第18章　联轴器、离合器

18-1 联轴器 18-2 联轴器第 18章 联轴器、离合器联轴器、离合器的类型和应用工作特点： 联轴器用于刚性静态联接；而离合器则用于 两轴之间的动态联接。分类：弹性联轴器刚性联轴器固定式联轴器移动式联轴器作用： 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。联轴器牙嵌式离合器离合器 摩擦式离合器电磁离合器自动离合器应用实例： 手腕驱动机构 、汽车后桥驱动、车辆启停等。联轴器、离合器 大都已经标准化了，可直接选用。工作条件 =选类型转矩转速轴径=确定型号与规格计算转矩： Tc=KAT KA为工作情况系数；T为名义转矩；表 18-1 工作情况系数 KA工 作 机 原动机为电动机时发电机、小型通风机、小型离心机 1.3透平压缩机、木工机械、输送机 1.5搅拌机、增压机、有飞轮的压缩机 1.7织布机、水泥搅拌机、拖拉机 1.9挖掘机、起重机、碎石机、造纸机械 2.3 18-1 联轴器 一、固定式刚性联轴器结构： 半联轴器通过键与轴相联，用螺栓将两个半联轴器的凸缘联接在一起。普通凸缘 联轴器绞制孔螺栓 型式： 有对中榫的凸缘联轴器普通凸缘联轴器 -靠铰制孔螺栓对中。 -靠榫头对中。普通螺栓 对中榫 制造与安装要求： 半联轴器的凸缘端面应与轴线垂直，安装时应使两轴精确对中。90材料： 一般用铸铁、当重载或 V30 m/s 时，用铸钢或锻钢 。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 。yx 两轴线的相对位移 :轴向、径向、角度、综合。 二、 可移动刚性联轴器由于制造、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。联接特点： 构成动联接，具有一个或几个方向的活动度。能补偿两轴的相对位移。 xy轴向如果联轴器没有适应这种相对位移的能力就会在联轴器、轴和轴承中引起附加载荷，甚至引起强烈振动。1、齿式联轴器结构： 两个有内齿的外壳，两个有外齿的套筒，两者齿数相同，外齿做成球形齿顶的腰鼓齿。套筒与轴用键联接，两外壳用螺栓联接。两端密封，空腔内储存润滑油。功用： 能补偿轴不对中和偏斜。工作范围： 正常齿： 30 腰鼓齿： 3 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。2、 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, y 0.04d， v300 r/min y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。在图示位置 I, 以轴 1为参考系，对 A点有 ： 以轴 2为参考系，对 A点有 ： vA2 = r2A 2A 1Brr= r cos 2显然有 ： vA1 = vA2 =045轴间角为 ：r”其它位置：代入得： 1BBA “2在图示位置 II, 以轴 2为参考系，对 B点有 ： vB2 = r”2以轴 1为参考系，对 B点有 ： vB1 = r”1 = 1 r cos同样有 ： vB1 = vB2 r代入得： 2=1 cos2 1=”2 11cos 1cos 2 1 =cos 2 2.双万向铰链机构将两个单万向铰链机构串联使用，构成双万向铰链机构。安装要求： 主动、从动、中间三轴共面； 主动轴、从动轴的轴线与中间轴的轴线之间的夹角应相等； 中间轴两端的叉面应在同一平面内。C2 121C为了消除从动轴变速转动的缺点，常3. 小型双万向联轴器结构如图所示，通常采用合金钢制造。AAA-A 1、弹性套柱销联轴器四、 弹性联轴器结构特点： 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。预留安装空间以便与更换橡胶套 A预留间隙以补偿轴向位移。c圆柱孔圆锥孔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。尼龙销挡板c c销与 挡板之间留有间隙结构简单、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。适用范围： -12 t6 0，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3、轮胎式弹性联轴器结构： 中间为橡胶制成的轮胎环，用止退垫板与半联轴器联接。特点： 结构简单、易于变形。允许较大的综合 hdv x位移 。应用 ： 适用于启动频繁、正反向运转、有冲击振动、有较大轴向位移、潮湿多尘的场合。适用范围：5 12 ， x0.02D y0.01D ， n5000 r/min 轮胎环D止退垫板 18-2 离合器一、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。 牙型3040282860三角形梯 形锯齿形-传递中小转矩、牙数为 1660-传递较大转矩、牙数为 315梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。锯齿形只能单向工作。 反转时具有较大的轴向分力，会迫使离合器自行分离。制造要求： 各牙应精确等分，以使载荷均匀分布。特点： 结构简单、外廓尺寸小、能传递较大的转矩。材料：低碳合金钢： 20Cr 、 20MnB。渗碳淬火后牙面 硬度： 5662 HRC;中碳合金钢： 40Cr 、 45MnB。表面淬火后牙面 硬度： 4858 HRC;承载能力： 取决于齿根的弯曲强度 :hKATzWD 0 b= b 2KATzD0ah p = p W -齿根弯曲截面系数； D0-牙平均直径； a-牙的宽度。D0ah式中： h为牙齿高度； z为牙齿数；二、 摩擦离合器1 231、单片式圆盘 摩擦离合器摩擦扭矩 : Tmax=Fa f Rf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。 缺点： 结合过程中不可避免出现打滑，引起磨损和发热；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；Fa23Rf主动摩擦片杠杆 滑环工作原理： 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。 调整螺母被动摩擦片2、多片式圆盘 摩擦离合器结构特点：多个摩擦片叠加在一起；摩擦片材料： 淬火钢片、压制石棉片。 摩擦片数量 z 传递扭矩 T 但 z过大将使各层间压力不均匀，一般取 : z=1215摩擦扭矩 : Tmax= z Fa f Rf z Fa f (D1 +D2)= 4 KA T4 Fap =(D1 +D2)表面压强 : p D1 D2有润滑剂 无润滑剂 p/ MPa表 18-2 常用摩擦片材料的 f 和 p摩擦片材料 f 圆盘摩擦离合器铸铁 铸铁或钢 0.050.06 0.15 0.2 0.250.30淬火钢 淬火钢 0.050.06 0.18 0.60.8青铜 钢或铸铁 0.08 0.17 0.18 0.40.5压制石棉 钢或铸铁 0.12 0.3 0.5 0.200.30对于频繁启动的离合器，可将表中 p降低 1530% 。类型 反应敏捷，但摩擦片易磨损。油式磨擦离合器干式磨擦离合器 磨损轻微、寿命长、并能在繁重的条件下运转。离合器的操纵方式机械力电磁力气动力液压力810 3、圆锥式 摩擦离合器结构： 锥台表面为摩擦接触面。优点： 由于采用了槽面摩擦原理，因此只需要很小的操纵力即能使离合器传递较大的转矩。缺点：径向尺寸较大，不如多盘式紧凑。三、 磁粉离合器结构： 由转子轴、左右轮辐、励磁线圈、磁粉等组成。 工作原理： 通电后磁粉被磁化，彼此相互吸引聚集，依靠磁粉的结合力以及磁粉与两工作面之间的摩擦力拉传递转矩。 输出磁粉性能要求：导磁率高、剩磁小、流动性好、耐磨、耐热、不烧结性。 输入磁粉材料：铁钴镍、铁钴钒等合金粉，加入少量二硫化钼。 形状为球形或椭球形，颗粒直径为： 2070 m。 优点：1） 励磁电流 I 与转矩 T呈线性关系、转矩调节简单而且精确，调节范围宽。 2) 可用作恒张力控制，是造纸机、纺织机、印刷机、绕线机等的理想装置。 3) 若将主动件固定，则可作制动器使用。 缺点： 相对而言比较笨重。 4) 操纵方便、离合平稳、工作可靠。 当外环反向转动时，则带动滚柱克服弹簧力而滚到楔形空间的宽敞位置，离合器处于分离状态。结构： 由星轮、外环、滚柱、弹簧推杆等零件组成。工作原理：当外环逆时钟转动时，以摩擦力带动滚柱向前滚动，进一步楔紧内外接触面，从而驱动星轮一起旋转。 1、滚柱式定向离合器 四、 定向离合器滚柱在弹簧推杆作用下处于半楔紧状态。结构