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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：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)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。,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KA1.5,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，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,