机械设计第14章联轴器与离合器.ppt
第14章 联轴器与离合器,141 联轴器与离合器的分类与应用,14.1.1 联轴器与离合器的分类,一、联轴器的分类,二、离合器的分类,机械式联轴器、液力联轴器、特种联轴器三大类 机械式联轴器：刚性联轴器 挠性联轴器：有弹性元件和无弹性元件 安全联轴器,操纵离合器：机械离合器、电磁离合器、液压离合器和气压离合器四类 自控离合器：超越离合器、离心离合器、安全离合器和液体粘性离合器四类,14.1.2 联轴器和离合器计算转矩的确定,设计时只需参考手册，根据工作要求选择合适的类型，并按轴的直径、工作转矩和转速选定具体尺寸，使它们在允许范围内即可。必要时对其易损零件作强度校核。,计算转矩,（14-1）,工作情况系数，见表14-1。,根据计算转矩,及所选的联轴器类型，按照,即可以由标准中选定该联轴器型号。,按下式（14-1）计算：,142 刚性联轴器,14.2.1 刚性联轴器的特点,1.不具有补偿被联两轴轴线相对偏移的能力；,2.不具有缓冲减振性能；,3.结构简单，价格便宜。,14.2.2 常用的刚性联轴器简介,一、套筒联轴器,（a）平键套筒联轴器（b）圆锥销套筒联轴器,套筒联轴器由整体公用套筒借用锥销或键等联接件实现两轴的联接。,套筒联轴器用于等轴径，要求两轴对中性好；轻载、工作平稳、无冲击载荷；经常正反转，且最高转速不超过250r/min的联接中，,图14-1 套筒联轴器,二、夹壳联轴器,图14-2 夹壳联轴器,夹壳联轴器装拆方便，不需要使轴做轴向移动，但两轴的轴线对中精度低，结构和形状较复杂，平衡精度低，制造成本高。通常用于等轴径联接，低速、轻载、平稳、无冲击、长传动轴的联接,三、凸缘联轴器,凸缘联轴器由两个凸缘盘式半联轴器组成，利用键和螺栓实现两轴的联接。,（a）无对中榫（b）有对中榫,（c）带防护缘,图14-3 凸缘联轴器,凸缘联轴器结构简单，制造成本低，装拆方便，能保证两轴具有较高的对中精度，传递转矩大，但不能吸收振动与冲击。,通常用于等轴径联接，低速、轻载、平稳、无冲击力、长传动轴的联接。,143 挠性联轴器,14.3.1 无弹性元件挠性联轴器,无弹性元件的挠性联轴器，具有依靠零件之间的相对运动来自动补偿被联接两轴线相对位置误差的能力，但因无弹性元件，故不能缓冲减振。,一、十字滑块联轴器,图14-4 十字滑块联轴器,联轴器结构简单，径向尺寸小，制造较复杂，适用两轴线相对径向位移较小、转速不高、无剧烈冲击和刚度较大的两轴联接。,二、齿式联轴器,工作时有较大轴向和径向位移以及角位移，相啮合的齿面间不断做轴向的相对滑动，必须保证这种联轴器具有良好的润滑。,图14-5 齿式联轴器,由于鼓行齿较之直齿，能够改善轮齿沿齿宽方向的接触状态，鼓形齿联轴器比直齿器联轴器具有更大的补偿能力和承载能力，提高了使用寿命，但加工复杂，制造成本高。适用于传递大转矩，有较大相对位移，安装精度要求不高的两轴联接。,三、十字轴万向联轴器,图14-6 十字轴万向联轴器,（a）（b）,万向联轴器种类很多，一般可分为非等速型、准等速型和等速型三种。单十字轴万向联轴器属于非等速型万向联轴器，而双十字轴万向联轴器属于准等速型万向联轴器。,单十字轴万向联轴器适用于小轴径，传递转矩不大，两轴线相交的传动，如汽车、钻床等的辅助传动中，不宜用于转速高的场合。,双十字轴万向联轴器主、从动轴之间允许较大的夹角，一般达50，由于两轴的角速度相等，传递载荷平稳，但结构复杂，适用于要求两轴有较大角位移，对轴向尺寸又有一定限制的场合，目前主要用于中小型车辆中。,14.3.2 金属弹性元件挠性联轴器,制造弹性元件的材料为金属，联轴器具有强度高、尺寸小、寿命长的特点。,一、膜片联轴器,图14-7 膜片联轴器,这种联轴器结构比较简单，对中性好，不需润滑，维护方便，但受金属膜片强度限制传递功率不大，缓冲吸振能力较差。,14.3.3 非金属弹性元件挠性联轴器,制造弹性元件的材料为非金属，常用的非金属材料为橡胶、塑料等。,一、弹性套柱销联轴器,图14-10 弹性套柱销联轴器,这种联轴器结构简单，制造容易，更换方便，不需润滑。但由于弹性套厚度较小，变形量有限，弹性较差，且弹性套容易磨损，寿命短。适用于对中精度要求较高，正反转变化较多、中小功率、运转平稳的两轴联接。,二、弹性柱销联轴器,图14-11 弹性柱销联轴器,弹性柱销联轴器耐磨性好，结构简单，装拆、更换方便。用于联接两轴有一定相对位移和一般减振要求、中等载荷、起动频繁的场合。,三、梅花形弹性联轴器,图14-12 梅花形弹性联轴器,这种联轴器零件数量少，外形尺寸小，装拆方便，承载能力较高，具有良好的减振、缓冲性能，适用于对两轴补偿性能，缓冲减振要求不高的中小功率传动。,四、轮胎式联轴器,图14-13 轮胎式联轴器,这种联轴器弹性好，能有效降低动载荷和补偿较大的轴向位移，工作时无噪声，当转矩较大时，会产生附加轴向载荷，因此不适用于载荷较大，转速较高的场合，且轮胎环的装配比较困难。,五、橡胶金属环联轴器,图14-13 橡胶金属环联轴器,这种联轴器弹性好，防振性能好；阻尼性能好，能缓冲吸振。但它外形尺寸大，结构复杂。,六、安全联轴器,安全联轴器工作时，当传递的工作转矩超过联轴器所允许的极限转矩时，联接件会发生折断、脱开或打滑，以使重要零件不致破坏。,图14.14为销式安全联轴器，这种安全联轴器结构简单，但限定的安全转矩准确性不高，销钉安全联轴器没有自动恢复工作的能力，更换销钉时，必须停机，使用不便。,图14-14 销式安全联轴器,144 常用离合器,1441 常用离合器的类型,离合器是用于原动机与工作机之间或机器内部主动轴与从动轴之间，实现运动和动力传递与分离功能的重要组件。,离合器在工作时应接合平稳、分离迅速；操作省力，修理方便；具有好的耐磨性和散热能力。,一、牙嵌离合器,图14-16 牙嵌离合器,牙嵌离合器常用的牙形有三角形、矩形、梯形、锯齿形等。三角形牙用于传递小转矩的低速离合器；矩形牙无轴向分力，但不便于接合与分离，磨损后不能补偿，使用较少；梯形牙强度高，能自动补偿牙的磨损与间隙，传递较大的转矩，应用较广；锯齿形牙的强度高，但只能传递单向转矩，用于特定的工作场合。,二、圆盘摩擦离合器,图14-17 单盘式摩擦离合器,圆盘摩擦离合器是依靠主从动盘的接触面间产生的摩擦力矩来传递转矩的，有单盘式和多盘式两种。,图14-18 多盘式摩擦离合器,单盘式圆盘摩擦离合器，工作时通过压紧力将安装在主动轴上的摩擦盘压紧在安装在从动轴上的摩擦盘上，依靠两盘接触面间产生的摩擦力来传递转矩。,多盘式摩擦离合器，它拥有两组摩擦盘，一组外摩擦盘，安装在主动轴上，可作轴向移动，另一组为内摩擦盘，安装在从动轴上，也可作轴向移动。工作时在推力作用下，接合子向左移动通过曲臂压杆压紧摩擦片，实现离合器接合。当操纵接合子向右移动时，压紧力消失，离合器分离。,三、安全离合器,安全离合器工作时，当传递的工作转矩超过离合器所限定的转矩，会产生短暂的永久性脱开，起到过载保护的作用。,图14-21 摩擦式安全离合器,图14-22 牙嵌式安全离合器,145 联轴器与离合器的选择,14.5.1 联轴器的选择,联轴器选择应考虑的因素如下：,1.联轴器的传递载荷,2.联轴器的转速,3.联接两轴的相对位移,4.联轴器的传动精度,5.联轴器的加工、安装及使用、维护,6.联轴器的工作环境,14.5.2 离合器的选择,离合器在选用时应注意的情况如下：,机械离合器,机械刚性离合器适用于不需要经常离合的场合，只允许在静止或转速很低的状态下接合，为减少磨损，使用时应把滑动的半离合器放在从动轴上。,机械摩擦离合器可以实现转差率很高情况下的平稳接合，由于是靠摩擦来传递转矩，因此必须有良好的散热措施。过载后，出现打滑，起到安全保护作用。适用于工作机需要经常离合，传动要求平稳，工作时一端转动惯量很大或起动要快，且不要求传动比准确的场合。,摩擦式电磁离合器，能吸收冲击，防止过载，能在短时间内准确接合，由于会产生剩磁，必须采取消磁措施。对于需要长期打滑，要求转速差，或需要自动控制，远距离操纵，防止过载的场合，可以选用这种离合器。牙嵌电磁离合器，没有空转力矩，发热和磨损小，能保证接合重复精度要求，适用于各种机械上作控制操作用，或用于要求定传动比的场合。,2.电磁离合器,3.液压离合器 液压离合器传递转矩大，调整油压可控制输出转矩大小，离合平稳无冲击，但反应较慢。对于频繁离合，传递转矩大，需要远距离控制和自动控制的场合，可选用这种离合器。,气动离合器操纵力大，离合迅速，允许频繁操作，无污染，可远距离控制，并允许在易燃易爆的环境中工作。对于需要传递大转矩、离合频繁、工作环境有特别要求的场合，可以选用这种离合器。,4.气动离合器,超越离合器能够随着速度的变化或回转方向的变换而实现自动接合或脱离。啮合式超越离合器只能传递单向的转矩，由于啮合时有冲击，接合位置受角度限制，适用于低速传动装置。摩擦式超越离合器也只能单向运动和转矩，接合平稳，无噪声，能够在较高的转速差下实现接合，对于高速且要求接合平稳的场合，可以选用这种离合器。,5.超越离合器,
