機械設(shè)計基礎(chǔ)：第17章聯(lián)軸離合制動器

§17-1聯(lián)軸器、離合器的類型和應(yīng)用§17-2固定式剛性聯(lián)軸器§17-3可移動剛性聯(lián)軸器§17-4彈性聯(lián)軸器§17-5牙嵌式離合器§17-6摩擦離合器第17章聯(lián)軸器、離合器和制動器§17-7磁粉離合器§17-8定向離合器§17-9制動器自用盤編號JJ321002§17-1聯(lián)軸器、離合器的類型和應(yīng)用工作特點：聯(lián)軸器用于剛性靜態(tài)聯(lián)接；而離合器則用于兩軸之間的動態(tài)聯(lián)接。分類：彈性聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器固定式聯(lián)軸器移動式聯(lián)軸器作用：主要用于將兩根軸聯(lián)接在一起，使它們一起旋轉(zhuǎn)，并傳遞扭矩。聯(lián)軸器牙嵌式離合器離合器摩擦式離合器電磁離合器自動離合器應(yīng)用實例：手腕驅(qū)動機構(gòu)、汽車后橋驅(qū)動、車輛啟停等。自用盤編號JJ321002聯(lián)軸器、離合器大都已經(jīng)標準化了，可直接選用。工作條件=>選類型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速軸徑=>確定型號與規(guī)格計算轉(zhuǎn)矩：Tc=KATKA為工作情況系數(shù)；T為名義轉(zhuǎn)矩；表17-1工作情況系數(shù)KA工作機原動機為電動機時發(fā)電機、小型通風機、小型離心機1.3透平壓縮機、木工機械、輸送機1.5攪拌機、增壓機、有飛輪的壓縮機1.7織布機、水泥攪拌機、拖拉機1.9挖掘機、起重機、碎石機、造紙機械2.3自用盤編號JJ321002§17-2固定式剛性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：半聯(lián)軸器通過鍵與軸相聯(lián)，用螺栓將兩個半聯(lián)軸器的凸緣聯(lián)接在一起。普通凸緣聯(lián)軸器絞制孔螺栓型式：有對中榫的凸緣聯(lián)軸器普通凸緣聯(lián)軸器---靠鉸制孔螺栓對中。---靠榫頭對中。普通螺栓對中榫自用盤編號JJ321002制造與安裝要求：半聯(lián)軸器的凸緣端面應(yīng)與軸線垂直，安裝時應(yīng)使兩軸精確對中。90?材料：一般用鑄鐵、當重載或V≥30m/s時，用鑄鋼或鍛鋼。特點：結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、傳遞扭矩較大，但不能緩沖減振。應(yīng)用：用于載荷較平穩(wěn)的兩軸聯(lián)接。自用盤編號JJ321002yxα

兩軸線的相對位移:

軸向、徑向、角度、綜合。§17-3可移動剛性聯(lián)軸器由于制造、安裝或工作時零件的變形等原因，被聯(lián)接的兩軸不一定度能精確對中，因此會出現(xiàn)兩軸之間的軸向位移、徑向位移和角位移，或其組合。聯(lián)接特點：構(gòu)成動聯(lián)接，具有一個或幾個方向的活動度。能補償兩軸的相對位移。α

xy軸向如果聯(lián)軸器沒有適應(yīng)這種相對位移的能力就會在聯(lián)軸器、軸和軸承中引起附加載荷，甚至引起強烈振動。自用盤編號JJ321002一、齒式聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：兩個有內(nèi)齒的外殼，兩個有外齒的套筒，兩者齒數(shù)相同，外齒做成球形齒頂?shù)难凝X。套筒與軸用鍵聯(lián)接，兩外殼用螺栓聯(lián)接。兩端密封，空腔內(nèi)儲存潤滑油。功用：能補償軸不對中和偏斜。工作范圍：正常齒：α≤30’

腰鼓齒：α≤3?α

自用盤編號JJ321002優(yōu)點：傳遞扭矩大、能補償綜合位移。缺點：結(jié)構(gòu)笨重、造價高。應(yīng)用：用于重型傳動。自用盤編號JJ321002二、滑塊聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：兩個端面開有徑向凹槽的半聯(lián)軸器，兩端各具有凸榫的中間滑塊，且兩端榫頭互相垂直，嵌入凹槽中，構(gòu)成移動副。工作原理：當兩軸存在不對中和偏斜時，滑塊將在凹槽內(nèi)滑動。優(yōu)缺點：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易。滑塊因偏心產(chǎn)生離心力和磨損，并給軸和軸承帶來附加動載荷。適用范圍：α≤30’,y≤0.04d，v≤300r/min

α

y自用盤編號JJ321002三、萬向聯(lián)軸器作用：用于傳遞兩相交軸之間的動力和運動，而且在傳動過程中，兩軸之間的夾角還可以改變。共軸、有夾角應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于汽車、機床等機械傳動系統(tǒng)中。α單萬向聯(lián)軸器自用盤編號JJ321002vA1=rω1結(jié)構(gòu)特點：兩傳動軸末端各有一個叉形支架，用鉸鏈與中間的“十字形”構(gòu)件相聯(lián)，“十字形”構(gòu)件的中心位于兩軸交點處，運動分析：αα兩軸平均傳動比為1，但瞬時傳動比是動態(tài)變化的。在圖示位置I,以軸1為參考系，對A點有：以軸2為參考系，對A點有：vA2=r’ω’2Aω'2Aαω1Brr’=rcosαω’2顯然有：

vA1=vA2

α=0~45?軸間角為：自用盤編號JJ321002r”其它位置：代入得：ααω1BBAω"2在圖示位置II,以軸2為參考系，對B點有：vB2=rω”2以軸1為參考系，對B點有：vB1=r”ω1=ω1rcosα同樣有：

vB1=vB2

r代入得：ω’’2=ω1cosαω’2〉ω1=>ω”2<ω1ω1cosαω1cosα≤ω2≤ω1=cosαω’2自用盤編號JJ3210022.雙萬向鉸鏈機構(gòu)將兩個單萬向鉸鏈機構(gòu)串聯(lián)使用，構(gòu)成雙萬向鉸鏈機構(gòu)。安裝要求：①主動、從動、中間三軸共面；②主動軸、從動軸的軸線與中間軸的軸線之間的夾角應(yīng)相等；③中間軸兩端的叉面應(yīng)在同一平面內(nèi)。ααC2αα121C為了消除從動軸變速轉(zhuǎn)動的缺點，常自用盤編號JJ3210023.小型雙萬向聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)如圖所示，通常采用合金鋼制造。AAA--AAAααAAαα自用盤編號JJ321002一、彈性套柱銷聯(lián)軸器§17-4彈性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)特點：外觀與凸緣聯(lián)軸器相似，用帶橡膠彈性套的柱銷聯(lián)接兩個半聯(lián)軸器。預留安裝空間以便與更換橡膠套A預留間隙以補償軸向位移。c圓柱孔圓錐孔自用盤編號JJ321002二、彈性柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：用尼龍制成的柱銷置于兩個半聯(lián)軸器凸緣的孔中。尼龍銷擋板cc銷與擋板之間留有間隙結(jié)構(gòu)簡單、更換柱銷方便。特點：上述兩種聯(lián)軸器的動力通過彈性元件傳遞，緩和沖擊、吸收振動。應(yīng)用：適用于正反向變化多，啟動頻繁的高速軸。適用范圍：-12?≤t≤60?，

v≤8000r/min能補償較大的軸向位移，并允許微量的徑向位移和角位移。兩種柱銷自用盤編號JJ321002三、輪胎式彈性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：中間為橡膠制成的輪胎環(huán)，用止退墊板與半聯(lián)軸器聯(lián)接。特點：結(jié)構(gòu)簡單、易于變形。允許較大的綜合hdvx位移。應(yīng)用：適用于啟動頻繁、正反向運轉(zhuǎn)、有沖擊振動、有較大軸向位移、潮濕多塵的場合。適用范圍：5?≤α≤12?，

x≤0.02D

y≤0.01D，n≤5000r/min

輪胎環(huán)D止退墊板自用盤編號JJ321002§17-5牙嵌式離合器結(jié)構(gòu)：由端面帶牙的固定套筒、活動套筒、對中環(huán)組成。固定套筒活動套筒滑環(huán)對中環(huán)工作原理：利用操縱桿移動滑環(huán)，實現(xiàn)兩套筒的結(jié)合與分離。自用盤編號JJ321002牙型30?~40?2?~8?2?~8?60?三角形梯形鋸齒形----傳遞中小轉(zhuǎn)矩、牙數(shù)為16~60----傳遞較大轉(zhuǎn)矩、牙數(shù)為3~15梯形牙可以補償磨損后的牙側(cè)間隙。鋸齒形只能單向工作。反轉(zhuǎn)時具有較大的軸向分力，會迫使離合器自行分離。制造要求：各牙應(yīng)精確等分，以使載荷均勻分布。自用盤編號JJ321002特點：結(jié)構(gòu)簡單、外廓尺寸小、能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。材料：低碳合金鋼：20Cr、20MnB。滲碳淬火后牙面硬度：56~62HRC;中碳合金鋼：40Cr、45MnB。表面淬火后牙面硬度：48~58HRC;承載能力：取決于齒根的彎曲強度:hKATzWD0σb=≤[σb]

2KATzD0ahp=≤[p]W-齒根彎曲截面系數(shù)；D0-牙平均直徑；a-牙的寬度。D0ah式中：h為牙齒高度；z為牙齒數(shù)；自用盤編號JJ321002§17-6摩擦離合器123一、單片式圓盤摩擦離合器摩擦扭矩:Tmax=Fa

fRf結(jié)構(gòu)：由固定圓盤1、活動圓盤2、滑環(huán)組成。工作原理：移動滑環(huán)，可實現(xiàn)兩圓盤的結(jié)合與分離，靠摩擦力帶動從動軸轉(zhuǎn)動。缺點：結(jié)合過程中不可避免出現(xiàn)打滑，引起磨損和發(fā)熱；

2.過載時打滑，起保護作用；

3.結(jié)合平穩(wěn)、沖擊和振動小。優(yōu)點：

1.在任何轉(zhuǎn)速條件下兩軸都可以進行結(jié)合；FaRf213Fa自用盤編號JJ321002主動摩擦片杠桿滑環(huán)工作原理：移動滑環(huán)，通過杠桿作用，壓緊或放松磨擦片，來實現(xiàn)兩軸的結(jié)合與分離。調(diào)整螺母被動摩擦片二、多片式圓盤摩擦離合器結(jié)構(gòu)特點：多個摩擦片疊加在一起；自用盤編號JJ321002摩擦片材料：淬火鋼片、壓制石棉片。摩擦片數(shù)量z↑→傳遞扭矩T↑但z過大將使各層間壓力不均勻，一般取:z=12~15摩擦扭矩:Tmax=zFa

fRfzFa

f(D1+D2)=4≥KA

T4Fap=π(D1

+D2)表面壓強:≤[p]D1D2自用盤編號JJ321002有潤滑劑無潤滑劑[p]/MPa表17-2常用摩擦片材料的f和[p]

摩擦片材料

f圓盤摩擦離合器鑄鐵—鑄鐵或鋼0.05~0.060.15~0.20.25~0.30淬火鋼—淬火鋼0.05~0.060.180.6~0.8青銅—鋼或鑄鐵0.080.17~0.180.4~0.5壓制石棉—鋼或鑄鐵0.120.3~0.50.20~0.30對于頻繁啟動的離合器，可將表中[p]降低15~30%。類型→反應(yīng)敏捷，但摩擦片易磨損。油式磨擦離合器干式磨擦離合器→磨損輕微、壽命長、并能在繁重的條件下運轉(zhuǎn)。自用盤編號JJ321002離合器的操縱方式機械力電磁力氣動力液壓力8~10?

三、圓錐式摩擦離合器結(jié)構(gòu)：錐臺表面為摩擦接觸面。優(yōu)點：由于采用了槽面摩擦原理，因此只需要很小的操縱力即能使離合器傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。缺點：徑向尺寸較大，不如多盤式緊湊。自用盤編號JJ321002§17-7磁粉離合器結(jié)構(gòu)：由轉(zhuǎn)子軸、左右輪輻、勵磁線圈、磁粉等組成。工作原理：通電后磁粉被磁化，彼此相互吸引聚集，依靠磁粉的結(jié)合力以及磁粉與兩工作面之間的摩擦力拉傳遞轉(zhuǎn)矩。輸出磁粉性能要求：導磁率高、剩磁小、流動性好、耐磨、耐熱、不燒結(jié)性。輸入自用盤編號JJ321002磁粉材料：鐵鈷鎳、鐵鈷釩等合金粉，加入少量二硫化鉬。形狀為球形或橢球形，顆粒直徑為：20~70μm。優(yōu)點：1）勵磁電流I與轉(zhuǎn)矩T呈線性關(guān)系、轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)簡單而且精確，調(diào)節(jié)范圍寬。2)

可用作恒張力控制，是造紙機、紡織機、印刷機、繞線機等的理想裝置。3)

若將主動件固定，則可作制動器使用。缺點：相對而言比較笨重。4)

操縱方便、離合平穩(wěn)、工作可靠。自用盤編號JJ321002當外環(huán)反向轉(zhuǎn)動時，則帶動滾柱克服彈簧力而滾到楔形空間的寬敞位置，離合器處于分離狀態(tài)。結(jié)構(gòu)：由星輪、外環(huán)、滾柱、彈簧推桿等零件組成。工作原理：當外環(huán)逆時鐘轉(zhuǎn)動時，以摩擦力帶動滾柱向前滾動，進一步楔緊內(nèi)外接觸面，從而驅(qū)動星輪一起旋轉(zhuǎn)。一、滾柱式定向離合器§17-8定向離合器滾柱在彈簧推桿作用下處于半楔緊狀態(tài)。自用盤編號JJ321002結(jié)構(gòu)：由內(nèi)環(huán)、外環(huán)、楔塊、支撐環(huán)、拉簧等零件組成。二、楔塊式定向離合器優(yōu)點：楔塊曲率半徑大，裝入數(shù)量多，相同尺寸時傳遞的轉(zhuǎn)矩更大。缺點：高速運轉(zhuǎn)時有較大磨損，壽命較短。工作原理：內(nèi)外環(huán)工作面都為圓形，整圈拉簧壓著楔塊始終與內(nèi)環(huán)接觸，并力圖使楔塊繞自身作逆時鐘方向偏擺。當外環(huán)順時鐘方向旋轉(zhuǎn)時，楔塊克服彈簧力而作順時鐘方向擺動，從而在內(nèi)外環(huán)間越楔越緊，離合器處于結(jié)合狀態(tài)。反向時斜塊松開而成分離狀態(tài)。自用盤編號JJ321002§17-9制