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1、联轴器,联轴器和离合器,重点 1、典型联轴器的工作原理、性能、结构特点和类型选择;2、离合器的基本概念,典型结构,选用原则。,要求 1、掌握联轴器和离合器的功用和分类;2、掌握常用联轴器的结构特点、工作原理、使用场合及选用与计算方法;3、掌握常用离合器的结构、工作原理、性能特点和选择及计算方法;4、了解计算载荷和载荷系数。,联轴器和离合器,1、联轴器,2、离合器,概 述,主菜单,联轴器,联接两轴一起运转,传递运动和转矩(只传递T,不传递M)。有的可用作安全装置。,联轴器联接的两轴只有停车后经拆卸才能分离,离合器联接的两轴可在机器工作中方便地实现分离与接合,一、功用,二、区别,三、应用,可将整机
2、分为部件,便于制造、装卸、运输。离合器还可操纵机器的启动、制动、换向和变速。,联轴器和离合器种类很多,有些已经标准化,本节仅介绍常见的类型,联轴器和离合器,联轴器,联轴器,刚性联轴器,联轴器分类:,弹性联轴器,凸缘联轴器,套筒联轴器,夹壳式联轴器,剪销式安全联轴器,齿轮联轴器,十字滑块联轴器,万向联轴器,簧片联轴器,蛇形弹簧联轴器,弹性套柱销联轴器,弹性柱销联轴器,梅花形弹性联轴器,轮胎式联轴器,强度高,承载能力大,E大且稳定,受T影响小,但成本高。,E变化范围大,阻尼效应好,重量轻,成本低,但强度低,承载能力小,寿命较短。,联轴器,一、刚性固定式联轴器,(一)套筒联轴器(图11-20),组成
3、:套筒+联接零件(键或销钉传递T),套筒材料:35 或 45钢,特点:结构简单,径向尺寸小,成本低。应用:载荷不大,工作平稳,两轴严格对中处,在机床工业中广泛应用。,(二)凸缘联轴器(图11-21),组成:两个带凸缘的半联轴器,分装在两轴端,靠螺栓联接传递T,凸肩与凹槽嵌合对中(b)拆开时要做轴向移动。(普通螺栓联接),工作原理:铰制孔螺栓联接靠螺栓受挤压和剪切传递转矩(点击看图)普通螺栓联接靠凸缘接合面上的摩擦力传递转矩(点击看图),半联轴器材料:HT200用于转矩中等以下,v 35m/s;ZG270-500或35钢用于重载,v 高的场合。,联轴器,特点:结构简单,对中较可靠,传递转矩大,但
4、不消振。应用:转速低,轴刚性大,载荷平稳,两轴严格对中,无冲击的场合。,尺寸已标准化,见GB5843-86,重要场合要验算螺栓联接的强度。,剪销式安全联轴器,将螺栓联接销钉联接,过载时销钉剪断,以防重要零件损坏。(点击看图),二、刚性可移式联轴器,由于制造安装误差,轴变形及温度变化等原因,使两轴不能保证严格对中,而存在不同程度的偏移或偏斜,两轴的偏移形式:(图11-19),若用刚性联轴器将引起附加动载荷,要求联轴器或离合器从结构上适应各种形式的偏移,以保证正常工作。,联轴器,(一)滑块联轴器(图11-22),组成:两个端面开凹槽的半联轴器 一个两面有凸牙(榫)的浮动盘 凸牙可在凹槽中滑动,故可
5、补偿安装及运转时两轴间的相对位移,特点:浮动盘中心的运动轨迹为圆,其直径等于两轴的偏心距e=y,在两轴有相对位移情况下工作时,中间盘会产生很大的离心力,从而增大动载荷及磨损。因此选用时应注意其工作转速不得大于规定值。,材料:两半联轴器45钢或ZG310-570(大尺寸用)中间浮动盘45钢,表面淬火,应用:径向偏移y较大,T大,无冲击,低速传动的两轴联接,允许 nmax=100250r/min,y0.04d,30。,点击动画,联轴器,(二)齿轮联轴器(图),组成:两个带外齿的半联轴器1两个带内齿的外壳3联接螺栓5,靠内外齿啮合传递 T。,特点:齿形为渐开线,20,一般Z=3080;,外齿齿顶承椭
6、球面,且与内齿啮合后有适当的顶隙和侧隙允许较大的综合偏移;外壳内贮油,以便润滑啮合齿轮;因啮合传动,传递转矩大;制造困难,成本高。,材料:45锻钢或铸钢,HB250;外壳HB290。,应用:重型机械,允许 y2.46.3mm,3。,因计算困难,一般根据转矩查标准,选取合适的尺寸,联轴器,(三)万向联轴器(图11-23),组成:两个叉形接头1、3 中间十字轴2 轴销(在十字轴里)构成可动的联接。,特点:允许两轴间有较大的角偏移,max=3545(但);运转中变化也能工作,但瞬时传动比变化,且12;径向尺寸小。,缺点:当主动轴角速度1为常数时,从动轴的角速度3在一定范围内(1cos3 1/cos)
7、变化,引起附加动载荷。常将万向联轴器成对使用双万向联轴器(动画),这时,中间轴转速仍不均匀,但因惯性不大,产生的动载荷也不大。,十字轴式万向联轴器,(图),(动画),联轴器,双万向联轴器示意图,材料:合金钢 40Cr,20Cr等。应用:机床、汽车、工程机械等设备中。,以上各种联轴器的共同特点:1)刚性零件,缺乏缓冲吸振能力;2)有相对滑动的零件,磨损间隙,当载荷、速度变化时,引起冲击;3)零件间的摩擦阻力随载荷的增加而增加,当阻力达到一定程度时,零件移动困难附加动载荷。要求这类联轴器摩擦表面硬度高,且需润滑以减少摩擦阻力。,三、金属弹性元件联轴器,联轴器,主要特点:补偿两轴偏移,偏斜,缓冲、吸
8、振,减小轴的扭转振动。,应用:频繁启动、变载、常正反转动,两轴不能严格对中的场合。,常用的有:蛇形弹簧联轴器,簧片联轴器。,径向簧片联轴器,组成:两半联轴器 一叠簧片(6组径向放置)联接螺栓 外轮 簧片一端固定在轮毂中,另一端嵌在外轮的楔槽中,特点:弹性高,阻尼值大,传递T大,结构紧凑,工作可靠,不受温度、灰尘等环境影响。允许y0.451mm,x=1.55mm,=0.2,应用:载荷变动较大,易发生扭转振动的轴系,如高速大功率柴油机驱动的机组中,特性:联轴器受T后,被联接两轴将因弹性元件的变形而产生相应的扭转角。定刚度与T成正比关系的弹性元件为定刚度,变刚度与T不成正比的为变刚度。金属材料的弹性
9、元件由于其结构不同,可有变刚度的与定刚度的两种。,联轴器,四、非金属弹性元件联轴器,(一)弹性套柱销联轴器(图11-25),组成:两半联轴器 套有弹性圈的柱销,特点:结构简单,成本低,允许综合偏移,且缓冲、吸振。,允许最大偏移量:y0.20.7mm,x=27.5mm,=30130,注:为补偿较大的x,安装时要留出间隙C,设计时要留出距离A,以便更换橡胶圈时不必拆开两轴。(见图1811),材料:半联轴器HT200,ZG270-500,或35钢 柱销35钢,正火处理 弹性套天然橡胶或合成橡胶,应用:启动频繁,变载下工作的轴联接;工作温度t=-2050;圆周速度Vmax30m/s;确保无油和其它有害
10、于橡胶的介质。,非金属材料的弹性元件都是变刚度的,常用非金属材料的刚度多随载荷的增大而增大,故缓冲性好,特别适用于工作载荷有较大变化的机器。,联轴器,(二)弹性柱销联轴器(图11-26),组成:两半联轴器 MC尼龙柱销+两侧挡板(以防柱销滑出),特点:结构简单,制造容易,维护方便,传递T大,允许较大的y,缓冲、吸振,但对温度敏感,不宜用于高温。,允许偏移量:y0.150.25mm,=30工作温度:t=-2060,应用:代替弹性套柱销联轴器,传递大的T。,(三)梅花形弹性联轴器(图),组成:将梅花形弹性元件置于两半联轴器的凸爪之间,工作时弹性件受挤压并传递转矩。,特点:结构简单,价格低,有良好的
11、补偿位移和减振能力。,允许偏移量:y0.51.8mm,x1.25mm,=12允许外缘速度:铸铁V=3050m/s;铸钢V=60m/s;锻钢V=100120m/s。,弹性元件材料:丁腈橡胶,聚氨脂,尼龙等。,联轴器,(四)轮胎式联轴器(图),特点:富有弹性,消振能力强,扭转刚度小,但径向尺寸较大,过载时产生附加轴向载荷。,组成:轮胎状弹性元件 加紧板 两半联轴器 螺钉,允许偏移量:y0.01D,x0.02D,=512(D为轮胎外径),应用:起动频繁,正反转向,nmax=5000r/min,冲击大的两轴联接。,五、联轴器的选择,1.类型选择:根据机器工作条件、特点及要求,结合各类联轴器的性能选择。
12、,原则:低速,刚性大的短轴刚性固定式联轴器 转速低,刚性小的长轴刚性可移式联轴器 转矩较大的重型机械齿轮联轴器 中高转速,有振动的轴弹性联轴器 轴线相交的两轴万向联轴器 有安全保护要求时安全联轴器,例题:选择图1815中减速器和运输机之间的联轴器,减速器输出端轴径d1=40mm,运输机输入端轴径d2=42mm,该轴传递功率P=4.83kW,转速n=300r/min,试选择所需的联轴器。,联轴器,计算转矩Tc:TcKAT,考虑较低,传递P不大,安装时不易完全同轴线。,解1类型选择:选用弹性套柱销联轴器。,2计算转矩:名义转矩 T9550Pn95504.83300153.76 Nm 查表181取K
13、A1.5,则计算转矩为 Tc=KAT=1.5153.76=230.64Nm,3型号选择:从GB4323-84中查得TL7联轴器的T=500Nm,n=2800r/min,轴径为4045mm之间,,故选定 TL7联轴器 GB4323-84。,思考题,离合器,离合器,作用:离合器用来联接两根轴,使之一起转动并传递转矩,在工作中主、从动部分可分离可接合。,一、离合器的分类,按其工作原理可分为嵌入式、摩擦式两类;,按离合控制方法不同,可分为操纵式和自动式两类;,按操纵方式分有机械离合器、电磁离合器、液压离合器和气压离合器等;,可自动离合的离合器有超越离合器、离心离合器和安全离合器等,它们能 在特定条件下
14、,自动地接合或分离。,二、对离合器的基本要求,分离、接合迅速,平稳无冲击,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。,由两个端面带牙的半离合器1、3组成。从动半离合器3用导向平键或花键与轴联接,另一半离合器1用平键与轴联接,对中环2用来使两轴对中,滑环4可操纵离合器的分离或接合。,一、牙嵌式离合器,离合器,二、摩擦离合器,摩擦离合器利用主、从动半离合器摩擦片接触面间的摩擦力传递扭矩。,为提高传递转矩的能力,多采用多片摩擦片。他能在不停车或两轴有较大转速差时进行平稳结合,且
15、可在过载时因摩擦片间打滑而起到过在保护作用。,多片离合器结构组成,单片离合器动作过程,多片离合器动作过程,离合器,三、安全离合器,1.牙嵌式安全离合器,滚柱式超越离合器,四、超越离合器(动画),离合器,2.滚珠安全离合器,点击看图,五、电磁离合器(动画),思考题,1.联轴器和离合器的功用是什么?两者的功用有何异同?2.联轴器和离合器各有哪些类型?各类具有什么特点?3.联轴器和离合器的计算转矩如何计算?工作情况系数K与哪些因素有关?4.选用联轴器时,应考虑哪些主要因素?选择的原则是什么?5.试比较刚性固定式联轴器和刚性可移式联轴器的特点,并各举出一些常用 的结构型式。6.试结合典型结构型式,说明
16、刚性可移式联轴器可能有哪几种相对位移?7.齿轮联轴器为什么有补偿综合位移?8.什么是定刚度弹性联轴器?什么是变刚度弹性联轴器?各适用于什么工作条件?9.离合器应满足哪些基本要求?10.手册上给出了几种联轴器?各用于什么场合?如何选择?如何标记?,图片,返回,套筒联轴器,图片,返回,点击动画,图片,返回,图片,返回,点击动画,图片,返回,点击动画,图片,齿轮联轴器,返回,点击动画,图片,1,2,返回,动画,返回,虚 拟,动画,返回,虚拟现实,返回,模 型,动画,返回,虚拟现实,动画,虚 拟,返回,动画,返回,动画,万向联轴器结构简图,返回,动画,组装,返回,动画,返回,动画,返回,动画,返回,虚 拟,返回,虚 拟,返回,虚 拟,返回,虚 拟,返回,图片,返回,夹壳联轴器,动画,返回,图片,返回,图片,返回,动画,返回,动画,返回,动画,返回,动作过程,结构组成,牙嵌式离合器,动画,返回,动画,返回,单片离合器动作过程,动画,返回,多片离合器结构组成,动画,返回,封底,主 编:陆 萍 黄珊秋副主编:董玉平 刘 鸣参 编:陈举华 葛培琪 程建辉 张洪才 刘含莲 刘文平,山东大学机械工程学院,退出,