機(jī)械設(shè)計(jì)-聯(lián)軸器

1、16-1 16-1 聯(lián)軸器聯(lián)軸器16-2 16-2 離合器離合器16-3 16-3 制動(dòng)器制動(dòng)器第十六章第十六章 聯(lián)軸器、聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器離合器和制動(dòng)器聯(lián)軸器聯(lián)軸器 用來把兩軸聯(lián)接在一起，以傳遞運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)矩，用來把兩軸聯(lián)接在一起，以傳遞運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)矩，機(jī)器停止運(yùn)轉(zhuǎn)后才能接合或分離的一種裝置。機(jī)器停止運(yùn)轉(zhuǎn)后才能接合或分離的一種裝置。離合器離合器 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)系統(tǒng)的斷續(xù)，的一種裝置。它可用來操縱機(jī)器傳動(dòng)系統(tǒng)的斷續(xù)，以便進(jìn)行變速及換向等。以便進(jìn)行變速及換向等。制動(dòng)器制動(dòng)器 用來降低機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)速度或迫使

2、機(jī)械停止運(yùn)轉(zhuǎn)用來降低機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)速度或迫使機(jī)械停止運(yùn)轉(zhuǎn)的部件。的部件。16-1 16-1 聯(lián)軸器聯(lián)軸器一、性能要求一、性能要求 聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化的影響等，往差、承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證嚴(yán)格的對中，而是存在著某種程度往不能保證嚴(yán)格的對中，而是存在著某種程度的相對位移。這就要求設(shè)計(jì)聯(lián)軸器時(shí)，要從結(jié)的相對位移。這就要求設(shè)計(jì)聯(lián)軸器時(shí)，要從結(jié)構(gòu)上采取各種不同的措施，使之具有適應(yīng)一定構(gòu)上采取各種不同的措施，使之具有適應(yīng)一定范圍的相對位移的性能。范圍的相對位移的性能。xyxy軸向位移x徑向位移y角位移綜合

3、位移x、y、二、聯(lián)軸器的分類二、聯(lián)軸器的分類聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器 剛性聯(lián)軸器不具有緩沖性和補(bǔ)償兩軸線相剛性聯(lián)軸器不具有緩沖性和補(bǔ)償兩軸線相對位移的能力，要求兩軸安裝嚴(yán)格對中。但結(jié)對位移的能力，要求兩軸安裝嚴(yán)格對中。但結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，裝拆、維護(hù)方便，能保構(gòu)簡單，制造成本低，裝拆、維護(hù)方便，能保證兩軸有較高的對中性，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，所以證兩軸有較高的對中性，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，所以應(yīng)用廣泛。應(yīng)用廣泛。 撓性聯(lián)軸器可分為有彈性元件撓性聯(lián)軸器撓性聯(lián)軸器可分為有彈性元件撓性聯(lián)軸器和無彈性元件撓性聯(lián)軸器。無彈性元件的只具和無彈性元件撓性聯(lián)軸器。無彈性元件的只具

4、有補(bǔ)償兩軸線相對位移的能力，但不能緩沖減有補(bǔ)償兩軸線相對位移的能力，但不能緩沖減振；有彈性元件的除具有補(bǔ)償兩軸線相對位移振；有彈性元件的除具有補(bǔ)償兩軸線相對位移的能力外，還具有緩沖和減振的作用。的能力外，還具有緩沖和減振的作用。三、常用聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)三、常用聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)1.1.凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器(a)(a)(b)(b)圖圖16-216-2凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器 凸緣聯(lián)軸器是應(yīng)用最廣的固定式剛性聯(lián)軸器。凸緣聯(lián)軸器是應(yīng)用最廣的固定式剛性聯(lián)軸器。如圖所示，它用螺栓將兩個(gè)半聯(lián)軸器的凸緣聯(lián)接起如圖所示，它用螺栓將兩個(gè)半聯(lián)軸器的凸緣聯(lián)接起來，以實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)接。聯(lián)軸器中的螺栓可以用普通來，以實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)接

5、。聯(lián)軸器中的螺栓可以用普通螺栓，也可以用鉸制孔螺栓。螺栓，也可以用鉸制孔螺栓。這種聯(lián)軸器有兩種主要的結(jié)構(gòu)型式：圖這種聯(lián)軸器有兩種主要的結(jié)構(gòu)型式：圖a a是有是有對中的對中的I I型凸緣聯(lián)軸器，靠凸肩和凹槽來實(shí)現(xiàn)兩軸同型凸緣聯(lián)軸器，靠凸肩和凹槽來實(shí)現(xiàn)兩軸同心。圖是心。圖是IIII型凸緣聯(lián)軸器，靠鉸制孔用螺栓來實(shí)現(xiàn)型凸緣聯(lián)軸器，靠鉸制孔用螺栓來實(shí)現(xiàn)兩軸同心。為安全起見，凸緣聯(lián)軸器的外圈還應(yīng)加兩軸同心。為安全起見，凸緣聯(lián)軸器的外圈還應(yīng)加上防護(hù)罩或?qū)⑼咕壷瞥奢喚壭褪?。制造凸緣?lián)軸器上防護(hù)罩或?qū)⑼咕壷瞥奢喚壭褪健Ｖ圃焱咕壜?lián)軸器時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確保持半聯(lián)軸器的凸緣端面與孔的軸線垂時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確保持半聯(lián)軸器的凸緣端面與

6、孔的軸線垂直，安裝時(shí)應(yīng)使兩軸精確同心。直，安裝時(shí)應(yīng)使兩軸精確同心。 2.2.滑塊聯(lián)軸器滑塊聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)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：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。中，構(gòu)成移動(dòng)副。工作原理工作原理：當(dāng)兩軸存在不對中和偏斜時(shí)，滑塊將在凹：當(dāng)兩軸存在不對中和偏斜時(shí)，滑塊將在凹槽內(nèi)滑動(dòng)。槽內(nèi)滑動(dòng)。優(yōu)缺點(diǎn)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：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。力和磨損，并給軸和軸承帶來附加動(dòng)載荷。適用范圍

7、適用范圍：30, y0.04d30, y0.04d，v300 r/min v300 r/min y y3.3.套筒聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器這是一種結(jié)構(gòu)最簡單的固定式聯(lián)軸器（圖這是一種結(jié)構(gòu)最簡單的固定式聯(lián)軸器（圖19-419-4），這種聯(lián)軸器是一個(gè)圓柱形套筒，用兩個(gè)），這種聯(lián)軸器是一個(gè)圓柱形套筒，用兩個(gè)圓錐銷來傳遞轉(zhuǎn)矩。當(dāng)然也可以用兩個(gè)平鍵代替圓錐銷來傳遞轉(zhuǎn)矩。當(dāng)然也可以用兩個(gè)平鍵代替圓錐銷。其優(yōu)點(diǎn)是徑向尺寸小，結(jié)構(gòu)簡單。結(jié)構(gòu)圓錐銷。其優(yōu)點(diǎn)是徑向尺寸小，結(jié)構(gòu)簡單。結(jié)構(gòu)尺寸推薦：尺寸推薦：D=(1.5-2)dD=(1.5-2)d；L=(2.8-4)dL=(2.8-4)d。此種聯(lián)軸。此種聯(lián)軸器尚無標(biāo)準(zhǔn)，需要

8、自行設(shè)計(jì)，如機(jī)床上就經(jīng)常采器尚無標(biāo)準(zhǔn)，需要自行設(shè)計(jì)，如機(jī)床上就經(jīng)常采用這種聯(lián)軸器。用這種聯(lián)軸器。 4.4.萬向聯(lián)軸器萬向聯(lián)軸器雙萬向聯(lián)軸器示意圖雙萬向聯(lián)軸器示意圖作用作用：用于傳遞兩相交軸之間的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)，而且：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。在傳動(dòng)過程中，兩軸之間的夾角還可以改變。應(yīng)用應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)床等機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中。：廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)床等機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中。1 1）單萬向聯(lián)軸器）單萬向聯(lián)軸器2 2）雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)）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)，構(gòu)成雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)。將兩個(gè)單萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)串聯(lián)，構(gòu)成雙萬向鉸鏈機(jī)構(gòu)。安裝要求：安裝要求

9、：主動(dòng)、從動(dòng)、中間三軸共面；主動(dòng)、從動(dòng)、中間三軸共面；主動(dòng)軸、從動(dòng)軸的軸線與中間軸的軸線之間的夾主動(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；角應(yīng)相等；中間軸兩端的叉面應(yīng)在同一平面內(nèi)。中間軸兩端的叉面應(yīng)在同一平面內(nèi)。C2121C3 3）小型雙萬向聯(lián)軸器）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。結(jié)構(gòu)如圖所示，通常采用合金鋼制造。AAA-AAAAA5. 5. 彈性套柱銷聯(lián)彈性套柱銷聯(lián)軸器軸器6. 6. 彈性柱銷聯(lián)軸器彈性柱銷聯(lián)軸器四、聯(lián)軸器的選擇四、聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器大都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，可直接選用。聯(lián)軸器大都已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化了，可直接選用。1.1.工作條件工作條件=選類型選類型 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)

10、矩2. 2. 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 軸徑軸徑=確定型號與規(guī)格確定型號與規(guī)格計(jì)算轉(zhuǎn)矩：計(jì)算轉(zhuǎn)矩： T Tc c=K=KA AT TK KA A為工況系數(shù)；為工況系數(shù)；T T為名義轉(zhuǎn)矩；為名義轉(zhuǎn)矩；表表17-1 工作情況系數(shù)工作情況系數(shù)KA工工 作作 機(jī)機(jī) 原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)時(shí)原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)時(shí)發(fā)電機(jī)、小型通風(fēng)機(jī)、小型離心機(jī)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)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)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)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)械挖掘機(jī)、起重機(jī)、碎石機(jī)、造紙機(jī)械

11、2.3例例 19-l19-l電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器拖動(dòng)水泥攪拌機(jī)工作。電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器拖動(dòng)水泥攪拌機(jī)工作。已知電動(dòng)機(jī)的功率已知電動(dòng)機(jī)的功率P P11 kW11 kW，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速n n970970 r/min r/min，電動(dòng)機(jī)軸的直徑和減速器輸入軸的直徑均為電動(dòng)機(jī)軸的直徑和減速器輸入軸的直徑均為 42 42 mmmm，試選擇電動(dòng)機(jī)與減速器之間的聯(lián)軸器。，試選擇電動(dòng)機(jī)與減速器之間的聯(lián)軸器。解：（解：（1 1）選擇類型：為了緩和沖擊和減輕振動(dòng)，）選擇類型：為了緩和沖擊和減輕振動(dòng)，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。1195509550970PTn108108 N Nm m（2 2）求計(jì)算轉(zhuǎn)矩）求計(jì)算

12、轉(zhuǎn)矩 由表由表 19-119-1查得，工作機(jī)為水泥攪拌機(jī)時(shí)工作查得，工作機(jī)為水泥攪拌機(jī)時(shí)工作情況系數(shù)情況系數(shù)K KA A=1.9=1.9，故計(jì)算轉(zhuǎn)矩，故計(jì)算轉(zhuǎn)矩1.9108205cATK TNm 由設(shè)計(jì)手冊中選取彈性套柱銷聯(lián)軸器由設(shè)計(jì)手冊中選取彈性套柱銷聯(lián)軸器TL 6TL 6。它。它的公稱扭矩（即許用轉(zhuǎn)矩）為的公稱扭矩（即許用轉(zhuǎn)矩）為 250 N250 Nm m，半聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器材料為鋼時(shí)，許用轉(zhuǎn)速為材料為鋼時(shí)，許用轉(zhuǎn)速為 3800 r/min3800 r/min，允許的軸，允許的軸孔直徑在孔直徑在32-42 mm32-42 mm之間。以上數(shù)據(jù)均能滿足本題的之間。以上數(shù)據(jù)均能滿足本題的要求，

13、故合用。要求，故合用。 （3 3）確定型號）確定型號16-2 16-2 離合器離合器一、性能要求一、性能要求 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，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；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。操縱方便省力，制造容易，調(diào)整維修方便。二、分類二、分類 按其工作原理可分為嵌入式、摩擦式兩類；按其工作原理可分為嵌入式、摩擦式兩類； 按離合控制方法不同

14、，可分為操縱式和自動(dòng)式兩類；按離合控制方法不同，可分為操縱式和自動(dòng)式兩類； 按操縱方式分有機(jī)械離合器、電磁離合器、液壓離合按操縱方式分有機(jī)械離合器、電磁離合器、液壓離合器和氣壓離合器等；器和氣壓離合器等； 可自動(dòng)離合的離合器有超越離合器、離心離合器和安可自動(dòng)離合的離合器有超越離合器、離心離合器和安全離合器等，它們能在特定條件下，自動(dòng)地接合或分離。全離合器等，它們能在特定條件下，自動(dòng)地接合或分離。三、三、 常用離合器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)常用離合器的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)1.1.牙嵌式離合器牙嵌式離合器結(jié)構(gòu)：由端面帶牙的固定套筒、活動(dòng)套筒、對中環(huán)組成。結(jié)構(gòu)：由端面帶牙的固定套筒、活動(dòng)套筒、對中環(huán)組成。 固定套筒固定套

15、筒活動(dòng)套筒活動(dòng)套筒滑環(huán)滑環(huán)對中環(huán)對中環(huán)工作原理：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。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。 2.2.摩擦離合器摩擦離合器1231）單片式圓盤摩擦離合器）單片式圓盤摩擦離合器結(jié)構(gòu)：由固定圓盤結(jié)構(gòu)：由固定圓盤1、活動(dòng)圓盤、活動(dòng)圓盤2、滑環(huán)組成。、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)。擦力帶動(dòng)從動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：結(jié)合過程中不可避免出現(xiàn)打滑，：結(jié)合過程中不可避免出現(xiàn)打滑，引起磨損和發(fā)熱；引起磨損和發(fā)熱； 2.過載時(shí)打滑，起保護(hù)作用；過載時(shí)打滑，起保

16、護(hù)作用； 3.結(jié)合平穩(wěn)、沖擊和振動(dòng)小。結(jié)合平穩(wěn)、沖擊和振動(dòng)小。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 1.在任何轉(zhuǎn)速條件下兩軸都可在任何轉(zhuǎn)速條件下兩軸都可以進(jìn)行結(jié)合；以進(jìn)行結(jié)合；FaRf213Fa主動(dòng)摩擦片主動(dòng)摩擦片杠桿杠桿滑環(huán)滑環(huán)調(diào)整螺母調(diào)整螺母被動(dòng)摩擦片被動(dòng)摩擦片2 2）多片式圓盤摩）多片式圓盤摩擦離合器擦離合器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：多個(gè)摩擦片疊加在多個(gè)摩擦片疊加在一起；一起；工作原理工作原理：移動(dòng)：移動(dòng)滑環(huán)，通過杠桿滑環(huán)，通過杠桿作用，壓緊或放作用，壓緊或放松磨擦片，來實(shí)松磨擦片，來實(shí)現(xiàn)兩軸的結(jié)合與現(xiàn)兩軸的結(jié)合與分離。分離。 3. 3. 滾柱超越離合器滾柱超越離合器 當(dāng)外環(huán)反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則帶當(dāng)外環(huán)反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則帶動(dòng)滾柱克

17、服彈簧力而滾到楔形動(dòng)滾柱克服彈簧力而滾到楔形空間的寬敞位置，離合器處于空間的寬敞位置，離合器處于分離狀態(tài)。分離狀態(tài)。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：由星輪、外環(huán)、滾柱、彈簧推桿等零件組成。：由星輪、外環(huán)、滾柱、彈簧推桿等零件組成。工作原理工作原理： 當(dāng)外環(huán)逆時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，以摩當(dāng)外環(huán)逆時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，以摩擦力帶動(dòng)滾柱向前滾動(dòng)，進(jìn)一擦力帶動(dòng)滾柱向前滾動(dòng)，進(jìn)一步楔緊內(nèi)外接觸面，從而驅(qū)動(dòng)步楔緊內(nèi)外接觸面，從而驅(qū)動(dòng)星輪一起旋轉(zhuǎn)。星輪一起旋轉(zhuǎn)。 滾柱在彈簧推桿作用下處于半楔緊狀態(tài)。滾柱在彈簧推桿作用下處于半楔緊狀態(tài)。16-316-3 制動(dòng)器制動(dòng)器 利用摩擦力矩來消耗機(jī)器運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)能，從而實(shí)現(xiàn)制利用摩擦力矩來消耗機(jī)器運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)能，

18、從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的。其動(dòng)作迅速，可靠；其摩擦副耐磨，易散熱。動(dòng)的。其動(dòng)作迅速，可靠；其摩擦副耐磨，易散熱。 按照制動(dòng)零件的結(jié)構(gòu)特征分：有帶式、塊式、盤式等型按照制動(dòng)零件的結(jié)構(gòu)特征分：有帶式、塊式、盤式等型式的制動(dòng)器。式的制動(dòng)器。 按機(jī)構(gòu)不工作時(shí)制動(dòng)零件所處狀態(tài)分：有常閉式和常開按機(jī)構(gòu)不工作時(shí)制動(dòng)零件所處狀態(tài)分：有常閉式和常開式兩種制動(dòng)器；前者經(jīng)常處于緊閘狀態(tài)，要加外力才能解除式兩種制動(dòng)器；前者經(jīng)常處于緊閘狀態(tài)，要加外力才能解除制動(dòng)作用，例如提升機(jī)構(gòu)中的制動(dòng)器；后者經(jīng)常處于松閘狀制動(dòng)作用，例如提升機(jī)構(gòu)中的制動(dòng)器；后者經(jīng)常處于松閘狀態(tài)，必須施加外力才能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，例如多數(shù)車輛中的制動(dòng)器。態(tài)，必須施加外力才能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，例如多數(shù)車輛中的制