机械设计基础第17章联轴器.ppt

第十七章第十七章 联轴器、离合器及制动器联轴器、离合器及制动器17-24 联轴器的类型及选择联轴器的类型及选择 17-58 离合器离合器 17-1 概述概述 17-9 制动器制动器 教学目标与教学重点教学目标与教学重点 教学目标教学目标教学目标教学目标 1.了解常用联轴器、离合器的结构、了解常用联轴器、离合器的结构、原理性能特原理性能特 点，从而指导选用。点，从而指导选用。2.了解两种典型制动器的工作原理。了解两种典型制动器的工作原理。重点重点重点重点 1.选择联轴器应考虑的问题，选择联轴器应考虑的问题，2.常用联轴器离合器的工作原理、结构及性能特点常用联轴器离合器的工作原理、结构及性能特点 联轴器：联轴器：联轴器：联轴器：用来联接两轴用来联接两轴，以传递运动和动力，机器回，以传递运动和动力，机器回转时转时 不能分开不能分开不能分开不能分开,必须停车通过拆卸才能分离。必须停车通过拆卸才能分离。必须停车通过拆卸才能分离。必须停车通过拆卸才能分离。离合器：离合器：离合器：离合器：用来操纵机器传动系统的断续，以便进行变用来操纵机器传动系统的断续，以便进行变速及换向机器工作时，速及换向机器工作时，联接的两轴能随时接联接的两轴能随时接联接的两轴能随时接联接的两轴能随时接合或分离。合或分离。合或分离。合或分离。制动器：制动器：制动器：制动器：用来使机器迅速停止运转，也可以用来降低用来使机器迅速停止运转，也可以用来降低或调整机器的速度。或调整机器的速度。这些部件已标准化，只需根据使用要求合理选用这些部件已标准化，只需根据使用要求合理选用17-1 概述概述17-2 联轴器的类型及选择联轴器的类型及选择 两轴能否保证对中，联轴器需不需要补偿两轴的相对位移。两轴能否保证对中，联轴器需不需要补偿两轴的相对位移。联轴器所联两轴的相对位移联轴器所联两轴的相对位移联轴器所联两轴的相对位移联轴器所联两轴的相对位移 载荷是否平稳，是否有冲击，是否有振动。载荷是否平稳，是否有冲击，是否有振动。选择联轴器应考虑：选择联轴器应考虑：选择联轴器应考虑：选择联轴器应考虑：如果联轴器没有如果联轴器没有自动适应这种相对位自动适应这种相对位移的能力，就会产生移的能力，就会产生附加载荷，甚至引起附加载荷，甚至引起强烈振动。强烈振动。利用联轴器中弹利用联轴器中弹性元件的变形来补偿位移。性元件的变形来补偿位移。固定式联轴器固定式联轴器固定式联轴器固定式联轴器可移式联轴器可移式联轴器可移式联轴器可移式联轴器弹性可移式弹性可移式弹性可移式弹性可移式用在两轴有偏用在两轴有偏斜或工作中有斜或工作中有相对位移的场相对位移的场合合 利用联轴器工作利用联轴器工作零件间的间隙和联接的活动零件间的间隙和联接的活动度来补偿位移。度来补偿位移。用在两轴能严格对中的场合用在两轴能严格对中的场合联轴器联轴器联轴器联轴器 联轴器分类联轴器分类按是否可补偿位移分：按是否可补偿位移分：刚性可移式刚性可移式刚性可移式刚性可移式一、固定式联轴器一、固定式联轴器一、固定式联轴器一、固定式联轴器1 1 1 1、套筒式联轴器、套筒式联轴器、套筒式联轴器、套筒式联轴器优点：优点：优点：优点：用两圆锥销（或平键）传递转矩，结构简单，用两圆锥销（或平键）传递转矩，结构简单，径向尺寸小，需自行设计。径向尺寸小，需自行设计。缺点：缺点：缺点：缺点：拆卸不方便。拆卸不方便。适用：适用：适用：适用：传递转矩较小的场合，传递转矩较小的场合，机床中应用很广。机床中应用很广。动画动画优点：优点：优点：优点：结构简单、成本低、使用方便、传递大转矩，结构简单、成本低、使用方便、传递大转矩，缺点：缺点：缺点：缺点：不能缓冲减振，不允许两轴有相对位移，不能缓冲减振，不允许两轴有相对位移，适用：适用：适用：适用：载荷平稳、两轴能够精确对中处。载荷平稳、两轴能够精确对中处。应用最广。应用最广。应用最广。应用最广。2 2 2 2、凸缘联轴器、凸缘联轴器、凸缘联轴器、凸缘联轴器普通螺栓联接普通螺栓联接普通螺栓联接普通螺栓联接铰制孔螺栓联接铰制孔螺栓联接铰制孔螺栓联接铰制孔螺栓联接特点：特点：特点：特点：用凸肩和凹槽用凸肩和凹槽对中，对中，靠摩擦力传递载荷。靠摩擦力传递载荷。特点：特点：特点：特点：用铰制孔用螺栓对中。用铰制孔用螺栓对中。靠螺栓来传递靠螺栓来传递转矩转矩.详细图片y1 1 1 1、齿式联轴器、齿式联轴器、齿式联轴器、齿式联轴器优点优点优点优点:能传递很大的转矩和补偿能传递很大的转矩和补偿适量的综合位移适量的综合位移。特点特点特点特点:内齿内齿内齿内齿的外壳和的外壳和外齿外齿外齿外齿的套筒组成的套筒组成,鼓形齿或鼓形齿或球形齿顶球形齿顶,工作时靠啮合的轮齿传递转矩。工作时靠啮合的轮齿传递转矩。详细图片适用适用适用适用:重型机械。重型机械。二、刚性可移式联轴器二、刚性可移式联轴器二、刚性可移式联轴器二、刚性可移式联轴器动画动画2 2 2 2、十字滑块联轴器、十字滑块联轴器、十字滑块联轴器、十字滑块联轴器 补偿一定的补偿一定的径向位移径向位移和和少量的角位移少量的角位移。适用适用适用适用:工作平稳、有较大位移的低速大转矩且无剧烈工作平稳、有较大位移的低速大转矩且无剧烈 冲击的场合。冲击的场合。结构动画结构结构结构结构:两半联轴器端面开有径向凹槽两半联轴器端面开有径向凹槽,中间滑块两端面各具凸榫中间滑块两端面各具凸榫,且相互垂直且相互垂直.动画演示优点优点优点优点:凸榫可在半联轴器的凹槽中滑动，凸榫可在半联轴器的凹槽中滑动，缺点缺点缺点缺点:当轴的转速较高，两轴间有相对位移的情况下当轴的转速较高，两轴间有相对位移的情况下,中间盘会产生很大的离心力，从而增大动载荷中间盘会产生很大的离心力，从而增大动载荷.3 3、万向联轴器、万向联轴器、万向联轴器、万向联轴器缺点缺点缺点缺点:当主动轴角速度当主动轴角速度1为常数时为常数时:结构结构结构结构:叉形接头叉形接头+中间十字轴中间十字轴克服方法克服方法克服方法克服方法:双万向联轴器双万向联轴器双万向联轴器双万向联轴器 但必须满足两个条件：但必须满足两个条件：主、从动轴与中间件的夹角主、从动轴与中间件的夹角 必须相等，必须相等，1=2；中间件两端的叉面必须位于中间件两端的叉面必须位于 同一平面内。同一平面内。优点优点优点优点:结构简单，维护方便，结构简单，维护方便，允许两轴间有较大的夹角允许两轴间有较大的夹角从动轴的角速度从动轴的角速度从动轴的角速度从动轴的角速度 2 2在一定范围内变化在一定范围内变化在一定范围内变化在一定范围内变化.(可达可达3545).动画动画动画动画例：十字轴式万向联轴器例：十字轴式万向联轴器动画动画适用适用适用适用:汽车、钻床等汽车、钻床等1 1 1 1、弹性套柱销联轴器、弹性套柱销联轴器、弹性套柱销联轴器、弹性套柱销联轴器三、弹性可移式联轴器三、弹性可移式联轴器三、弹性可移式联轴器三、弹性可移式联轴器弹性套的变形可以补偿两轴线的弹性套的变形可以补偿两轴线的径向位移径向位移和和角位移角位移；构造构造构造构造:与凸缘联轴器相似。与凸缘联轴器相似。有缓冲和吸振作用；有缓冲和吸振作用；缺点：缺点：缺点：缺点：橡胶易坏，寿命较短。橡胶易坏，寿命较短。适用：适用：适用：适用：载荷平稳、需正反转或起动频繁的传递中、小转矩的轴。载荷平稳、需正反转或起动频繁的传递中、小转矩的轴。注意：注意：注意：注意：不宜用于温度较高的场合不宜用于温度较高的场合(温度范围温度范围-2050)详细图片 补偿轴向位移补偿轴向位移补偿轴向位移补偿轴向位移 优点优点优点优点:制造容易，装拆方便，成本较低；制造容易，装拆方便，成本较低；特点特点特点特点:通过蛹状的弹性套传递转矩。通过蛹状的弹性套传递转矩。区别区别区别区别:用套有弹性套的柱销代替了螺栓。用套有弹性套的柱销代替了螺栓。2 2 2 2、弹性柱销联轴器、弹性柱销联轴器、弹性柱销联轴器、弹性柱销联轴器构造：构造：构造：构造：与弹性套柱销联轴器相似与弹性套柱销联轴器相似 特点：特点：特点：特点：传递转矩的能力很大；传递转矩的能力很大；结构更为简单；结构更为简单；允许被联接两轴有一定的允许被联接两轴有一定的轴向位移、轴向位移、轴向位移、轴向位移、以及以及少量的径向位移和角位移少量的径向位移和角位移少量的径向位移和角位移少量的径向位移和角位移。适用：适用：适用：适用：轴向窜动较大、正反转变化较多和起动频繁处轴向窜动较大、正反转变化较多和起动频繁处注意：注意：注意：注意：不宜用于温度较高的场合不宜用于温度较高的场合(温度范围温度范围-2060)详细图片详细图片 3 3、轮胎式联轴器、轮胎式联轴器、轮胎式联轴器、轮胎式联轴器构造：构造：构造：构造：轮胎状弹性元件轮胎状弹性元件1，两端，两端优点：优点：优点：优点：富有弹性，绝缘性能好，富有弹性，绝缘性能好，缺点：缺点：缺点：缺点：径向尺寸较大；径向尺寸较大；良好的消振能力，良好的消振能力，运转时无噪声。运转时无噪声。能有效地降低动载荷和补偿能有效地降低动载荷和补偿较大的轴向位移较大的轴向位移转矩较大时，会因过大扭转变形而产生附加载荷转矩较大时，会因过大扭转变形而产生附加载荷用压板用压板2及螺钉及螺钉3分别压分别压在两个半联轴器在两个半联轴器4上。上。详细图片适用：适用：适用：适用：起动频繁、正反向运转、两轴间有较大的相对起动频繁、正反向运转、两轴间有较大的相对 位移量以及潮湿多尘之处。位移量以及潮湿多尘之处。联轴器的选择：联轴器的选择：1 1、根据机器的工作条件和使用要求选择合适的类型；、根据机器的工作条件和使用要求选择合适的类型；2、按轴的直径、按轴的直径 d、注意：注意：应按计算转矩应按计算转矩 Tc 来选择型号。来选择型号。T公称转矩；公称转矩；KA工况系数；查表工况系数；查表17-1选定具体的型号选定具体的型号计算转矩计算转矩 Tc转速转速 n例例例例17-117-1电动机经减速器驱动水泥搅拌机工作。已知电动机的功率电动机经减速器驱动水泥搅拌机工作。已知电动机的功率P=11kW，转速，转速n=970r/min，电动机轴的直径和减速器输入轴，电动机轴的直径和减速器输入轴的直径均为的直径均为42mm，试选择电动机与减速器之间的联轴器。，试选择电动机与减速器之间的联轴器。解（解（解（解（1 1）选择类型）选择类型）选择类型）选择类型为了缓和冲击和减轻振动，选用弹性套柱销联轴器。为了缓和冲击和减轻振动，选用弹性套柱销联轴器。（2 2）求计算转矩）求计算转矩）求计算转矩）求计算转矩 转矩转矩 T=9550P/n=955011/970=108 Nm。工作情况系数工作情况系数 KA=1.9，（，（表表17-1查得）查得）故计算转矩故计算转矩TC=KAT=1.9108=205 Nm（3 3）确定型号）确定型号）确定型号）确定型号由由手册选取手册选取弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器TL6：其公称扭矩其公称扭矩(即许用转矩即许用转矩)为为250Nm，联轴器材料为钢时，许用转速联轴器材料为钢时，许用转速3800r/min 允许的轴孔直径在允许的轴孔直径在3242mm之间。之间。以上数据均能满足本题的要求，故适用。以上数据均能满足本题的要求，故适用。以上数据均能满足本题的要求，故适用。以上数据均能满足本题的要求，故适用。一、牙嵌式离合器一、牙嵌式离合器一、牙嵌式离合器一、牙嵌式离合器常用牙型：常用牙型：常用牙型：常用牙型：三角形、矩形、梯形和锯齿形三角形、矩形、梯形和锯齿形.结构最简单，外廓尺寸小。但接合时必须使结构最简单，外廓尺寸小。但接合时必须使17-3 离合器离合器主动轴慢速转动或停车，否则牙齿容易损坏。主动轴慢速转动或停车，否则牙齿容易损坏。详细图片 特点：特点：特点：特点：借牙的相互嵌合来传递运动和转矩借牙的相互嵌合来传递运动和转矩借牙的相互嵌合来传递运动和转矩借牙的相互嵌合来传递运动和转矩 ；二、摩擦式离合器二、摩擦式离合器二、摩擦式离合器二、摩擦式离合器1 1、单盘摩擦离合器、单盘摩擦离合器、单盘摩擦离合器、单盘摩擦离合器特点：利用接触表面间的摩擦力来传递转矩特点：利用接触表面间的摩擦力来传递转矩特点：利用接触表面间的摩擦力来传递转矩特点：利用接触表面间的摩擦力来传递转矩.动画演示动画演示主动轴：主动轴：主动轴：主动轴：与外壳固连，外壳内装有一组与外壳固连，外壳内装有一组 外摩擦片，与主动轴一起转动。外摩擦片，与主动轴一起转动。从动轴：从动轴：从动轴：从动轴：与套筒固连，套筒上装有另一与套筒固连，套筒上装有另一 组内摩擦片，与从动轴一起转动。组内摩擦片，与从动轴一起转动。内磨擦片内磨擦片外磨擦片外磨擦片2 2、多盘摩擦离合器、多盘摩擦离合器、多盘摩擦离合器、多盘摩擦离合器壳壳动画演示 1)1)1)1)在任何不同转速条件下两轴都可接合或断开；在任何不同转速条件下两轴都可接合或断开；2)2)过载时摩擦面间将打滑，可防止损坏其它零件；过载时摩擦面间将打滑，可防止损坏其它零件；3)3)接合较平稳，冲击和振动较小。接合较平稳，冲击和振动较小。并引起摩擦片的摩损和发热。并引起摩擦片的摩损和发热。3、电磁摩擦离合器电磁摩擦离合器电磁摩擦离合器电磁摩擦离合器 结构特点结构特点结构特点结构特点 动画演示上述摩擦离合器优点：上述摩擦离合器优点：上述摩擦离合器优点：上述摩擦离合器优点：缺点缺点缺点缺点:两摩擦面间相对滑动要消耗一部分能量，两摩擦面间相对滑动要消耗一部分能量，4 4、磁粉离合器、磁粉离合器、磁粉离合器、磁粉离合器 6转子转子离合器的离合器的从动部分从动部分接从动轴接从动轴(未画未画)4隔磁环隔磁环1磁轭磁轭2励磁线圈励磁线圈3圆筒圆筒7、8左右轮辐左右轮辐离合离合器的器的主动主动部分部分接主动轴接主动轴(未画未画)5磁粉磁粉断电磁粉被离心力甩向圆筒3的内壁，离合器分离。通电励磁线圈产生磁场，磁粉被磁化，彼此相互吸引，依靠磁粉的结合力及磁粉与主、从动件工作面间的摩擦力来传递转矩。特点：特点：特点：特点：操纵方便、离合平稳、操纵方便、离合平稳、工作可靠，但重量较大。工作可靠，但重量较大。星轮星轮 外环外环动画演示5 5、定向离合器定向离合器定向离合器定向离合器 若外环为主动件：若外环为主动件：若外环为主动件：若外环为主动件：(星轮也可为主动件星轮也可为主动件)1)1)外环逆时针回转：外环逆时针回转：外环逆时针回转：外环逆时针回转：摩擦力和弹簧力摩擦力和弹簧力推动滚柱向前滚动，楔紧内外接触面，推动滚柱向前滚动，楔紧内外接触面，从而驱动星轮一起转动，离合器处于从而驱动星轮一起转动，离合器处于接合接合接合接合状态；状态；2)2)外环顺时针回转：外环顺时针回转：外环顺时针回转：外环顺时针回转：摩擦力带动滚柱摩擦力带动滚柱克服弹簧力而滚到楔形空腔的宽敞部克服弹簧力而滚到楔形空腔的宽敞部分，离合器处于分，离合器处于分离分离分离分离状态，状态，3)3)星轮与外环均逆时针同向回转：星轮与外环均逆时针同向回转：星轮与外环均逆时针同向回转：星轮与外环均逆时针同向回转：外环外环n星轮星轮n：离合器：离合器接合接合接合接合 外环外环n星轮星轮n：离合器：离合器分离分离分离分离故：这种离合器又称超越离合器。故：这种离合器又称超越离合器。17-9 制动器制动器 一、块式制动器一、块式制动器一、块式制动器一、块式制动器 特特特特 点：点：点：点：借助瓦块与制动轮间的摩擦力来制动。借助瓦块与制动轮间的摩擦力来制动。通电时：通电时：通电时：通电时：励磁线圈吸住衔铁，再通过一套杠杆使瓦块松励磁线圈吸住衔铁，再通过一套杠杆使瓦块松 开，机器便能自由运转。开，机器便能自由运转。制动时：制动时：制动时：制动时：切断电流，励磁线圈释放衔铁，依靠弹簧力并通过切断电流，励磁线圈释放衔铁，依靠弹簧力并通过 杠杆使瓦块抱紧制动轮。杠杆使瓦块抱紧制动轮。二、带式制动器二、带式制动器二、带式制动器二、带式制动器 特点：特点：特点：特点：杠杆上作用外力杠杆上作用外力F后，闸带收紧且抱住制动轮，后，闸带收紧且抱住制动轮，靠带与轮间的摩擦力达到制动目的。靠带与轮间的摩擦力达到制动目的。优点：优点：优点：优点：结构简单、紧凑。结构简单、紧凑。END 电磁操纵摩擦离合器电磁操纵摩擦离合器对中环对中环对中环对中环