而壓緊的滾珠因被放松而相互滑動相互滑動，此時，此時主動齒輪空轉(zhuǎn)主動齒輪空轉(zhuǎn)，從動軸即停止轉(zhuǎn)動從動軸即停止轉(zhuǎn)動。當載荷恢復正常時，又可重新傳遞轉(zhuǎn)矩。彈簧

13、壓力的大小可用螺母來調(diào)節(jié)。當載荷恢復正常時，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14-314-3制動器1 114-3 制動器制動器是用來制動器是用來制動、減速及限速制動、減速及限速的裝置。的裝置。一、概述一、概述主要由主要由制動架、摩擦元件和驅(qū)動裝置制動架、摩擦元件和驅(qū)動裝置組成。組成。制動器通常應裝在制動器通常應裝在高速軸高速軸上，以便減小所需的制動力矩和制動器的尺寸。上，以便減小所需的制動力矩和制動器的尺寸。二、制動器的分類二、制動器的分類按按制動形式制動形式不同，分為：不同，分為：塊式塊式帶式帶式盤式盤式按按驅(qū)動類型驅(qū)動類型不同，分為：不同，分為：電動式電動式液壓式液壓式液壓電動式液壓電動式按按工作狀態(tài)工作狀態(tài)不同，分為：不同，分為：常閉式常閉式常開式常開式制動器2 21. 塊式制動器三、常用制動器三、常用制動