機械設計課程第20講.

1、13.1 概述聯(lián)軸器和離合器主要用作軸與軸之間的聯(lián)接，以傳遞運動和轉(zhuǎn)矩。聯(lián)軸器必須在機器停車后，經(jīng)過拆卸才能使兩軸結合或分離。第十三章 聯(lián)軸器、離合器和制動器離合器在機器工作中可隨時使兩軸結合或分離。制動器是用來迫使機器迅速停止運轉(zhuǎn)或減低機器運 轉(zhuǎn)速度的機械裝置。特點：隨時控制啟動和停車； 控制變速和換檔； 過載安全保護。13.1 概述 聯(lián)軸器和離合器的選用： 1）確定需要傳遞的轉(zhuǎn)矩T 2）根據(jù)工作條件、載荷特征選擇類型； 3）根據(jù)名義轉(zhuǎn)矩 T 求出計算轉(zhuǎn)矩Tc為: K載荷系數(shù) 4）根據(jù)d,n,TC選擇具體型號；工況和要求類型d, n, Tc查標準定型號13.1 概述聯(lián)軸器和離合器已標準化，故

2、要學會如何選用。13.2 聯(lián)軸器xyyx軸向位移徑向位移角位移綜合位移相對位移誤差：制造，安裝，受載變形和溫度變化后果：聯(lián)軸器、軸和軸承中產(chǎn)生附加載荷，引起磨損和振動13.2 聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器:剛性聯(lián)軸器:要求被聯(lián)接兩軸軸線嚴格對中常用類型有:套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器和凸緣聯(lián)軸器無彈性元件的撓性聯(lián)軸器:可以通過兩半聯(lián)軸器間的相對運動來補償被聯(lián)接兩軸的相對位移。常用類型有:十字滑塊聯(lián)軸器、齒輪聯(lián)軸器和萬向聯(lián)軸器有彈性元件的撓性聯(lián)軸器具有吸收振動和緩解沖擊的能力，而且能夠通過彈性元件的變形來補償兩軸的相對位移。其常用類型有:彈性套柱銷聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器、輪胎式聯(lián)軸器和膜片聯(lián)軸器有彈性元

3、件的撓性聯(lián)軸器：一、固定式剛性聯(lián)軸器1.套筒聯(lián)軸器（整體式結構）優(yōu)點：結構簡單，制造方便，成本低，徑向尺寸小。缺點：裝拆時軸需要做軸向移動。場合：徑向尺寸緊湊或空間受限制的低速、輕載、無沖擊聯(lián)接不具備軸向、徑向和角度的補償性能2.夾殼聯(lián)軸器（剖分式結構）優(yōu)點：裝拆方便缺點：徑向尺寸大，動平衡較差場合：低速結構較為復雜，常用鑄鐵鑄造成型，那么聯(lián)接螺栓為什么交叉布置？3.凸緣聯(lián)軸器優(yōu)點：結構簡單，成本低、傳遞轉(zhuǎn)矩大；缺點：缺乏偏移補償能力，對中心要求高，拆卸不便；場合：最為廣泛應用的剛性聯(lián)軸器。傳力：鉸制孔用螺栓對中：鉸制孔用螺栓 傳力：摩擦力對中：凸榫與凹槽 對中榫凸緣聯(lián)軸器普通凸緣聯(lián)軸器對中+

4、傳力？剛性聯(lián)軸器主要優(yōu)點：結構簡單、價格較低。 缺點：1）無法補償兩軸偏斜和位移，對 兩軸的對中性要求較高。 2）聯(lián)軸器中都是剛性零件，缺乏 緩沖、吸振能力。應用時若兩 軸偏斜時將引起附加應力，使 軸、軸承和軸上零件工作條件 惡化。二、無彈性元件的撓性聯(lián)軸器1.十字滑塊聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器允許的位移允許的角位移優(yōu)點：徑向尺寸小,結構簡單缺點：滑塊與凹槽間有摩損，需潤滑；場合：十字滑塊因徑向位移會產(chǎn)生較大離心力，常用于低速.優(yōu)點：傳遞轉(zhuǎn)矩大,外形尺寸緊湊,工作可靠；缺點：結構復雜，成本高，間隙大有沖擊；場合：常用于低速的重型機械中。允許角位移允許的徑向位移允許的軸向位移2.齒輪聯(lián)軸器潤滑油+密封

5、圈3.萬向聯(lián)軸器當一軸固定時,另一軸可以在任意方向偏斜角,角位移最大可達45。當主動軸以等角速度回轉(zhuǎn)時,從動軸的角速度將在一定范圍內(nèi)作周期性的變化,從而引起動載荷。為消除從動軸的速度波動,通常將萬向聯(lián)軸器成對使用,并使中間軸的兩個叉子位于同一平面上,還應使主、從動軸的軸線與中間軸的軸線間的偏斜角 相等 ，轉(zhuǎn)速不宜太高。小型萬向聯(lián)軸節(jié)的結構優(yōu)點：具有較大的角向補償能力，結構緊湊，傳動效率高；缺點：在傳動中將產(chǎn)生附加動載荷，轉(zhuǎn)速不宜過高； 場合：重載、中載、輕載等中低速的場合，如機床、汽車。上述無彈性元件的撓性聯(lián)軸器的特點：1）聯(lián)軸器中都是剛性零件，缺乏緩沖、吸振能力；2）作相對滑動的零件為易損件

6、，磨損后間隙變大，在載荷和速度變化時會造成沖擊。3）滑動零件間的摩擦阻力隨載荷增大而增大，阻力大到使零件移動發(fā)生困難時，聯(lián)軸器和軸將受附加動載荷的作用。無彈性元件的撓性聯(lián)軸器滾子鏈剛性聯(lián)軸器三、彈性聯(lián)軸器1.彈性套柱銷聯(lián)軸器（帶橡膠套的柱銷）徑向位移和角位移補償：彈性套柱銷軸向位移補償：預留間隙靠彈性元件的彈性變形補償兩軸間的相對位移，緩和沖擊和振動優(yōu)點：結構簡單,制造容易,裝拆方便,成本較低；缺點：彈性套注銷磨損較為嚴重，需定時更換；場合：轉(zhuǎn)矩小、轉(zhuǎn)速高、頻繁正反轉(zhuǎn)、需要緩和沖擊的場合。2.彈性柱銷聯(lián)軸器（尼龍圓柱銷）優(yōu)點：結構簡單,制造方便,成本低；場合：轉(zhuǎn)矩小、轉(zhuǎn)速高、正反向變化多、起動

7、頻繁的高速轉(zhuǎn)軸徑向位移和角位移：彈性柱銷軸向位移：預留間隙c3.輪胎式聯(lián)軸器由于橡膠輪胎易于變形, 允許的相對位移較大：軸向位移可達0.02D；徑向位移可達0.01D；角位移可達512；其中D為聯(lián)軸器的外徑。優(yōu)點：結構簡單,使用可靠,彈性大,壽命長,不需潤滑；缺點：徑向尺寸大；場合：多用于潮濕多塵、起動頻繁的場合。4.膜式聯(lián)軸器優(yōu)點：結構簡單，維護方便，重量輕，可靠性高，承載大缺點：徑向尺寸大，抗扭轉(zhuǎn)彈性較輕，緩和減震性能差；場合：多用于載荷平穩(wěn)、耐酸、耐腐蝕的中高速場合。 5、波紋管聯(lián)軸器彈性管聯(lián)軸器梅花形彈性聯(lián)軸器梅花形彈性元件：聚氨酯或尼龍優(yōu)點：結構簡單,成本低,補償位移和減振能力強；場

8、合：常用高速場合。星形彈性聯(lián)軸器彈性聯(lián)軸器具有的特點：1）具有彈性滯后特性，緩沖、吸振性好；2）結構簡單，價格便宜。 但聯(lián)軸器強度低、壽命較短。有彈性元件的彈性聯(lián)軸器四、聯(lián)軸器的選擇1）傳遞載荷的大小、性質(zhì)及對緩沖功能的要求。 因素：原動機、工作機、軸系及其運轉(zhuǎn)狀態(tài)載荷平穩(wěn)、傳遞轉(zhuǎn)矩大、同軸度好、無相對位移的選用剛性聯(lián)軸器；載荷變化大、要求緩沖、吸振或同軸度不易保證時應選用彈性聯(lián)軸器。2）工作轉(zhuǎn)速的高低與正、反轉(zhuǎn)變化多少的要求。 高速運轉(zhuǎn)的軸應選動平衡精度較高的聯(lián)軸器；動載荷大的機器選用重量輕、轉(zhuǎn)動慣量小的彈性聯(lián)軸器；正、反轉(zhuǎn)變化多，啟動頻繁，安裝不易對中的場合考慮采用彈性聯(lián)軸器。3）連接兩軸

9、相對位移大小的要求。 安裝調(diào)整后難以保證兩軸精確對中，或工作中有較大位移量的兩軸連接，要選用彈性聯(lián)軸器。13.3 離合器離合器的分類離合器操縱式自動式機械操縱離合器液壓(操縱)離合器氣壓(操縱)離合器電磁(操縱)離合器安全離合器離心離合器超越離合器嵌合式：牙嵌離合器摩擦式圓盤摩擦離合器錐面摩擦離合器一、操縱式離合器1.牙嵌離合器1、2 半離合器3 導向平鍵4 操縱滑環(huán)5 對中環(huán)材料選擇及熱處理：齒面需要高耐磨性，故齒面應具有較高的硬度；一般采用低碳鋼+低碳淬火處理或中碳鋼+表面淬火處理；對于不重要的和靜止時離合的牙嵌離合器也可采用鑄鐵。牙數(shù)：3-60個， 要傳遞轉(zhuǎn)矩大，取較少牙數(shù)；要接合時間短

10、時，取較多牙數(shù)，牙數(shù)越多，載荷分布越不均勻三角形齒：接合容易、齒頂尖、強度低，用于小載荷。梯形齒：強度高、磨損后自動補償間隙，用于較大載荷。鋸齒形齒：單向工作、強度最高，反向時將迫使離合器分離。離合器的牙形有三角形、梯形、鋸齒形等1.牙嵌離合器MPaMPa 牙嵌離合器的承載能力主要取決于齒根彎曲強度 。對于頻繁離合的牙嵌離合器，將產(chǎn)生齒面磨損，常通過限制齒面壓強p來控制磨損。即強度計算優(yōu)點：結構簡單，尺寸小，工作時無滑動，應用廣泛。缺點：只宜在兩軸不回轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速差很小時離合，否則撞齒折斷D0 平均直徑，mmW 齒根處抗彎剖面系數(shù)，mm3A 一個齒的工作面在徑向平面上的投影面積，mm22.摩擦離合

11、器單盤摩擦離合器摩擦離合器可以不停車或主、從動軸轉(zhuǎn)速差較大的情況下進行接合與分離，過程較為平穩(wěn)，但存在摩擦發(fā)熱和磨損。摩擦離合器可分為：單盤式、多盤式和圓錐式。多盤摩擦離合器圓盤摩擦離合器所傳遞的最大轉(zhuǎn)矩及作用在摩擦面上的壓強分別為NmmMPa p=KvKzKnp0多盤摩擦離合器電磁摩擦離合器圓錐式摩擦離合器與單圓盤摩擦離合器相比較，由于錐形結構使圓錐式摩擦離合器在相同外徑尺寸和相同軸向壓力的情況下接觸面積增大，從而產(chǎn)生較大的摩擦力，傳遞更大的轉(zhuǎn)矩。二、自動離合器自動離合器是一種能根據(jù)機器運動或動力參數(shù)的變化而自動完成結合和分離的離合器。常用的有安全離合器、離心離合器和定向離合器1.安全離合器

12、作用是當轉(zhuǎn)矩超過允許數(shù)值時能自動分離銷釘式安全離合器優(yōu)點：過載時銷釘被剪斷缺點：需要對銷釘強度進行精 確計算，且更換銷釘既 費時又不方便不宜用在經(jīng)常過載的場合摩擦式安全離合器優(yōu)點：摩擦所需的軸向壓力由彈簧調(diào)節(jié)得到，過載時打滑起動 安全作用，當載荷降低到某一值后又開始正常接合狀態(tài)缺點：分離不充分，從動軸可能轉(zhuǎn)動。2.離心離合器當主動軸的轉(zhuǎn)速達到某一定值時能自行結合或分離瓦塊式離心離合器開式離合器主要用于起動裝置，以便運轉(zhuǎn)穩(wěn)定后加載閉式離合器主要用作安全裝置,當機器轉(zhuǎn)速過高時起安全保護作用。開式+閉式彈簧的作用？3.定向離合器只能按一個轉(zhuǎn)向傳遞轉(zhuǎn)矩，反向時自動分離。優(yōu)點：工作時沒有噪聲,宜于高速轉(zhuǎn)動,但制造精度要求高。1星輪2外圈3滾柱4彈簧頂桿滾珠式定向離合器滾珠式定向離合器13.4 制動器利用摩擦力來減低運動物體的速度或迫使其停止運動的裝置。按著制動零件的結構特征分為帶式、塊式、盤式、內(nèi)漲式。一、帶式制動器優(yōu)點：結構簡單,尺寸緊湊,可以產(chǎn)生較大的制動力矩,常應用。缺點：帶式制動器制動輪軸和軸承受力大，帶與輪間壓力不均 勻,從而磨損也不均勻,