ch12聯(lián)軸器離合器和制動(dòng)器

第12章聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器§12-1概述§12-2聯(lián)軸器§12-3離合器§12-4制動(dòng)器主要內(nèi)容帶式運(yùn)輸機(jī)減速器電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸聯(lián)軸器和離合器的作用：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，也可用作安全裝置。▲

聯(lián)軸器----用于將兩軸聯(lián)接在一起，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離，只有在機(jī)器停車時(shí)才可將兩軸分離；▲離合器----在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，可使兩軸隨時(shí)接合或分離的一種裝置。它可用來操縱機(jī)器傳動(dòng)的斷續(xù)，以便進(jìn)行變速或換向；§12-1

概述▲制動(dòng)器----是對(duì)機(jī)器的運(yùn)動(dòng)件施加阻力或阻力矩，使其迅速減速或停止運(yùn)動(dòng)，以滿足機(jī)械工作要求的裝置。聯(lián)軸器和離合器種類繁多，在選用標(biāo)準(zhǔn)件或自行設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮如下因素：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。一、聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸的相對(duì)位移兩軸線的相對(duì)位移:

軸向、徑向、角度、綜合。yα

α

xy軸向x徑向角度綜合制造誤差安裝誤差受力變形被聯(lián)接的兩軸不能精確對(duì)中§12-2聯(lián)軸器二、聯(lián)軸器的分類無彈性元件聯(lián)軸器剛性聯(lián)軸器聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器夾殼聯(lián)軸器齒式聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器有彈性元件聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器滾子鏈聯(lián)軸器彈性套柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷聯(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)軸器被聯(lián)接兩軸間的各種相對(duì)位移無補(bǔ)償能力，故對(duì)兩軸對(duì)中性的要求高。當(dāng)兩軸有相對(duì)位移時(shí)，會(huì)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。對(duì)被聯(lián)接兩軸間的各種相對(duì)位移有補(bǔ)償能力聯(lián)軸器具有撓性，可補(bǔ)償兩軸的相對(duì)位移。但因無彈性元件，故不能緩沖減振因有彈性元件，不僅可以補(bǔ)償兩軸間的相對(duì)位移，而且具有緩沖減振的能力。彈性元件所能儲(chǔ)蓄的能量越多，則聯(lián)軸器的減振能力越強(qiáng)。品種多，應(yīng)用廣泛。（一）剛性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：用一個(gè)套筒通過鍵將兩軸聯(lián)接在一起。用緊定螺釘來實(shí)現(xiàn)軸向固定。套筒聯(lián)軸器型式：半圓鍵普通平鍵特點(diǎn)：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。1、套筒聯(lián)軸器

2、凸緣剛性聯(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(gè)半聯(lián)軸器的凸緣聯(lián)接在一起。普通凸緣聯(lián)軸器型式：有對(duì)中榫的凸緣聯(lián)軸器普通凸緣聯(lián)軸器---靠鉸制孔螺栓對(duì)中。---靠榫頭對(duì)中。對(duì)中榫絞制孔螺栓普通螺栓制造與安裝要求：半聯(lián)軸器的凸緣端面應(yīng)與軸線垂直，安裝時(shí)應(yīng)使兩軸精確對(duì)中。90?材料：一般用鑄鐵、當(dāng)重載或V≥30m/s時(shí)，用鑄鋼或鍛鋼。特點(diǎn)：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。1、齒式聯(lián)軸器功用：能補(bǔ)償軸不對(duì)中和偏斜。工作范圍：正常齒：α≤30’

腰鼓齒：α≤3?α

(二)無彈性元件撓性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：兩個(gè)有內(nèi)齒的外殼，兩個(gè)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(chǔ)存潤滑油。優(yōu)點(diǎn)：傳遞扭矩大、能補(bǔ)償綜合位移。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)笨重、造價(jià)高。應(yīng)用：用于重型傳動(dòng)。2、十字滑塊聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：兩個(gè)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(dòng)副。工作原理：當(dāng)兩軸存在不對(duì)中和偏斜時(shí)，滑塊將在凹槽內(nèi)滑動(dòng)。優(yōu)缺點(diǎn)：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(dòng)載荷。適用范圍：α≤30’,y≤0.04d，v≤300r/min

αy3、滑塊聯(lián)軸器優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊。應(yīng)用：適用于小功率，高轉(zhuǎn)速而無劇烈沖擊的場(chǎng)合。結(jié)構(gòu)：與十字滑塊聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)相似，只是溝槽很寬，中間為不帶凸牙的方形滑塊，其材料為夾布膠木。工作特點(diǎn)：由于中間滑塊質(zhì)量小，且有彈性，故允許較高的極限轉(zhuǎn)速。4、萬向聯(lián)軸器作用：用于傳遞兩相交軸之間的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)，而且在傳動(dòng)過程中，兩軸之間的夾角還可以改變。應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)床等機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中。α單萬向聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兩傳動(dòng)軸末端各有一個(gè)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(diǎn)處，αα=0~45?軸間角為：5、雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)將兩個(gè)單萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)串聯(lián)使用，構(gòu)成雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)。安裝要求：①主動(dòng)、從動(dòng)、中間三軸共面；②主動(dòng)軸、從動(dòng)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)。ααC2αα121C1、彈性套柱銷聯(lián)軸器(三)有彈性元件聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：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(gè)半聯(lián)軸器。預(yù)留安裝空間以便與更換橡膠套A預(yù)留間隙以補(bǔ)償軸向位移。c圓柱孔圓錐孔2、彈性柱銷聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)：用尼龍制成的柱銷置于兩個(gè)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(diǎn)：上述兩種聯(lián)軸器的動(dòng)力通過彈性元件傳遞，緩和沖擊、吸收振動(dòng)。應(yīng)用：適用于正反向變化多，啟動(dòng)頻繁的高速軸。適用范圍：-12?C≤t≤60?C，

v≤8000r/min能補(bǔ)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3、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(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、易于變形。允許較大的綜合位移。應(yīng)用：適用于啟動(dòng)頻繁、正反向運(yùn)轉(zhuǎn)、有沖擊振動(dòng)、有較大軸向位移、潮濕多塵的場(chǎng)合。適用范圍：5?≤α≤12?，

x≤0.02D

y≤0.01d，

n≤5000r/min

輪胎環(huán)D止退墊板大多數(shù)聯(lián)軸器已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化或規(guī)格化，一般機(jī)械設(shè)計(jì)者的任務(wù)是選用聯(lián)軸器，不需要設(shè)計(jì)。一、鏈軸器類型的選擇原則轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、軸徑、相對(duì)位移、工作環(huán)境、成本等確定型號(hào)與規(guī)格聯(lián)軸器的選擇

具體應(yīng)考慮如下要求低速、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；傳遞轉(zhuǎn)矩較大的重型機(jī)械選用齒式聯(lián)軸器；對(duì)于高速、有振動(dòng)和沖擊的機(jī)械，選用彈性元件撓性聯(lián)軸器；軸線位置有較大變動(dòng)的兩軸，應(yīng)選用萬向聯(lián)軸器；有安全保護(hù)要求的軸，選用安全聯(lián)軸器。選擇原則：表12-1工作情況系數(shù)KA原動(dòng)機(jī)(KA)發(fā)電機(jī)、小型通風(fēng)機(jī)、小型離心機(jī)1.31.51.82.2透平壓縮機(jī)、木工機(jī)械、輸送機(jī)1.51.72.02.4攪拌機(jī)、增壓機(jī)、有飛輪的壓縮機(jī)1.71.92.22.6織布機(jī)、水泥攪拌機(jī)、拖拉機(jī)1.92.12.42.8挖掘機(jī)、起重機(jī)、碎石機(jī)、造紙機(jī)械2.32.52.83.2電動(dòng)機(jī)多缸雙缸單缸汽輪機(jī)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī)工作機(jī)壓延機(jī)、重型初軋機(jī)、無飛輪活塞泵3.13.33.64.0二、計(jì)算聯(lián)軸器的扭矩

計(jì)算轉(zhuǎn)矩：Tca=KATKA為工作情況系數(shù)；T為公稱扭矩；三、確定聯(lián)軸器的型號(hào)

選型依據(jù)：

Tca≤[T]，由相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定型號(hào)；四、校核最大轉(zhuǎn)速n

≤

nmax

六、規(guī)定部件相應(yīng)的安裝精度被聯(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nmax，即：五、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(hào)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(duì)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。作用：在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，使兩軸隨時(shí)接合或分離；用來操縱機(jī)器傳動(dòng)的斷續(xù)，以便進(jìn)行變速或換向；§12-3

離合器分類一、離合器的分類

按其工作原理分機(jī)械離合器電磁離合器液壓離合器氣壓離合器超越離合器離心離合器安全離合器嵌入式摩擦式按離合控制方法分操縱式自動(dòng)式按操縱方式分二、對(duì)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(dòng)作準(zhǔn)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；▲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。1)

牙嵌式離合器結(jié)構(gòu)：由端面帶牙的固定套筒、活動(dòng)套筒、對(duì)中環(huán)組成。固定套筒活動(dòng)套筒滑環(huán)對(duì)中環(huán)工作原理：利用操縱桿移動(dòng)滑環(huán)，實(shí)現(xiàn)兩套筒的結(jié)合與分離。三、常用離合器簡介牙型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(bǔ)償磨損后的牙側(cè)間隙。鋸齒形只能單向工作。反轉(zhuǎn)時(shí)具有較大的軸向分力，會(huì)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。232)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(dòng)圓盤2、滑環(huán)組成。工作原理：移動(dòng)滑環(huán)，可實(shí)現(xiàn)兩圓盤的結(jié)合與分離，靠摩擦力帶動(dòng)從動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.過載時(shí)打滑，起保護(hù)作用；

3.結(jié)合平穩(wěn)、沖擊和振動(dòng)小。優(yōu)點(diǎn)：

1.在任何轉(zhuǎn)速條件下兩軸都可以進(jìn)行結(jié)合；Fa213Fa1Rf缺點(diǎn)：結(jié)合過程中不可避免出現(xiàn)打滑，引起磨損和發(fā)熱；主動(dòng)摩擦片杠桿滑環(huán)工作原理：移動(dòng)滑環(huán)，通過杠桿作用，壓緊或放松磨擦片，來實(shí)現(xiàn)兩軸的結(jié)合與分離。調(diào)整螺母被動(dòng)摩擦片3)多片式圓盤摩擦離合器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：多個(gè)摩擦片疊加在一起；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=12~15四、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(duì)運(yùn)動(dòng)，一般適用于低速接合，轉(zhuǎn)矩不大的場(chǎng)合；▲摩擦式離合器可在任何轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)兩軸的接合或分離；接合過程平穩(wěn)，沖擊振動(dòng)較小；可有過載保護(hù)作用。但尺寸較大，在接合或分離過程中要產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，故發(fā)熱量大，磨損也較大。安全聯(lián)軸器及安全離合器

作用：當(dāng)工作轉(zhuǎn)矩超過機(jī)器允許的極限轉(zhuǎn)矩時(shí)，聯(lián)接件將發(fā)生折斷、脫開或打滑，從而使從動(dòng)軸自動(dòng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，以保護(hù)機(jī)器中的重要零件不致?lián)p壞。一、剪切銷安全聯(lián)軸器安全聯(lián)軸器-----斷開聯(lián)接后不能自動(dòng)恢復(fù)工作能力，用于很少過載處；雙剪式單剪式安全離合器─斷開聯(lián)接后能夠自動(dòng)恢復(fù)工作能力，用于經(jīng)常過載處；分單剪和雙剪兩種類型。結(jié)構(gòu)：類似于凸緣聯(lián)軸器，但不用螺釘，而用鋼制銷釘聯(lián)接。銷釘裝入經(jīng)過淬火的兩個(gè)套管中，過載時(shí)被剪斷。彈簧主動(dòng)齒輪從動(dòng)盤外套筒調(diào)節(jié)螺母二、滾珠安全離合器轉(zhuǎn)動(dòng)方向工作原理：扭矩主動(dòng)齒輪滾珠從動(dòng)盤

外套筒鍵