机械设计ppt课件第14章联轴器离合器

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1、中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 第14章联轴器、离合器和制动器 14-0联轴器和离合器概述 14-1联轴器的种类和特性 14-5特殊功用及特殊结构的联 轴器及离合器14-2联轴器的选择 14-3离合器 14-4安全联轴器及安全离合器14-6制动器 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 作 用 ： 主 要 用 于 将 两 根 轴 连 接 在 一 起 ， 使 它 们 一 起 旋 转 ， 并 传 递 扭 矩 ， 也 可 用 作 安 全 装 置 。 联 轴 器 用 于 将 两 轴 连 接 在 一 起 ， 机 器 运 转 时 两 轴 不 能 分

2、离 ， 只 有 在 机 器 停 车 时 才 可 将 两 轴 分 离 ； 离 合 器 在 机 器 运 转 过 程 中 ， 可 使 两 轴 随 时 接 合 或 分 离 的 一 种 装 置 。 它 可 用 来 操 纵 机 器 传 动 的 断 续 ， 以 便 进 行 变 速 或 换 向 安 全 联 轴 器 与 离 合 器 机 器 工 作 时 ， 若 转 矩 超 过 规 定 值 ， 即 可 自 行 断 开 或 打 滑 ， 以 保 证 机 器 中 的 主 要 零 件 不 因 过 载 而 损 坏 特 殊 功 用 的 联 轴 器 与 离 合 器 用 于 某 些 特 殊 要 求 处 ， 如 ： 在 一 定 的

3、回 转 方 向 或 达 到 一 定 转 速 时 ， 联 轴 器 或 离 合 器 即 可 自 动 接 合 或 分 离 等 14-0 联 轴 器 和 离 合 器 概 述 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 联 轴 器 和 离 合 器 种 类 繁 多 ， 在 选 用 标 准 件 或 自 行 设计 时 应 考 虑 如 下 因 素 ：传 递 转 矩 大 小 转 速 高 低 扭 转 刚 度 变 化 体 积 大 小 缓 冲 吸 振 能 力 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 一 、 联 轴 器 所 连 两 轴 的 相 对 位 移两 轴 线 的 相 对

4、位 移 : 轴 向 、 径 向 、 角 度 、 综 合 。 由 于 制 造 、 安 装 或 工 作 时 零 件 的 变 形 等 原 因 ，被 连 接 的 两 轴 不 一 定 度 能 精 确 对 中 ， 因 此 会出 现 两 轴 之 间 的 轴 向 位 移 、 径 向 位 移 和 角 位移 ， 或 其 组 合 。 y x y轴 向 x 径 向角 度 综 合制 造 误 差安 装 误 差受 力 变 形 被 连 接 的 两 轴 不 能 精 确 对 中 14-1 联 轴 器 的 种 类 和 特 性 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 二 、 联 轴 器 与 离 合 器 的 分

5、 类 无 弹 性 元件 联 轴 器刚 性 联 轴 器联轴器 套 筒 联 轴 器凸 缘 联 轴 器夹 壳 联 轴 器 齿 式 联 轴 器十 字 滑 块 联 轴 器挠 性 联 轴 器 有 弹 性 元件 联 轴 器 滑 块 联 轴 器万 向 联 轴 器滚 子 链 联 轴 器弹 性 套 柱 销 联 轴 器弹 性 套 柱 销 联 轴 器梅 花 形 弹 性 联 轴 器轮 胎 联 轴 器膜 片 联 轴 器星 形 弹 性 联 轴 器 下 面 将 对 各 种 联 轴 器 作 详 细 介 绍 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制 潘 存 云 教 授 研 制 （

6、 一 ） 刚 性 联 轴 器 结 构 ： 用 一 个 套 筒 通 过 键 将 两 轴 连 接 在 一 起 。 用 紧 定 螺 钉 来 实 现 轴 向 固 定 。 套 筒 联 轴 器型 式 半 圆 键普 通 平 键特 点 ： 结 构 简 单 、 使 用 方 便 、传 递 扭 矩 较 大 ， 但 不 能 缓 冲 减 振 。应 用 ： 用 于 载 荷 较 平 稳 的 两 轴 连 接 。1. 套 筒 联 轴 器 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制 2.凸 缘 刚 性 联 轴 器 结 构 ： 半 联 轴 器 通 过 键 与 轴 相 连 ， 用 螺

7、栓 将 两 个 半 联 轴 器 的 凸 缘 连 接 在 一 起 。普 通 凸 缘 联 轴 器型 式 有 对 中 榫 的 凸 缘 联 轴 器普 通 凸 缘 联 轴 器 靠 铰 制 孔 螺 栓 对 中 。靠 榫 头 对 中 。 潘 存 云 教 授 研 制 普 通 螺 栓 对 中 榫 绞 制 孔 螺 栓 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制潘 存 云 教 授 研 制 制 造 与 安 装 要 求 ： 半 联 轴 器 的 凸 缘 端 面 应 与 轴 线 垂 直 ， 安 装 时 应 使 两 轴 精 确 对 中 。 90材 料 ： 一 般 用 铸 铁 、

8、 当 重 载 或 V 30 m/s时 ， 用 铸 钢 或 锻 钢 。特 点 ： 结 构 简 单 、 使 用 方 便 、 传 递 扭 矩 较 大 ， 但 不 能 缓 冲 减 振 。应 用 ： 用 于 载 荷 较 平 稳 的 两 轴 连 接 。 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 应 用 ： 用 于 低 速 传 动 轴 ， 常 用 于 垂 直 传 动 轴 的 连 接 。 3.夹 壳 联 轴 器 结 构 ： 将 套 筒 做 成 剖 分 夹 壳 结 构 ， 通 过 拧 紧 螺 栓 产 生的 预 紧 力 使 两 夹 壳 与 轴 连 接 ， 并 依 靠 键 以 及 夹 壳 与

9、轴表 面 之 间 的 摩 擦 力 来 传 递 扭 矩 。 有 一 个 剖 分 式 对 中 环 。特 点 ： 无 需 沿 轴 向 移 动 即 可 方 便 装 拆 ， 但 不 能 连 接 直径 不 同 的 两 轴 ， 外 形 复 杂 且 不 易 平 衡 ， 高 速 旋 转 时 会产 生 离 心 力 。 潘 存 云 教 授 研 制 潘 存 云 教 授 研 制 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制 1.齿 式 联 轴 器功 用 ： 能 补 偿 轴 不 对 中 和 偏 斜 。工 作 范 围 ： 正 常 齿 ： 30 腰 鼓 齿 ： 3 潘 存 云 教

10、 授 研 制 (二 ) 无 弹 性 元 件 联 轴 器 潘 存 云 教 授 研 制 结 构 ： 两 个 有 内 齿 的 外 壳 ， 两 个 有 外 齿 的 套 筒 ， 两 者 齿数 相 同 ， 外 齿 做 成 球 形 齿 顶 的 腰 鼓 齿 。 套 筒 与 轴 用 键 连接 ， 两 外 壳 用 螺 栓 连 接 。 两 端 密 封 ， 空 腔 内 储 存 润 滑 油 。 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制 优 点 ： 传 递 扭 矩 大 、 能 补 偿 综 合 位 移 。缺 点 ： 结 构 笨 重 、 造 价 高 。应 用 ： 用 于 重

11、型 传 动 。 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制潘 存 云 教 授 研 制 2. 十 字 滑 块 联 轴 器结 构 ： 两 个 端 面 开 有 径 向 凹 槽 的 半 联 轴 器 ， 两 端 各 具有 凸 榫 的 中 间 滑 块 ， 且 两 端 榫 头 互 相 垂 直 ， 嵌 入 凹 槽中 ， 构 成 移 动 副 。工 作 原 理 ： 当 两 轴 存 在 不 对 中 和 偏 斜 时 ，滑 块 将 在 凹 槽 内 滑 动 。优 缺 点 ： 结 构 简 单 、 制 造 容 易 。 滑 块 因 偏 心 产 生 离 心力 和 磨 损 ， 并 给

12、 轴 和 轴 承 带 来 附 加 动 载 荷 。适 用 范 围 ： 30 , y 0.04d， v 300 r/min y 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制 3. 滑 块 联 轴 器优 点 ： 结 构 简 单 、 尺 寸 紧 凑 。应 用 ： 适 用 于 小 功 率 ， 高 转 速 而 无 剧 烈 冲 击 的 场 合 。 结 构 ： 与 十 字 滑 块 联 轴 器 结 构 相 似 ， 只 是 沟 槽 很 宽 ，中 间 为 不 带 凸 牙 的 方 形 滑 块 ， 其 材 料 为 夹 布 胶 木 。工 作 特 点 ： 由 于 中 间 滑 块

13、 质 量 小 ， 且 有 弹 性 ， 故 允 许较 高 的 极 限 转 速 。 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制 4. 万 向 联 轴 器作 用 ： 用 于 传 递 两 相 交 轴 之 间 的 动 力 和 运 动 ， 而 且 在传 动 过 程 中 ， 两 轴 之 间 的 夹 角 还 可 以 改 变 。 共 轴 、 有 夹 角应 用 ： 广 泛 应 用 于 汽 车 、 机 床 等 机 械 传 动 系 统 中 。单 万 向 联 轴 器 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制vA1 = r1

14、结 构 特 点 ： 两 传 动 轴 末 端 各 有 一 个 叉 形 支 架 ， 用 铰 链与 中 间 的 “ 十 字 形 ” 构 件 相 联 ， “ 十 字 形 ” 构 件 的 中心 位 于 两 轴 交 点 处 ，运 动 分 析 两 轴 平 均 传 动 比 为 1， 但瞬 时 传 动 比 是 动 态 变 化 的 。在 图 示 位 置 I, 以 轴 1为 参 考系 ， 对 A点 有 ： 以 轴 2为 参 考 系 ， 对 A点 有 ：vA2 = r 2 A 2A 1 B rr = r cos 2显 然 有 vA1 = vA2 =045 轴 间 角 为 ： 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ：

15、 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制 r其 它 位 置代 入 得 1 B BA 2在 图 示 位 置 II, 以 轴 2为 参 考系 ， 对 B点 有 vB2 = r2以 轴 1为 参 考 系 ， 对 B点 有 ：vB1 = r1 = 1 r cos同 样 有 vB1 = vB2 r代 入 得 2=1 cos2 1 =2 11cos 1cos 2 1 =cos 2 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制 5、 双 万 向 铰 链 机 构将 两 个 单 万 向 铰 链 机 构 串 联 使 用 ， 构 成 双 万 向 铰 链 机 构

16、。安 装 要 求 ： 主 动 、 从 动 、 中 间 三 轴 共 面 ； 主 动 轴 、 从 动 轴 的 轴 线 与 中 间 轴 的 轴 线 之 间 的 夹 角 应 相 等 ； 中 间 轴 两 端 的 叉 面 应 在 同 一 平 面 内 。 C 2 1 21 C 为 了 消 除 从 动 轴 变 速 转 动 的 缺 点 ， 常 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制潘 存 云 教 授 研 制 小 型 双 万 向 联 轴 器 结 构 如 图 所 示 ， 通 常 采 用 合 金 钢 制 造 。AA 潘 存 云 教 授 研 制A A 中 国 地 质

17、大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制 6. 滚 子 链 联 轴 器结 构 ： 利 用 一 条 公 用 的 双 排 链 条 同 时 与 两 个 齿 数 相 同 的 并 列 链 轮 啮 合 来 实 现 两 半 链 轴 器 的 连 接 。特 点 ： 结 构 简 单 、 尺 寸 紧 凑 、 质 量 小 、 装 拆 方 便 、 维修 容 易 、 成 本 低 廉 。优 点 ： 结 构 简 单 、 尺 寸 紧 凑 、 质 量 小 、 装 拆 方 便 、 维 修 容 易 、成 本 低 廉 ， 有 一 定 的 补 偿 性 能 和 缓 冲 性 能 。缺 点 ： 因 链 条 的

18、 套 筒 与 链 轮 之 间 存 在 间 隙 ， 不 适 于 逆 向 传 动 和启 动 频 繁 或 立 式 轴 传 动 。 同 时 受 离 心 力 的 影 响 不 适 于 高 速 传 动 。 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制潘 存 云 教 授 研 制 1. 弹 性 套 柱 销 联 轴 器(三 ) 有 弹 性 元 件 联 轴 器结 构 特 点 ： 外 观 与 凸 缘 联 轴 器 相 似 ， 用 带 橡 胶 弹 性 套的 柱 销 连 接 两 个 半 联 轴 器 。 预 留 安 装 空 间 以 便 与 更 换 橡 胶 套 A预 留 间 隙 以

19、 补 偿轴 向 位 移 。 c圆 柱 孔圆 锥 孔 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制 2. 弹 性 柱 销 联 轴 器结 构 ： 用 尼 龙 制 成 的 柱 销 置 于 两 个 半 联 轴 器 凸 缘 的 孔中 。 尼 龙 销 挡 板 c c销 与 挡 板 之间 留 有 间 隙结 构 简 单 、 更 换 柱 销 方 便 。特 点 ： 上 述 两 种 联 轴 器 的 动 力 通 过 弹 性元 件 传 递 ， 缓 和 冲 击 、 吸 收 振 动 。应 用 ： 适 用 于 正 反 向 变 化 多 ， 启动 频 繁 的 高 速 轴 。适 用 范

20、 围 ： -12 t 60， v 8000 r/min 能 补 偿 较 大 的 轴 向 位 移 ， 并允 许 微 量 的 径 向 位 移 和 角 位移 。 两 种 柱 销 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制轮 胎 环 D 3、 轮 胎 式 弹 性 联 轴 器结 构 ： 中 间 为 橡 胶 制 成 的 轮 胎 环 ， 用 止 退 垫 板 与 半 联 轴 器 联 接 。特 点 ： 结 构 简 单 、 易 于 变 形 。 允 许 较 大 的 综 合 hdv x位 移 。应 用 ： 适 用 于 启 动 频 繁 、 正 反向 运 转 、 有 冲 击

21、 振 动 、 有 较 大轴 向 位 移 、 潮 湿 多 尘 的 场 合 。适 用 范 围 ：5 12， x 0.02D y 0.01D， n 5000 r/min 止 退 垫 板 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 4. 梅 花 形 弹 性 联 轴 器工 作 温 度 ： -35 +80 ,传 递 扭 矩 ： T=1625000 NM结 构 ： 半 联 轴 器 与 轴 的 配 合 可 以 做 成 圆 柱 形 或 圆 锥 形 ， 中 间 的 弹 性 元 件 形 状 似 梅 花 ， 故 得 名 。 选 用 不 同 硬 度 的 矩 胺 酯 橡 胶 ， 铸 形 尼 龙 等 材

22、 料 制 造 。A AAA潘 存 云 教 授 研 制 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制潘 存 云 教 授 研 制 5、 膜 片 联 轴 器结 构 ： 弹 性 元 件 为 多 个 环 形 金 属 薄 片 叠 合 而 成 的 膜 片组 ， 膜 片 圆 周 上 有 若 干 个 螺 栓 孔 。 用 铰 制 孔 螺 栓 交 错间 隔 与 半 联 轴 器 联 接 。特 点 ： 结 构 简 单 、 弹 性 元 件 的 联 接 之 间 没 有 间 隙 ， 不需 要 润 滑 ， 维 护 方 便 、 质 量 小 、 对 环 境 的 适 应 性 强 。但 扭

23、 转 减 振 性 能 差 。应 用 ： 主 要 用 于 载 荷 平 稳 的 高 速 传 动 。 如 直 升 机 尾 翼 轴 。 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制潘 存 云 教 授 研 制 6. 星 形 弹 性 联 轴 器结 构 ： 两 个 半 联 轴 器 上 均 制 有 凸 牙 ， 用 橡 胶 等 材 料 制成 星 形 弹 性 元 件 ， 放 置 在 两 半 联 轴 器 的 凸 牙 之 间 。 工作 时 ， 星 形 弹 性 元 件 受 压 冰 传 递 扭 矩 。应 用 范 围 ： 允 许 两 轴 的 相 对 径 向 位 移 约 为 ：

24、0.2 mm，偏 角 位 移 约 为 ： 1 30 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 大 多 数 联 轴 器 已 经 标 准 化 或 规 格 化 ， 一 般 机 械 设计 者 的 任 务 是 选 用 联 轴 器 ， 不 需 要 设 计 。一 、 链 轴 器 类 型 的 选 择 原 则 转 矩 、 转 速 、 轴 径 、 相 对 位 移 、 工 作 环 境 、 成 本 等 (1) 考 虑 传 递 转 矩 的 大 小 、 性 质 以 及 对 缓 冲 减 振 要 求 确 定 型 号 与 规 格 14-2 联 轴 器 的 选 择 具 体 应 考 虑 如 下 要 求 对 大

25、 功 率 重 载 传 动 ， 宜 选 用 齿 轮 联 轴 器 严 重 冲 击 载 荷 或 消 除 轴 系 扭 转 振 动 的 传 动 ， 宜选 用 轮 胎 联 轴 器选 用 原 则 ： 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 2. 考 虑 工 作 转 速 的 高 低 和 引 起 离 心 力 的 大 小 对 高 速 传 动 轴 ， 宜 选 用 平 衡 精 度 较 高 的 膜 片 联 轴器 ， 不 能 选 用 存 在 偏 心 的 滑 块 联 轴 器 ； 安 装 调 整 两 轴 难 以 精 确 对 中 、 或 者 工 作 中 产 生 较大 位 移 时 ， 应 选 用 挠 性

26、联 轴 器 ：3. 两 轴 相 对 位 移 的 大 小 和 方 向 径 向 位 移 较 大 时 ， 使 用 滑 块 联 轴 器 角 位 移 较 大 ， 或 两 轴 相 交 时 ， 使 用 滑 块 联 轴 器 4. 考 虑 可 靠 性 和 工 作 环 境 由 金 属 制 成 的 不 需 要 润 滑 的 联 轴 器 工 作 比 较 可 靠 需 要 润 滑 的 联 轴 器 ， 其 性 能 易 受 润 滑 完 善 程 度 的 影 响 ， 且 可 能 污 染 环 境 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 含 有 橡 胶 等 非 金 属 元 件 的 联 轴 器 对 温 度 、 腐

27、 蚀 介 质 、 强 光 等 比 较 敏 感 ， 而 且 容 易 老 化 在 满 足 使 用 要 求 的 前 提 下 ， 压 选 择 装 拆 方 便 、 维护 简 单 、 成 本 低 廉 的 联 轴 器 。5. 联 轴 器 的 制 造 、 安 装 、 维 护 和 经 济 性 刚 性 联 轴 器 不 仅 结 构 简 单 ， 而 且 装 拆 方 便 ， 可 用 于 低 速 、 刚 性 大 的 传 动 弹 性 联 轴 器 具 有 较 好 的 综 合 性 能 ， 广 泛 应 用 于 一 般 的 中 、 小 传 动 6. 安 全 性 要 求 有 安 全 保 护 要 求 的 轴 ， 应 选 用 安 全 联

28、 轴 器 。 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 表 14-1 工 作 情 况 系 数 KA原 动 机 (KA) 发 电 机 、 小 型 通 风 机 、 小 型 离 心 机 1.3 1.5 1.8 2.2 透 平 压 缩 机 、 木 工 机 械 、 输 送 机 1.5 1.7 2.0 2.4搅 拌 机 、 增 压 机 、 有 飞 轮 的 压 缩 机 1.7 1.9 2.2 2.6织 布 机 、 水 泥 搅 拌 机 、 拖 拉 机 1.9 2.1 2.4 2.8挖 掘 机 、 起 重 机 、 碎 石 机 、 造 纸 机 械 2.3 2.5 2.8 3.2电 动 机 多

29、 缸 双 缸 单 缸汽 轮 机 内 燃 机 内 燃 机 内 燃 机工 作 机压 延 机 、 重 型 初 轧 机 、 无 飞 轮 活 塞 泵 3.1 3.3 3.6 4.0二 、 计 算 联 轴 器 的 扭 矩 计 算 转 矩 Tca=KATKA为 工 作 情 况 系 数 。 见 下 页T为 公 称 扭 矩 。 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 三 、 确 定 联 轴 器 的 型 号 选 型 依 据 Tca T ， 由 相 关 标 准 确 定 型 号 。 四 、 校 核 最 大 转 速 n nmax 六 、 规 定 部 件 相 应 的 安 装 精 度 被 连 接 轴

30、 的 转 速 n， 不 应 超 过 联 轴 器 许 用 的 最 高转 速 nmax， 即五 、 协 调 轴 孔 直 径 被 连 接 两 轴 的 直 径 和 形 状 （ 圆 柱 或 圆 锥 ） 均 可以 不 同 ， 但 必 须 使 直 径 在 所 选 联 轴 器 型 号 规 定 的 范围 内 ， 形 状 也 应 满 足 相 应 要 求 。 联 轴 器 允 许 轴 的 相 对 位 移 偏 差 是 有 一 定 范 围 的 ，因 此 ， 必 须 保 证 轴 及 相 应 部 件 的 安 装 精 度 。 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制 七 、 进

31、 行 必 要 的 校 核 联 轴 器 除 了 要 满 足 转 矩和 转 速 的 要 求 外 ， 必 要 时 还应 对 联 轴 器 中 的 零 件 进 行 承载 能 力 校 核 ， 如 对 非 金 属 元件 的 许 用 温 度 校 核 等 。 选 择 联 轴 器 的 类 型计 算 联 轴 器 的 计 算 转 矩确 定 联 轴 器 的 型 号协 调 轴 孔 直 径校 核 最 大 转 矩规 定 部 件 相 应 的 安 装 精 度进 行 必 要 的 承 载 能 力 校 核联 轴 器 的 选 择 流 程 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 作 用 ： 在 机 器 运 转 过

32、程 中 ， 使 两 轴 随 时 接 合 或 分 离 ； 用 来 操 纵 机 器 传 动 的 断 续 ， 以 便 进 行 变 速 或 换 向 ； 14-3 离 合 器分类一 、 离 合 器 的 分 类 按 其 工 作 原 理 分 机 械 离 合 器电 磁 离 合 器液 压 离 合 器气 压 离 合 器 超 越 离 合 器离 心 离 合 器 安 全 离 合 器嵌 入 式摩 擦 式按 离 合 控 制 方 法 分 操 纵 式自 动 式按 操 纵 方 式 分 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 二 、 对 离 合 器 的 基 本 要 求 分 离 、 接 合 迅 速 ， 平 稳

33、 无 冲 击 ， 分 离 彻 底 ， 动 作 准 确 可 靠 结 构 简 单 ， 重 量 轻 ， 惯 性 小 ， 外 形 尺 寸 小 ， 工 作 安 全 ， 效 率 高 接 合 元 件 耐 磨 性 好 ， 使 用 寿 命 长 ， 散 热 条 件 好 操 纵 方 便 省 力 ， 制 造 容 易 ， 调 整 维 修 方 便 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制 1. 牙 嵌 式 离 合 器结 构 ： 由 端 面 带 牙 的 固 定 套 筒 、 活 动 套 筒 、 对 中 环 组 成 。 固 定 套 筒 活 动 套 筒 滑 环对 中 环工 作 原

34、 理 ： 利 用 操 纵 杆 移 动 滑 环 ， 实 现 两 套 筒 的 结 合 与 分 离 。 三 、 常 用 离 合 器 简 介 潘 存 云 教 授 研 制 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 牙 型3040 28 28 60三 角 形梯 形锯 齿 形 传 递 中 小 转 矩 、 牙 数 为 1660传 递 较 大 转 矩 、 牙 数 为 315梯 形 牙 可 以 补 偿 磨 损 后 的 牙 侧 间 隙 。锯 齿 形 只 能 单 向 工 作 。 反 转 时 具 有 较 大 的 轴 向 分 力 ， 会 迫 使 离 合 器 自 行 分 离 。制 造 要 求 ： 各

35、牙 应 精 确 等 分 ， 以 使 载 荷 均 匀 分 布 。 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制特 点 ： 结 构 简 单 、 外 廓 尺 寸 小 、 能 传 递 较 大 的 转 矩 。材 料 ：低 碳 合 金 钢 ： 20Cr 、 20MnB。渗 碳 淬 火 后 牙 面 硬 度 ： 5662 HRC;中 碳 合 金 钢 ： 40Cr 、 45MnB。表 面 淬 火 后 牙 面 硬 度 ： 4858 HRC;承 载 能 力 ： 取 决 于 齿 根 的 弯 曲 强 度 :hKATzWD0 b= b 2KATzD0ah p = p W为 齿

36、 根 弯 曲 截 面 系 数 ； D0为 牙 平 均 直 径 ； a为 牙 的 宽 度 。D0 ah式 中 h为 牙 齿 高 度 ； z为 牙 齿 数 ； 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制2 3 2. 单 片 式 圆 盘 摩 擦 离 合 器摩 擦 扭 矩 Tmax=Fa f Rf结 构 ： 由 固 定 圆 盘 1、 活 动 圆 盘 2、 滑 环 组 成 。 工 作 原 理 ： 移 动 滑 环 ， 可 实 现 两 圆 盘 的 结 合 与 分 离 ， 靠 摩 擦 力 带 动 从 动 轴 转 动 。 （ 2） 过 载 时 打 滑 ， 起 保

37、护 作 用 ； （ 3） 结 合 平 稳 、 冲 击 和 振 动 小 。优 点 ： （ 1） 在 任 何 转 速 条 件 下 两 轴都 可 以 进 行 结 合 ； Fa21 3Rf缺 点 ： 结 合 过 程 中 不 可 避 免 出 现 打 滑 ， 引 起 磨 损 和 发 热 。 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制主 动 摩 擦 片 杠 杆 滑 环工 作 原 理 ： 移 动 滑环 ， 通 过 杠 杆 作 用 ，压 紧 或 放 松 磨 擦 片 ，来 实 现 两 轴 的 结 合 与分 离 。 调 整 螺 母被 动 摩 擦 片潘 存 云 教 授

38、研 制3. 多 片 式 圆 盘 摩 擦 离 合 器结 构 特 点 ：多 个 摩 擦 片 叠 加 在 一 起 ； 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 摩 擦 片 材 料 ： 淬 火 钢 片 、 压 制 石 棉 片 。 摩 擦 片 数 量 z 传 递 扭 矩 T 但 z过 大 将 使 各 层 间 压 力 不 均 匀 ， 一 般 取 : z=1215摩 擦 扭 矩 Tmax= z Fa f Rf z Fa f (D1 +D2)= 4 KA T4 Fap = (D1 +D2)表 面 压 强 p D 1 D2 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 有

39、 润 滑 剂 无 润 滑 剂 p/ MPa表 14-2 常 用 摩 擦 片 材 料 的 f 和 p 摩 擦 片 材 料 f 圆 盘 摩 擦 离 合 器铸 铁 铸 铁 或 钢 0.050.06 0.15 0.2 0.250.30淬 火 钢 淬 火 钢 0.050.06 0.18 0.60.8青 铜 钢 或 铸 铁 0.08 0.17 0.18 0.40.5压 制 石 棉 钢 或 铸 铁 0.12 0.3 0.5 0.200.30对 于 频 繁 启 动 的 离 合 器 ， 可 将 表 中 p降 低 1530%。类 型 反 应 敏 捷 ， 但 摩 擦 片 易 磨 损 。油 式 磨 擦 离 合 器干

40、式 磨 擦 离 合 器 磨 损 轻 微 、 寿 命 长 、 并 能 在 繁 重 的 条 件 下 运 转 。 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制 810 4. 圆 锥 式 摩 擦 离 合 器结 构 ： 锥 台 表 面 为 摩 擦 接 触 面 。优 点 ： 由 于 采 用 了 槽 面 摩 擦 原 理 ， 因 此 只 需 要 很 小 的 操 纵 力 即 能 使 离 合 器 传 递 较 大 的 转 矩 。缺 点 ： 径 向 尺 寸 较 大 ， 不 如 多 盘 式 紧 凑 。 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存

41、云 教 授 研 制离 合 器 的 操 纵 方 式 机 械 力电 磁 力气 动 力液 压 力 5. 电 磁 摩 擦 离 合 器结 构 ： 其 结 构 特 点 与 机 械 式 多 片 摩 擦 离 合 器 一 样 。优 点 ： 由 于 采 用 了 电 磁 力 进 行 控 制 ， 因 此 控 制 灵 活 ， 容 易 实 现 自 动 化 。 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 四 、 离 合 器 的 选 用 嵌 入 式 离 合 器 的 结 构 简 单 ， 外 形 尺 寸 较 小 ， 两 轴间 的 连 接 无 相 对 运 动 ， 一 般 适 用 于 低 速 接 合 ， 转 矩不

42、 大 的 场 合 摩 擦 式 离 合 器 可 在 任 何 转 速 下 实 现 两 轴 的 接 合 或 分 离 ； 接 合 过 程 平 稳 ， 冲 击 振 动 较 小 ； 可 有 过 载 保 护 作 用 。 但 尺 寸 较 大 ， 在 接 合 或 分 离 过 程 中 要 产 生 滑 动 摩 擦 ， 故 发 热 量 大 ， 磨 损 也 较 大 电 磁 摩 擦 离 合 器 可 实 现 远 距 离 操 纵 ， 动 作 迅 速 ， 没 有 不 平 衡 的 轴 向 力 ， 因 而 在 数 控 机 床 等 机 械 中 获 得 了 广 泛 的 应 用 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教

43、 授 潘 存 云 教 授 研 制潘 存 云 教 授 研 制 14-4 安 全 联 轴 器 及 安 全 离 合 器 作 用 ： 当 工 作 转 矩 超 过 机 器 允 许 的 极 限 转 矩 时 ， 连 接件 将 发 生 折 断 、 脱 开 或 打 滑 ， 从 而 使 从 动 轴 自 动 停 止转 动 ， 以 保 护 机 器 中 的 重 要 零 件 不 致 损 坏 。一 、 剪 切 销 安 全 联 轴 器 安 全 联 轴 器 断 开 连 接 后 不 能 自 动恢 复 工 作 能 力 ， 用 于 很 少 过 载 处 ； 双 剪 式单 剪 式安 全 离 合 器 断 开 连 接 后 能 够 自 动恢

44、复 工 作 能 力 ， 用 于 经 常 过 载 处 ；分 单 剪 和 双 剪 两 种 类 型 。 结 构 ： 类 似 于 凸 缘 联 轴 器 ， 但 不用 螺 钉 ， 而 用 钢 制 销 钉 连 接 。 销钉 装 入 经 过 淬 火 的 两 个 套 管 中 ，过 载 时 被 剪 断 。 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制销 钉 直 径 可 按 如 下 公 式 计 算 m m 8m zDKTd Dm其 中 T公 称 扭 矩 ； Dm销 钉 分 布 圆 直 径 ； z销 钉 数 目 ； 许 用 剪 切 应 力 ； K为 过 载 限 制 系 数

45、 。 表 14- 过 载 限 制 系 数 K载 荷发 电 机 、 小 型 通 风 机 、 离 心 机 械 等 1.1倍 静 载 荷 接 近 静 载 荷 1.1 轻 型 传 动 装 置 、 车 床 、 铣 床 、 输 送 机 1.5倍 静 载 荷 有 微 小 变 化 1.6刨 床 、 插 床 、 有 飞 轮 的 压 缩 机 等 2 倍 静 载 荷 有 较 大 变 化 2.1工 程 机 械 、 破 碎 机 、 螺 旋 压 力 机 3 倍 静 载 荷 冲 击 载 荷 3.2启 动 工 作机 器 名 称 K 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 销 钉 材 料 ： 45钢 淬

46、 火 ， 或 高 碳 钢 。 在 剪 端 处 应 预 先 切 槽 。特 点 ： 由 于 材 料 机 械 性 能 不 稳 定 ， 以 及 制 造 尺 寸 误 差 等 原 因 ， 使 得 销 钉 剪 断 载 荷 不 精 确 销 钉 被 剪 断 后 ， 不 能 自 动 恢 复 工 作 能 力 ， 需 要 停 车 更 换 结 构 简 单 ， 常 用 于 很 少 过 载 的 机 器 中 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制 弹 簧主 动 齿 轮 从 动 盘 外 套 筒 调 节 螺 母二 、 滚 珠 安 全 离 合 器 转动方向工 作 原 理 ： 扭

47、矩 主 动 齿 轮 滚 珠 从 动 盘 外 套 筒 键 从 动 轴 。 过 载 时 ， 弹 簧 被 压 缩 ， 从 动 盘 右 移 ， 主 动 齿 轮 空 转 ，从 动 轴 即 停 止 转 动 。弹 簧 压 力 的 大 小 可 用 螺 母 来 调 节 。 当 载 荷 恢 复 正 常 时 ， 重 新 传 递 转 矩 。转动方向转动方向转动方向潘 存 云 教 授 研 制 转动方向 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制 当 外 环 反 向 转 动 时 ， 则 带动 滚 柱 克 服 弹 簧 力 而 滚 到 楔 形空 间 的 宽 敞 位 置 ， 离

48、合 器 处 于分 离 状 态 。 结 构 ： 由 星 轮 、 外 环 、 滚 柱 、 弹 簧 推 杆 等 零 件 组 成 。工 作 原 理 ： 当 外 环 逆 时 钟 转 动 时 ， 以摩 擦 力 带 动 滚 柱 向 前 滚 动 ， 进一 步 楔 紧 内 外 接 触 面 ， 从 而 驱动 星 轮 一 起 旋 转 。 1. 滚 柱 式 定 向 离 合 器 一 、 定 向 离 合 器 滚 柱 在 弹 簧 推 杆 作 用 下 处 于 半 楔 紧 状 态 。潘 存 云 教 授 研 制 14-5 特 殊 功 用 及 特 殊 结 构 的 联 轴 器 及 离 合 器 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者

49、： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制 结 构 ： 由 内 环 、 外 环 、 楔 块 、 支 撑 环 、 拉 簧 等 零 件 组 成 。2. 楔 块 式 定 向 离 合 器 优 点 ： 楔 块 曲 率 半 径 大 ， 装入 数 量 多 ， 相 同 尺 寸 时 传 递的 转 矩 更 大 。缺 点 ： 高 速 运 转 时 有 较 大 磨损 ， 寿 命 较 短 。工 作 原 理 ： 内 外 环 工 作 面 都 为 圆 形 ， 整 圈 拉 簧 压 着 楔 块 始 终与 内 环 接 触 ， 并 力 图 使 楔 块 绕 自 身 作 逆 时 钟 方 向 偏 摆 。当 外 环 顺 时 钟 方 向

50、 旋 转 时 ， 楔 块 克 服 弹 簧 力 而 作 顺 时钟 方 向 摆 动 ， 从 而 在 内 外 环 间 越 楔 越 紧 ， 离 合 器 处 于结 合 状 态 。 反 向 时 斜 块 松 开 而 成 分 离 状 态 。 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制 结 构 ： 由 转 子 轴 、 左 右 轮 辐 、 励 磁 线 圈 、 磁 粉 等 组 成 。 工 作 原 理 ： 通 电 后 磁 粉 被 磁 化 ， 彼 此 相 互 吸 引 聚 集 ， 依靠 磁 粉 的 结 合 力 以 及 磁 粉 与 两 工 作 面 之 间 的 摩 擦 力 拉

51、传递 转 矩 。 二 、 电 磁 粉 末 离 合 器 输 出磁 粉 性 能 要 求 ：导 磁 率 高 、 剩 磁 小 、 流动 性 好 、 耐 磨 、 耐 热 、不 烧 结 性 。 输 入 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 磁 粉 材 料 铁 钴 镍 、 铁 钴 钒 等 合 金 粉 ， 加 入 少 量 二 硫 化 钼 。 形 状 为 球 形 或 椭 球 形 ， 颗 粒 直 径 为 2070 m。 优 点 ：（ 1） 励 磁 电 流 I 与 转 矩 T呈 线 性 关 系 、 转 矩 调 节 简 单 而 且 精 确 ， 调 节 范 围 宽 ； （ 2） 可 用 作 恒

52、 张 力 控 制 ， 是 造 纸 机 、 纺 织 机 、 印 刷 机 、 绕 线 机 等 的 理 想 装 置 ； （ 3） 若 将 主 动 件 固 定 ， 则 可 作 制 动 器 使 用 ； 缺 点 ： 相 对 而 言 比 较 笨 重 。 （ 4） 操 纵 方 便 、 离 合 平 稳 、 工 作 可 靠 。 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制 14-6 制 动 器结 构 ： 由 瓦 块 、 制 动 轮 等 零 件 组 成 。工 作 原 理 ： 通 电 松 开 ， 断 电 后 靠 弹 簧 拉 力 实 现 制 动 。 借 助 于 瓦 块 与

53、制 动 轮 之 间 的 摩 擦 力 来 实 现 制 动 。 断 电 制 动 是 为 了 保 证 设 备 安 全 。作 用 ： 降 低 机 械 运 转 速 度 或 停 止 运 转 的 装 置 。应 用 ： 车 辆 、 起 重 机 械 等 。一 、 块 式 制 动 器 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制ab aF 潘 存 云 教 授 研 制D h H制 动 力 矩 的 计 算 ： F F弹 簧 力FN FN制 动 反 力FN =0.95FH /h 0.95摩 擦 损 耗 的 系 数 杠 杆 连 接 处制 动 力 矩 T= FN f D 瓦 块

54、 材 料 ： 铸 铁 、 或 铸 铁 表 面 复 以 皮 革 或 石 棉 带 。特 点 ： 结 构 简 单 、 紧 凑 。二 、 带 式 制 动 器 F瓦 块 制 动 器 已 经 规 范 化 ， 可 根 据 所 需 的 制 动 力 矩 选 型 。工 作 原 理 ：在 外 力 的 作 用 下 ， 闸 带 收 紧 抱 住 制 动轮 实 现 制 动 。 中 国 地 质 大 学 专 用 作 者 ： 潘 存 云 教 授 潘 存 云 教 授 研 制计 算 F ab aFt = F1 F2 F1 =F2e fF2 = e f-1Ft = D2T 1 e f-1 F= (F2 +F1) a+b aFt = D2T = D a+b e f-1 2T a e f+1 F1 F2圆 周 力 拉 力 由 欧 拉 公 式 得 制 动 力 为 了 增 加 摩 擦 ， 钢 带 复 以 石 棉 或 夹 铁 纱 帆 布 。 闸 带 的 包 角 ；