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1、第十七章 联轴器、离合器,17-1 概述,17-2 联轴器,17-3 离合器,作用：主要用于将两根轴联接在一起，使它们一起旋 转，并传递扭矩，也可用作安全装置。,联轴器-用于将两轴联接在一起，机器运转时两 轴不能分离，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；,17-1 概述,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。,一、联轴器所联两轴的相对位移,两轴线的相对位移:轴向、径向、角度、综合。,由于制
2、造、安装或工作时零件的变形等原因，被联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。,制造误差,安装误差,受力变形,17-2 联轴器,二、联轴器的分类,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,潘存云教授研制,潘存云教授研制,（一）刚性联轴器,结构：用一个套筒通过键将两轴联接在一起。用紧定 螺钉来实现轴向固
3、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 两轴联接。,1、套筒联轴器,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：用于重型传动。,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，并给轴和轴承带来附加动载荷。,适用范围：30,y0.04d，v300
4、 r/min,潘存云教授研制,3、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,潘存云教授研制,潘存云教授研制,1、弹性套柱销联轴器,(二)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联接两个半联轴器。,圆柱孔,圆锥孔,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。,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
5、用范围：-12t60，v8000 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,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。,1.联轴器类型的选择 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,三、联轴器的选择,具体应考虑如下要求,对大功率重载传动，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：,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
6、中、或者工作中产生较大位移时，应选用挠性联轴器：,3)两轴相对位移的大小和方向,径向位移较大时：=滑块联轴器；,角位移较大，或两轴相交时：=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；,含有橡胶等非金属元件的联轴器对温度、腐蚀介质、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
7、。,6)安全性要求,有安全保护要求的轴，应选用安全联轴器。,2.计算联轴器的扭矩,计算转矩：,Tca=KAT,KA为工作情况系数；,T为公称扭矩；,3.确定联轴器的型号,选型依据：Tca T，由相关标准确定型号；,4.校核最大转速,n nmax,6.规定部件相应的安装精度,被联接轴的转速n，不应超过联轴器许用的最高转速nmax，即：,5.协调轴孔直径,被联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。,潘存云教授研制,.进行必要的校核,联轴器除了要满足
8、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,联轴器的选择流程：,作用：在机器运转过程中，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；,17-3 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,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
9、条件好；,操纵方便省力，制造容易，调整维修方便。,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,潘存云教授研制,2)单片式圆盘摩擦离合器,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；,缺点：结合过程中不可避免出现 打滑，引起磨损和发热；,潘存云教授研制,
10、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。,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；,三维动画,潘存云教授研制,离合器的操纵方式,机械力,电磁力,气动力,液压力,4)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。,四、离合器的选用,嵌入式离合器的结构简单，外形尺寸较小，两轴间的联接无相对运动，一般适用于低速接合，转矩不大的场合；,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。,
