第17章聯(lián)軸離合制動器1

§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§17-1聯(lián)軸器、離合器的類型和應(yīng)用工作特點(diǎn)：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(shí)例：手腕驅(qū)動機(jī)構(gòu)、汽車后橋驅(qū)動、車輛啟停等。聯(lián)軸器、離合器大都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)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(jì)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(jī)

原動機(jī)為電動機(jī)時(shí)發(fā)電機(jī)、小型通風(fēng)機(jī)、小型離心機(jī)1.3透平壓縮機(jī)、木工機(jī)械、輸送機(jī)1.5攪拌機(jī)、增壓機(jī)、有飛輪的壓縮機(jī)1.7織布機(jī)、水泥攪拌機(jī)、拖拉機(jī)1.9挖掘機(jī)、起重機(jī)、碎石機(jī)、造紙機(jī)械2.3§17-2固定式剛性聯(lián)軸器17.2.1剛性聯(lián)軸器的特點(diǎn)1.不具有補(bǔ)償被聯(lián)兩軸軸線相對偏移的能力；2.不具有緩沖減振性能；3.結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜。17.2.2常用的剛性聯(lián)軸器簡介一、套筒聯(lián)軸器

（a）平鍵套筒聯(lián)軸器（b）圓錐銷套筒聯(lián)軸器

是由整體公用套筒借用錐銷或鍵等聯(lián)接件實(shí)現(xiàn)兩軸的聯(lián)接。套筒聯(lián)軸器用于等軸徑，要求兩軸對中性好；輕載、工作平穩(wěn)、無沖擊載荷；經(jīng)常正反轉(zhuǎn)，且最高轉(zhuǎn)速不超過250r/min的聯(lián)接中。

套筒聯(lián)軸器二、夾殼聯(lián)軸器夾殼聯(lián)軸器夾殼聯(lián)軸器裝拆方便，不需要使軸做軸向移動，但兩軸的軸線對中精度低，結(jié)構(gòu)和形狀較復(fù)雜，平衡精度低，制造成本高。通常用于等軸徑聯(lián)接，低速、輕載、平穩(wěn)、無沖擊、長傳動軸的聯(lián)接三、凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器由兩個(gè)凸緣盤式半聯(lián)軸器組成，利用鍵和螺栓實(shí)現(xiàn)兩軸的聯(lián)接。

（a）無對中榫（b）有對中榫

（c）帶防護(hù)緣凸緣聯(lián)軸器

凸緣聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，裝拆方便，能保證兩軸具有較高的對中精度，傳遞轉(zhuǎn)矩大，但不能吸收振動與沖擊。通常用于等軸徑聯(lián)接，低速、輕載、平穩(wěn)、無沖擊力、長傳動軸的聯(lián)接?？客辜绾桶疾郏▽χ虚荆?shí)現(xiàn)兩軸對中yxα

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(shí)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(diǎn)：構(gòu)成動聯(lián)接，具有一個(gè)或幾個(gè)方向的活動度。能補(bǔ)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(qiáng)烈振動。一、齒式聯(lián)軸器工作時(shí)有較大軸向和徑向位移以及角位移，相嚙合的齒面間不斷做軸向的相對滑動，必須保證這種聯(lián)軸器具有良好的潤滑。齒式聯(lián)軸器外殼套筒齒式聯(lián)軸器是由兩個(gè)有內(nèi)齒的外殼3和兩個(gè)有外齒的套筒組成。套筒與軸用健連接，兩個(gè)外殼用螺栓5連成一體，外殼與套筒間有密封圈1。內(nèi)齒輪齒數(shù)=外齒輪齒數(shù)。由于輪齒間留有較大間隙和外齒輪的齒頂制成球形，所以能補(bǔ)償兩軸的不對中和偏斜。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。

由于鼓行齒較直齒，能夠改善輪齒沿齒寬方向的接觸狀態(tài)，鼓形齒聯(lián)軸器比直齒器聯(lián)軸器具有更大的補(bǔ)償能力和承載能力，提高了使用壽命，但加工復(fù)雜，制造成本高。適用于傳遞大轉(zhuǎn)矩，有較大相對位移，安裝精度要求不高的兩軸聯(lián)接。二、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)成移動副。工作原理：當(dāng)兩軸存在不對中和偏斜時(shí)，滑塊將在凹槽內(nèi)滑動。優(yōu)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易?；瑝K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/minα

y三、萬向聯(lián)軸器作用：用于傳遞兩相交軸之間的動力和運(yùn)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(jī)床等機(jī)械傳動系統(tǒng)中。α單萬向聯(lián)軸器vA1=rω1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兩傳動軸末端各有一個(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，運(yùn)動分析：αα兩軸平均傳動比為1，但瞬時(shí)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(diǎn)有：

以軸2為參考系，對A點(diǎn)有：vA2=r’ω’2Aω'2Aαω1Brr’=rcosαω’2顯然有：vA1=vA2

α=0~45?軸間角為：

r”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(diǎn)有：

vB2=rω”2以軸1為參考系，對B點(diǎn)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

2.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、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(diǎn)，常3.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一、彈性套柱銷聯(lián)軸器§17-4彈性聯(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)留安裝空間以便于更換橡膠套

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(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(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§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)4，實(shí)現(xiàn)兩套筒的結(jié)合與分離。

套筒1緊配在軸上，套筒2沿導(dǎo)向平鍵3在另一根軸上移動。為避免滑環(huán)過量磨損，可動套筒應(yīng)裝在從動軸上。為便于兩軸對中，在套筒1中裝有對中環(huán)5，從動軸端可在對中環(huán)中自由轉(zhuǎn)動。13245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。特點(diǎn)：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(qiáng)度:hKATzWD0σb=≤[σb]

2KATzD0ah

p=≤[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)；§17-6摩擦離合器123一、單片式圓盤摩擦離合器摩擦扭矩:Tmax=FafRf結(jié)構(gòu)：由固定圓盤1、活動圓盤2、移動滑環(huán)3組成。工作原理：移動滑環(huán)，可實(shí)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(diǎn)：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(shí)打滑，起保護(hù)作用；3.結(jié)合平穩(wěn)、沖擊和振動小。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；FaRf213Fa工作時(shí)軸向壓力摩擦半徑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：多個(gè)摩擦片疊加在一起；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(shí)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1243主動軸1與外殼2連接，從動軸3與套筒4連接。外殼內(nèi)裝有主動磨擦片5，5的外沿凸齒插入外殼的縱向凹槽內(nèi)并隨外殼回轉(zhuǎn)，5的內(nèi)孔不與任何零件接觸。套筒4上裝有被動磨擦片6，6的外緣不與任何零件接觸，內(nèi)孔凸齒與套筒4上的縱向凹槽連接，帶動4一起回轉(zhuǎn)。兩組形狀不同的磨擦片相間疊合，杠桿8經(jīng)壓板9將摩擦片壓緊，離合器處于接合狀態(tài)?；h(huán)7右移，杠桿8逆時(shí)針擺動，壓板9松開，離合器分離。879分離時(shí)摩擦片自行彈開調(diào)整摩擦片間的壓力5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=zFafRfzFaf(D1+D2)=4≥KA

T4Fap=π(D1

+D2)表面壓強(qiáng):≤[p]

D1D2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(yùn)轉(zhuǎn)。離合器的操縱方式機(jī)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(diǎn)：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(diǎn)：徑向尺寸較大，不如多片式緊湊。電磁操縱的摩擦離合器，直流電經(jīng)接觸環(huán)1導(dǎo)入電磁線圈2后，產(chǎn)生磁力線吸引銜鐵5，5將兩組摩擦片3和4壓緊，離合器結(jié)合狀態(tài)。電流切斷時(shí)，磁力消失，依靠復(fù)位彈簧6將銜鐵推開，使兩組摩擦片松開，離合器分離狀態(tài)。§17-7

磁粉離合器磁粉材料：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(diǎn)：1)勵(lì)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)可用作恒張力孔制，是造紙機(jī)、紡織機(jī)、印刷機(jī)、繞線機(jī)等的理想裝置。

3)若將主動件固定，則可作制動器使用。缺點(diǎn)：相對而言比較笨重。4)操縱方便、離合平穩(wěn)、工作可靠。當(dāng)外環(huán)反向轉(zhuǎn)動時(shí)，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1（裝在主動件上)、外環(huán)2（在從動件）、滾柱3（3-8個(gè)）、彈簧推桿4等零件組成。工作原理：當(dāng)外環(huán)逆時(shí)鐘轉(zhuǎn)動時(shí)，以摩擦力帶動滾柱向前滾動，進(jìn)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)。1234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(diǎn)：楔塊曲率半徑大，裝入數(shù)量多，相同尺寸時(shí)傳遞的轉(zhuǎn)矩更大。缺點(diǎn)：高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有較大磨損，壽命較低。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(shí)鐘方向偏擺。當(dāng)外環(huán)順時(shí)鐘方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，楔塊克服彈簧力而作順時(shí)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(shí)斜塊松開而成分離狀態(tài)。

§17