联轴器、离合器与制动器经典.ppt
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1、第17章 联轴器、离合器和制动器,17-1 联轴器、离合器的类型和应用17-2 固定式刚性联轴器17-3 可移式刚性联轴器17-4 弹性联轴器17-5 牙嵌离合器17-6 圆盘摩擦离合器17-7 磁粉离合器17-8 定向离合器17-9 制 动 器,学习要求,了解常用联轴器、离合器的主要类型和用途;掌握常用联轴器的结构、原理、特点、应用及选择。,17-1联轴器、离合器的类型和应用,联轴器和离合器主要用于轴与轴之间的联接,使它们一起回转并传递转矩。用联轴器联接的两根轴,只有在机器停车后,经过拆卸才能把它们分离。用离合器联接的两根轴,在机器工作中就能方便地使它们分离或接合。联轴器分刚性和弹性两大类。
2、刚性联轴器由刚性传力件组成,又可分为固定式和可移式两类。固定式刚性联轴器不能补偿两轴的相对位移;可移式刚性联轴器能补偿两轴的相对位移。弹性联轴器包含有弹性元件,能补偿两轴的相对位移,并具有吸收振动和缓和冲击的能力。,联轴器的种类和特性1,联轴器所联接的两轴,由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等,往往不能保证严格的对中,而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时,要从结构上采取各种不同的措施,使之具有适应一定范围的相对位移的性能。,联轴器所联两轴的相对位移,一、定义,联轴器:实现两轴的联接,并传递运动及转矩T。,特点:两轴分离时,必须停机。,离合器:机器运转中,可根据需要
3、将两轴分离或结合。,二、功用:1、用于联接轴与轴,以传递运动与转矩;,从结构上具有适应一定范围的相对位移的性能,2、补偿所联两轴的相对位移;,制造及安装误差、变形、温度变化不能保证严格的对中,3、可用作安全装置;,4、吸振、缓冲。,三、联轴器与离合器的分类,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,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
4、变速或换向;,离合器,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,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。,按结构特性分:,1、刚性联轴器:适用于两轴能严格对中,并在工作中不发生相对位移的地方,如凸缘联轴器。,2、挠性联轴器:适用于两轴有偏斜或工作中有相对位移的地方,挠性联轴器又可分为:,1)无弹性元件:只起
5、补偿偏移及位移作用,因无弹性元件无缓冲及减振作用,完整分类见表手册,部分已标准化,定刚度变刚度,曲线a 刚性联轴器,无弹性元件挠性联轴器曲线b 有缓冲作用的弹性联轴器曲线c 具有缓冲及减振作用的弹性联轴器,四、选用原则,刚性联轴器 用于载荷平稳,转速稳定,同轴度好,无相对位移的场合。,无弹性元件挠性联轴器 用于有相对位移场合。,定刚度弹性联轴器 用于载荷和速度不大,同轴度不易保证的场合。,轴头d大小:dmindmax范围工作转速:nn转矩T:TcTn(许用名义转矩),(查手册),变刚度弹性联轴器 用于载荷和速度变化较大处。,离合器主要分牙嵌式和摩擦式两类。另外,还有电磁离合器和自动离合器。电磁
6、离合器在自动化机械中作为控制转动的元件而被广泛应用。自动离合器能够在特定的工作条件下自动接合或分离。联轴器和离合器大都已标准化了。一般可先依据机器的工作条件选定合适的类型,然后按照计算转矩、轴的转速和轴端直径从标准中选择所豁的型号和尺寸。必要时还应对其中某些零件进行验算。计算转矩Tc已将机器启动时的惯性力和工作中的过载等因素考虑在内。联轴器和离合器的计算转矩可按下式确定 Tc=KAT(17-1),式中:T为名义转矩;KA为工作情况系数,KA值列于表17-1中。,选择1,联轴器的选择,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,选用的基本步骤为:,选择联轴器的类型,17-2
7、 固定式刚性联轴器,固定式刚性联轴器中应用最广的是凸缘联轴器。如图17-1所示,它是用螺栓联接两个半联轴器的凸缘,以实规两轴联接的。螺栓可以用普通螺栓,也可以用铰制孔用螺栓。,这种联轴器有普通的凸缘联轴器(a)和有对中榫的凸缘联轴器(b)两种主要的结构型式。,固定式刚性联轴器,特点:结构简单,价格低,无法补偿位移和偏斜,对两轴对中性要求高;无缓冲吸振能力。,一、凸缘联轴器,对中方式不同,有两种型式:,特点:能传递较大载荷;,应用:用于两轴同轴度好、载荷平稳场合;,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、
8、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。,二、套筒联轴器,径向尺寸小,机床中应用很广。,三、夹壳联轴器,结构:将套筒做成剖分夹壳结构,通过拧紧螺栓产生的预紧力使两夹壳与轴联接,并依靠键以及夹壳与轴表面之间的摩擦力来传递扭矩。有一个剖分式对中环。,特点:无需沿轴向移动即可方便装拆,但不能联接直径不同的两轴,外形复杂且不易平衡,高速旋转时会产生离心力。,应用:用于低速传动轴,常用于垂直传动轴的联接。,17-3 可移式刚性联轴器,由于制造、安装误差或工作时零件的变形等原因,被联接的两轴不一定都能精确对中,因此就会出现两轴间的轴向位移x(图17-2a),径向位移y(图b),
9、角位移(图c),以及由这些位移组合的综合位移。如果联轴器没有适应这种相对位移的能力,就会在联轴器、轴和轴承中产生附加载荷,甚至引起强烈振动。,可移式刚性联轴器的组成零件间构成的动联接,具有某一方向或几个方向的活动度,因此能补偿两轴的相对位移。常用的可移式刚性联轴器有以下几种:一、齿式联轴器齿式联轴器是由两个有内齿的外壳3和两个有外齿的套筒4所组成(图17-3a)。套筒与轴用键相联,两个外壳用螺栓2联成一体,外壳与套筒之间设有密封圈1。内齿轮齿数和外齿轮齿数相等。工作时靠啮合的轮齿传递转矩。由于轮齿间留有较大的间隙和外齿轮的齿顶制成球形(图17-3b),所以能补偿 两轴的不对中和偏斜(图17-4
10、)。为了减小轮齿的磨损和相对移动 时的摩擦阻力,在外壳内贮有润 滑油。,齿式联轴器的优点是能传递很大的转矩和补偿适量的综合位移,因此常用于重型机械中。但是,当传递巨大转矩时,齿间的压力也随着增大,使联轴器的灵活性降低,而且其结构笨重、造价较高。二、滑块联轴器滑块联轴器是由两个端面开有径向凹槽的半联轴器1、3和两端各具凸榫的中间滑块2所组成(图17-5)。中间滑块两端面上的凸榫相互垂直,分别嵌装在两个半联轴器的凹槽中,构成移动副。如果两轴线不对中或偏斜,运转时滑块将在凹槽内滑动,所以凹槽和滑块的工作面间要加润滑剂。若两轴不对中,当转速较高时,由于滑块的偏心将会产生较大的离心力和磨损,并给轴和轴承
11、带来附加动载荷,因此 它只适用于低速,轴的转速一般不超 过300 r/min。,潘存云教授研制,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 r/min,三、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,vA1=r1,结构特点:两传动轴末端各有一个叉形支架,用铰链与中间的“十字形”构件相联,“十字形”构件的中心位于两轴交点处,,运动分析:,两轴平均传动比为1,但瞬时传动比是动态变化的。,在图示
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