联轴器+离合器+制动器.ppt

第十二章联轴器离合器制动器 联轴器用来把两轴联接在一起 以传递运动与转矩 机器停止运转后才能接合或分离的一种装置 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系统的断续 以便进行变速及换向等 制动器用来降低机械的运转速度或迫使机械停止运转的部件 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 12 1联轴器 一 联轴器的种类 被联接两轴间的各种相对位移无补偿能力 故对两轴对中性的要求高 当两轴有相对位移时 会在结构内引起附加载荷 这类联轴器的结构比较简单 联轴器的分类 固定式联轴器 可移式联轴器 刚性可移式联轴器 利用联轴器工作零件间的间隙和结构特性来补偿两轴的相对位移 但因无弹性元件 故不能缓冲减振 弹性可移式联轴器 利用联轴器中的弹性元件的变形 来补偿两轴间的相对位移 而且具有缓冲减振的能力 对被联接两轴间的各种相对位移有补偿能力 进一步分为 二 固定式联轴器 套筒联轴器 凸缘联轴器 夹壳联轴器 十字滑块联轴器 二 可移式联轴器 齿式联轴器 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 五 联轴器的选择 1 类型选择 1 两轴 对中情况 严格对中 固定式联轴器不能保证严格对中或工作时会发生位移 可移式联轴器弹性联轴器 2 载荷情况载荷平稳或变动不大 刚性联轴器经常起动制动或载荷变化大 弹性联轴器 3 速度情况 工作转速45 c 不宜选用具有橡胶或尼龙作弹性元件的联轴器 考虑安装尺寸2 尺寸选择据被联接轴的直径 转速 计算转矩选择 一 离合器的分类 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 按其工作原理可分为啮合式 利用牙齿啮合传递转矩 可保证两轴同步运转 但只能在低速或停车时进行离合摩擦式 利用工作表面的摩擦传递扭矩 能在任何转速下离合 有过载保护但不能保证两轴同步运转 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操纵式 电磁操纵式 液压操纵式和气压操纵式等 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 12 2离合器 对离合器的基本要求 二 牙嵌离台器 单圆盘摩擦离合器 多圆盘摩擦离合器 三 摩擦离合器 电磁摩擦离合器 膜片弹簧离合器 膜片弹簧 离合器盖 压盘 从动盘 径向切槽 外端圆孔 可防止应力集中 弹性杠杆 离合器盖 飞轮 膜片弹簧 膜片弹簧支承圈 分离钩 三 磁粉离合器 磁粉离合器的工作原理如图17 15a所示 主动轴与轮芯1固定联接 在轮芯外缘的槽内绕有环形激磁线圈2 从动外轮鼓4与轮芯间形成的气隙中填入了导磁率高的铁粉混合物3 当线圈通电时 将形成一个经主动壳体 间隙 环形从动件中而闭合的磁通 铁粉被磁场化形成磁粉链 当主动件旋转时 由于磁粉的剪切阻力带动外鼓轮从而传递转矩 当断电时 铁粉处于自由松散状态 离合器即被分离 磁粉离合器的主要特点有 1 励磁电流I与转矩T间呈线性关系 所以转矩控制方便 精度高 调节范围宽 2 可实现恒张力控制 为一些有特殊要求的场合提供恒张力 3 过载时磁粉层打滑 可以起到过载保护作用 4 可用作制动器 五 安全离合器 安全离合器 具有过载保护作用 1 牙嵌式安全离合器 当转矩超过限定值时 接合牙伤的轴向力克服弹簧压紧力和摩擦阻力而使离合器分离 2 摩擦式安全离合器 无操纵结构 用弹簧力将摩擦片压紧 过载时 摩擦片打滑 五 定向离合器 定向离合器只能传递单向转矩 反向时能自动分离 锯齿形牙嵌离合器就是一种定向离合器 它只能单方向传递转矩 反向时会自动分离 图12 14所示为摩擦式定向离合器 它主要是由星轮1 外圈2 弹簧顶杆4和滚柱3组成 弹簧的作用是将滚柱压向星轮的楔形槽内 使滚柱与星轮 外圈相接触 设离合器以图示转向转动 当外圈的转速大于内圈时 由于摩擦力的作用使滚柱滑出楔形槽 这时离合器呈分离状态 当外圈转速小于内圈时 或外圈反转时 由于摩擦力和弹簧的共同作用 使滚柱滑入楔形槽内 这时离合器呈闭合状态 因此这种离合器也称为超越离合器 12 3制动器 一 制动器的类型 特点制动器与联轴器 离合器不同 它是利用摩擦力矩来消耗机器运动部件的动能 从而实现制动的 其动作迅速 可靠 其摩擦副耐磨 易散热 按照制动零件的结构特征分 有带式 块式 盘式等型式的制动器 按机构不工作时制动零件所处状态分 有常闭式和常开式两种制动器 前者经常处于紧闸状态 要加外力才能解除制动作用 例如提升机构中的制动器 后者经常处于松闸状态 必须施加外力才能实现制动 例如多数车辆中的制动器 按照控制方式分 自动式和操纵式两类 前者如各类常闭式制动器 后者包括用人力 液压 气动及电磁来操纵的制动器 制动器通常装在机构中转速较高的轴上 这样所需制动力矩和制动器尺寸可以小一些 二 带式制动器 三 块式制动器 四 内张蹄式制动器 1 制动踏板2 推杆3 主缸活塞4 制动主缸5 油管6 制动轮缸7 轮缸活塞8 制动鼓9 摩擦片10 制动蹄11 制动底板12 支承销13 制动蹄回位弹簧 四 盘式制动器 12 4联轴器 离合器 制动器的选择和维护 一 联轴器的选择1 类型选择 选择联轴器的前提是 全面了解常用联轴器的性能 应用范围及使用场合 设计人员根据机械设计中对联轴器的要求和工作条件 选用适合的联轴器类型 另外也可以参考同类机械或相似机械上的应用进行选择 1 对于低速 刚性大的短轴 或当两轴对中准确 工作时两轴线不会发生相对位移时 可选择刚性固定式联轴器 2 对于低速 刚性小的长轴 或当两轴的轴线有相对偏移 或基础与机架的刚性较差 工作式不能保证两轴线精确对中式 可选择刚性可移式联轴器 3 对于有一定轴向位移和角偏移时 可选择弹性套柱联销联轴器 4 对于有较大轴向位移和角偏移时 可选择弹性柱销连轴器 5 对于有一定轴向位移和较大角偏移时 可选择轮胎式联轴器 选择连轴器类型时应考虑的因素主要有 被联接两轴的对中性 转矩的大小和性质 轴的工作转速 工作环境 使用寿命和润滑密封条件等 2 型号选择 当联轴器的类型确定后 应根据轴端直径d 转矩T 转速n和空间尺寸等要求在标准中选择适当的联轴器型号 步骤 1 计算名义转矩T T 9550P n T 为所选联轴器的许用转矩 P为所选联轴器传动的最大功率 n为轴的转速 2 计算转矩Tc Tc KTTc 计算转矩 T为联轴器所传递的名义转矩 单位为N mm K为联轴器工作情况系数 可根据原动机和工作机的类型从表12 2中选取 3 选择联轴器的型号根据轴端直径 转速n 计算转矩Tc 等参数查手册 选择适当的型号 必须满足 Tc Tc n n Tc 为联轴器的许用最大转矩N mm n 为联轴器的许用最高转速r min 二 离合器的选择 离合器的选择首先是根据工作条件和使用要求 确定离合器类型 然后根据轴径和传递转矩的大小查手册选用型号 与联轴器相同 应满足 Tc Tc n n 三 制动器的选择 制动器的选择与联轴器的选择所考虑的条件和选择内容大致相同 但在制动器型号选择时制动力矩计算较为复杂可参考 机械设计手册 等设计资料进行制动器的设计选择 且满足 Tc STmax式中 Tmax为制动轮所传递的最大转矩 N mm S为制动安全系数 按表12 4选取 四 联轴器 离合器 制动器的使用和维护 1 联轴器与离合器的安装误差应严格控制 对固定式刚性联轴器更应注意 由于所联接两轴的相对位移在负载后还可能增大 故通常要求安装误差不大于许用补偿量的二分之一 2 联轴器在工作后应检查两轴对中情况 其相对位移不应大于许用补偿量 应定期检查传力零件是否有损坏 以便及时更换 有润滑要求的 要定期检查润滑情况 3 对于转速较高的联轴器 要进行动平衡试验 4 多片式摩擦离合器在工作时不应有打滑或分离不彻底现象 应经常检查作用在摩擦片上的压力是否足够 摩擦片磨损情况 回位弹簧是否灵敏 主 从动片之间的间隙应注意调正 5 应定期检查离合器的操纵系统是否操作灵活 工作可靠 6 制动器往往是机械设备中重要的安全装置 与安全生产密切相关 应经常检查其工作状况 制动器全部传动系统的动作要灵敏 应按时注油润滑转动环节 合理调整弹簧弹力 合理调整松开状态时制动瓦块与制动轮的间隙 本章小结 1 联轴器 离合器和制动器大多数型号已标准化或规格化 所以它们的设计主要是从标准化 规格化的类型中选择 选择时应根据设计要求对主要参数进行计算 再按设计准则选择满足设计要求的联轴器 离合器或制动器 2 联轴器是用于联接两轴的 考虑两轴相对的位置主要是机器工作时的两轴相对位置 若机器的刚度不够 工作时受力变形就可能造成两轴相对位置的变化 高速运转的机器所产生的冲击 振动 动载荷 离心力等都会影响两轴的相对位置 刚性联轴器结构简单 成本低 可传递较大的转矩 但它补偿能力差 故对两轴对中性要求很高 一般用于速度低 无冲击 轴的刚性大 对中性较好的场合 3 掌握常用类型的联轴器 离合器的结构特点 工作原理 应用场合 合理选择联轴器 离合器是本章学习的重点 万向传动装置的组成由万向节 传动轴组成 有的装有中间支承 万向传动装置的功用在轴间夹角及相互位置经常发生变化的转轴之间传递动力 万向节 万向节的分类1 刚性万向节 不等速万向节 十字轴式 准等速万向节 双联式 三销轴式 等速万向节 球笼式 球叉式 2 挠性万向节 万向传动装置在汽车上的应用主要有几个方面 1 轴承盖 2 6 万向节叉 3 油嘴 4 十字轴 5 安全阀 7 油封 8 滚针 9 套筒 一 十字轴式刚性万向节1 构造 为了润滑轴承 十字轴上一般安有注油嘴并有油路通向轴颈 润滑油可从注油嘴注到十字轴轴颈的滚针轴承处 2 普通万向节的速度特性1 普通万向节的速度特性 当十字轴式刚性万向节的主动叉是等角速转动时 从动叉是不等角速的 2 证明如图所示 假设叉轴1以等角速 1旋转 当万向节处于图a所示位置时 A点的瞬时线速度可从叉轴1和叉轴2两个方面求出 VA 1r 2rcos 所以 2 1 cos 此时 2 1当叉轴1转过900至图b所示位置时 十字轴上B点的瞬时线速度可从叉轴1和叉轴2两个方面求出 VB 1rcos 2r所以 2 1cos 此时 2 1 a b 3 结论 1 当主动叉轴1以等角速旋转时 从动叉轴2是不等角速的 从图a转到图b位置 叉轴2的角速度由最大值 1 cos 变至最小值 1cos 叉轴1再转900 叉轴2的角速度由最小值变至最大值 可见从动叉轴角速度变化的周期为1800 2 轴2不等速程度随轴间夹角 的加大而加大 3 主 从动轴的平均转速是相等的 即主动轴转一圈从动轴也转一圈 所谓不等速是指在转动一圈内的角速度而言 3 普通万向节等角速排列单个普通万向节的不等速性会使从动轴及与其相连的传动部件产生扭转振动 产生附加的交变载荷 影响部件使用寿命 1 普通万向节等角速排列方式为实现等角速传动 可将两个普通万向节按图所示的平行排列和等腰式排列两种排列方式安装 2 普通万向节等角速排列条件 第一个万向节的从动叉和第二个万向节的主动叉与传动轴3相连 且传动轴两端的万向节叉在同一平面内 输入轴 输出轴与传动轴的夹角相等 即 1 2 满足上述两个条件 输出轴2与输入轴1的角速度就相等 双万向节的等速排列方式a 平行排列 b 等腰式排列 二 准等速万向节和等速万向节转向驱动桥和独立悬架的驱动桥 因受轴向尺寸限制 转向轮偏转角大等原因 两个普通万向节传动装置难以适应 故采用各种型式的准等速和等速万向节 1 准等速万向节准等速万向节是根据两个普通万向节实现等速传动的原理制成的 常见的有双联式和三销式万向节 1 双联式万向节它实际上是一套传动轴长度减缩至最小的双万向节传动装置 图12 6所示的双联叉3相当于两个在同一平面内的万向节叉 要使轴1和轴2的角速度相同 应保证 1 2 图12 6双联式万向节的原理图1 2 万向节叉轴 3 双联叉 2 三销轴式万向节三销轴式万向节是由双联式万向节演变而来的准等速万向节 由两个偏心轴叉1和3 两个三销轴2和4 以及六个滑动轴承和密封件等组成 每一偏心轴叉的两叉孔通过轴承和一个三销轴大端的两轴颈配合 两个三销轴的小端轴互相插入对方的大端轴承孔内 形成了Q1 Q1 Q2 Q2 R R 三根轴线 传递扭矩时 由主动偏心轴叉1经轴Q1 Q1 R R Q2 Q2 传到从动偏心轴叉3 三销轴式万向节的最大特点是允许相邻两轴有较大的交角 最大可达45o 采用此万向节的转向驱动桥可使汽车获得较小的转弯半径 提高了汽车的机动性 1 主动偏心轴叉 2 4 三销轴 3 从动偏心轴叉 5 卡环 6 轴承座 7 衬套 8 毛毡圈 9 密封罩 10 推力垫片 2 等速万向节1 基本原理 传力点永远位于两轴交点的平分面上 图所示的是等速万向节的工作原理图 两个大小相同锥齿轮的接触点P位于两齿轮轴线交角 的平分面上 由P点到两轴的垂直距离都等于r P点处两齿轮的圆周速度相等 两齿轮的角速度也相等 可见 若万向节的传力点在其交角变化时 始终位于两轴夹角的平分面上 就能保证等速传动 3 球笼式等速万向节 1 结构如图12 10所示