第14章离合器、联轴器

1、第第14章章 离合器、联轴器离合器、联轴器教学要求：教学要求： 1.掌握联轴器的两轴间位置偏移补偿掌握联轴器的两轴间位置偏移补偿原理，联轴器与离合器在功用上有何不原理，联轴器与离合器在功用上有何不同。同。 2.掌握联轴器、离合器的主要类型、掌握联轴器、离合器的主要类型、结构特点及选用结构特点及选用14-1概述概述 联轴器和离合器是把机器中的两根轴联接起来联轴器和离合器是把机器中的两根轴联接起来,使之一使之一同回转，以便传递动力和运动的常用部件。同回转，以便传递动力和运动的常用部件。根据工作特性根据工作特性： 1联轴器：联轴器：把两根轴牢固的联接在一起把两根轴牢固的联接在一起,在工作过程中不能分

2、离。在工作过程中不能分离。 2离合器：离合器：根据工作需要，随时可将两轴联接或分离。根据工作需要，随时可将两轴联接或分离。 3安全联轴器和安全离合器安全联轴器和安全离合器 机器工作时机器工作时,如果扭矩超过规定值如果扭矩超过规定值,能自动断开或分离能自动断开或分离,以保证机器以保证机器中的主要部件防止过载而损坏。中的主要部件防止过载而损坏。 联轴器和离合器已标准化，所以要求只需掌握不同类型联轴器和离联轴器和离合器已标准化，所以要求只需掌握不同类型联轴器和离合器的特点及其选用原则和方法，以便根据使用要求进行选择。合器的特点及其选用原则和方法，以便根据使用要求进行选择。14-2 联轴器联轴器一、联

3、轴器的类型一、联轴器的类型 联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差，承载后的变形及温度变化的联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差，承载后的变形及温度变化的影响等，会引起两轴相对位置的变化，致使不能保证严格的对中。影响等，会引起两轴相对位置的变化，致使不能保证严格的对中。(a)轴向位移xx（b） 径向位移yy（c）角位移aa(d） 综合位移 x、y、axay 类类 型型在传动系统中的作用在传动系统中的作用刚性联轴器刚性联轴器只能传递运动和转矩，不具备其他功能只能传递运动和转矩，不具备其他功能 可移式刚性联可移式刚性联轴器轴器 .弹性联轴器弹性联轴器能传递运动和转矩，具有不同程度的轴向能传递运动

4、和转矩，具有不同程度的轴向(x)、径向径向(y) 、角向、角向(a a)补偿性能补偿性能含有弹性元件，能传递运动和转矩；具有不同含有弹性元件，能传递运动和转矩；具有不同程度的轴向程度的轴向(x) 、径向、径向(y) 、角向、角向( a a)补偿补偿性能；还具有不同程度的减振、缓冲作用。性能；还具有不同程度的减振、缓冲作用。安全联轴器安全联轴器传递运动和传递转矩，有过载安全保护。传递运动和传递转矩，有过载安全保护。 联轴器的类型联轴器的类型14-2 联轴器二、常用联轴器的结构特点二、常用联轴器的结构特点1. 刚性联轴器刚性联轴器凸缘联轴器 凸缘联轴器的材料：材料： 灰铸铁和碳钢，重载时或 圆周速

5、度大于30m/s时应用铸钢或锻钢。优点：优点：构造简单、成本低、可传递较大的转矩缺点：缺点：对两轴对中性的要求很高。当两轴有相对位移存在时，就会在机件内引起附加载荷，使工作情况恶化。应用：应用：当转速低、无冲击、轴的刚性大、对中性较好的轴。二、常用联轴器的结构特点二、常用联轴器的结构特点2. 可移式刚性联轴器可移式刚性联轴器a. 滑块联轴器滑块联轴器十字滑块联轴器十字滑块联轴器特点：特点：它的凹槽和凸块的工它的凹槽和凸块的工作面要求有较高的硬度作面要求有较高的硬度（HRC46 50)并加润滑剂。并加润滑剂。当转速过高时，当转速过高时，中间盘的偏中间盘的偏心将会产生较大的离心力心将会产生较大的离

6、心力，加速工作面的磨损，并给轴加速工作面的磨损，并给轴和轴承带来较大的附加载荷，和轴承带来较大的附加载荷，故它只宜用于故它只宜用于低速低速的场合。的场合。它允许的径向位移它允许的径向位移y 0.04d（d为轴径），角位移为轴径），角位移aa30.二、常用联轴器的结构特点二、常用联轴器的结构特点2.可移式刚性联轴器可移式刚性联轴器a. 滑块联轴器滑块联轴器当传递转矩较小时，中间滑块可用夹布胶木或尼龙方块型，嵌在两半联轴器的爪形槽中，由于滑块重量轻又有弹性，因此允许的转速较高。二、常用联轴器的结构特点二、常用联轴器的结构特点2.可移式刚性性联轴器可移式刚性性联轴器b.齿轮联轴器齿轮联轴器两半联轴器

7、分别装在主动轴两半联轴器分别装在主动轴和从动轴上，外壳与半联轴器通和从动轴上，外壳与半联轴器通过内、外齿的相互啮合而相联。过内、外齿的相互啮合而相联。齿廓轮齿间留有较大的齿廓轮齿间留有较大的齿侧间齿侧间隙隙，外齿轮的齿顶做成，外齿轮的齿顶做成球面球面，球，球面中心位于齿轮的轴线上，故能面中心位于齿轮的轴线上，故能补偿两轴的综合位移。补偿两轴的综合位移。 这种联轴器能这种联轴器能传递较大的转矩传递较大的转矩，但结构较复杂，制造较困难，在但结构较复杂，制造较困难，在重型机器和起重设备中重型机器和起重设备中应用较广。应用较广。二、常用联轴器的结构特点二、常用联轴器的结构特点2.可移式刚性联轴器可移式

8、刚性联轴器c. 万向联轴器万向联轴器结构：结构：它主要是由两个分别固定在主、从动轴上的叉形接头和一个十字形的零件组成。特点：特点：允许被联结两轴的轴线夹角a很大。但两轴线不重合时，主动轴等速转动，而从动轴将在某一范围内（1cosa2/cosa)作周期性的变速转动变速转动，会在传动中引起附加动载荷。二、常用联轴器的结构特点二、常用联轴器的结构特点2.可移式刚性联轴器可移式刚性联轴器c. 万向联轴器万向联轴器万向联轴器成对使用时，为使 1 2。安装时必须保证O1轴、02轴与中间轴之间的夹夹角相等角相等，并且中间轴的两端的叉形接头应在同叉形接头应在同一平面内一平面内。万向联轴器可用于相交两轴间的联结

9、（两轴夹角最大可达3545 ），或工作时有较大角位移的场合。它能可靠地传递转矩和运动，结构比较紧凑，传动效率高，维护保养比较方便，因此，在汽车、拖拉机、金属切削机床中获得了广泛应用。滚子链联轴器滚子链联轴器二、常用联轴器的结构特点二、常用联轴器的结构特点3.弹性联轴器弹性联轴器a. 弹性圈柱销联轴器弹性圈柱销联轴器 结构：结构：与凸缘联轴器相似，只是用套有弹形圈1的柱销2代替了联接螺栓。 特点：特点：结构比较简单，制造容易，不用润滑，弹性圈更换方便，具有一定的补偿两轴线相对偏移和减振、缓冲性能，这种联轴器多用于经常正、反转，启 动频繁，转速较高的场合。二、常用联轴器的结构特点二、常用联轴器的结

10、构特点3.弹性联轴器弹性联轴器b. 尼龙柱销联轴器尼龙柱销联轴器 特点：特点：结构简单，安装、制造方便，耐久性好，也有吸振和补偿轴向位移的能力。常用于轴向窜动量较大，经常正、反转，启动频繁，转速较高的场合和带载荷启动的高、低速传动轴系，可以代替弹性圈柱销联轴器。这种联轴器，不宜用于可靠性要求高、重载和具有强烈冲击与振动的场合。对径向与角向位移大、安装精度低的传动轴系，也不宜选用。有弹性件挠性联轴器有弹性元件挠性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 二、常用联轴器的结构特点二、常用联轴器的结构特点4.安全联轴器安全联轴器销钉装在经过淬火的钢制套管

11、中，过载时即被剪断。这类联轴销钉装在经过淬火的钢制套管中，过载时即被剪断。这类联轴器，由于销钉材料性能的不稳定以及制造尺寸的误差等原因，致使器，由于销钉材料性能的不稳定以及制造尺寸的误差等原因，致使工作精度不高，而且销钉剪断后，不能自动恢复工作能力，必须停工作精度不高，而且销钉剪断后，不能自动恢复工作能力，必须停车更换销钉。但由于它结构简单，所以在很少过载的机器中常采用。车更换销钉。但由于它结构简单，所以在很少过载的机器中常采用。1）剪切销安全联轴器）剪切销安全联轴器选择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

12、，选用的基本步骤为：的任务是选用联轴器，选用的基本步骤为：选择联轴器的类型选择联轴器的类型计算联轴器的计算转矩计算联轴器的计算转矩进行必要的承载能力校核进行必要的承载能力校核规定部件相应的安装精度规定部件相应的安装精度协调轴孔直径协调轴孔直径校核最大转矩校核最大转矩确定联轴器的型号确定联轴器的型号选择2选择联轴器的类型选择联轴器的类型应全面了解工作载荷的大小和性质、转速高低、工作环境等，应全面了解工作载荷的大小和性质、转速高低、工作环境等，结合常用联轴器的性能、应用范围及使用场合选择联轴器的类型。结合常用联轴器的性能、应用范围及使用场合选择联轴器的类型。低速、刚性大的短轴可选用刚性联轴器；低速

13、、刚性大的短轴可选用刚性联轴器；低速、刚性小的长轴可选用无弹元件挠性联轴器；低速、刚性小的长轴可选用无弹元件挠性联轴器；传递转矩较大的重型机械选用齿式联轴器；传递转矩较大的重型机械选用齿式联轴器；对于高速、有振动和冲击的机械，选用弹性元件挠性联轴器；对于高速、有振动和冲击的机械，选用弹性元件挠性联轴器；轴线位置有较大变动的两轴，应选用万向联轴器；轴线位置有较大变动的两轴，应选用万向联轴器；有安全保护要求的轴，选用安全联轴器。有安全保护要求的轴，选用安全联轴器。 选择2计算联轴器的计算转矩计算联轴器的计算转矩TKTAcaKA为工作情况系数。为工作情况系数。T为联轴器所传递的公称转矩。为联轴器所传

14、递的公称转矩。确定联轴器的型号确定联轴器的型号按按Tca T，由联轴器标准确定联轴器型号，由联轴器标准确定联轴器型号，T为联轴器的许用转矩。为联轴器的许用转矩。选择3规定部件相应的安装精度规定部件相应的安装精度进行必要的校核进行必要的校核校核最大转速校核最大转速被联接轴的转速被联接轴的转速n，不应超过联轴器许用的最高转速，不应超过联轴器许用的最高转速nmax，即：，即：nnmax协调轴孔直径协调轴孔直径被联接两轴的直径和形状（圆柱或圆锥）均可以不同，但必须使直径在被联接两轴的直径和形状（圆柱或圆锥）均可以不同，但必须使直径在所选联轴器型号规定的范围内，形状也应满足相应要求。所选联轴器型号规定的

15、范围内，形状也应满足相应要求。联轴器允许轴的相对位移偏差是有一定范围的，因此，必须保证轴及相应部件的安装精度。联轴器除了要满足转矩和转速的要求外，必要时还应对联轴器中的零件进行承载能力校核，如对非金属元件的许用温度校核等。 14-3 离合器一、离合器的功能与类型一、离合器的功能与类型1）离合器的功能）离合器的功能 离合器是一种在机器运转过程中，可使两轴随时结合 或分离的装置。它的主要功能是：用来操纵机器传动系统的继续，以便进行变速及换向等。2）离合器的类型）离合器的类型 按操作的方式可分为：（1） 外力操纵式离合器外力操纵式离合器 离合器有机械操纵式、电磁操纵式、液压操纵式等。（2） 自动离合

16、器自动离合器 离合器能够自动进行接合或分离，不需要人来操纵。例如，安全离合器，当转矩超过允许值时，两轴即自动分离。1、牙嵌离合器、牙嵌离合器 二二、常用离合器的结构特点、常用离合器的结构特点牙嵌离合器结构简单，外廓尺寸小，结合后两半离合器没有相对滑动，但只宜在两轴的转速差较小或相对静止的情况下结合；否则，齿与齿会发生很大冲击，影响齿的寿命。2、圆盘摩擦离合器、圆盘摩擦离合器 特点：1、能在两轴具有任何大小转速差的情况下进行结合。、能在两轴具有任何大小转速差的情况下进行结合。2、控制离合器的结合过程，就能调节从动轴的加速时间，减少结合时的冲、控制离合器的结合过程，就能调节从动轴的加速时间，减少结

17、合时的冲击和振动，实现平稳地结合。击和振动，实现平稳地结合。3、过载时，摩擦面间将发生打滑，可以避免其他零件损坏。、过载时，摩擦面间将发生打滑，可以避免其他零件损坏。 1)单片式圆盘摩擦离合器。单片式圆盘摩擦离合器。二二、常用离合器的结构特点、常用离合器的结构特点能传递的最大转矩为： Tmax=QfRm式中，Q为两摩擦片之间的轴向压力； f为摩擦系数； Rm为平均半径。2）.多片式摩擦离合器多片式摩擦离合器 二二、常用离合器的结构特点、常用离合器的结构特点多片式摩擦离合器能传递的最大转矩为：4)21(maxDDzfFzfFRTf式中：式中：D1为外摩擦片的内径、为外摩擦片的内径、D2为内摩擦片

18、的外径为内摩擦片的外径Z为摩擦面数目、为摩擦面数目、F为轴向压力为轴向压力摩擦离合器的工作过程一般分为结合、工作和分离三摩擦离合器的工作过程一般分为结合、工作和分离三个阶段。在结合和分离过程中，从动轴的转速低于主动轮个阶段。在结合和分离过程中，从动轴的转速低于主动轮的转速，因而两摩擦工作面间必将产生相对滑动，并引起的转速，因而两摩擦工作面间必将产生相对滑动，并引起摩擦片磨损和发热。为限制磨损和发热，应使摩擦片磨损和发热。为限制磨损和发热，应使结合面的压结合面的压强强P不超过许用压强不超过许用压强P二二、常用离合器的结构特点、常用离合器的结构特点3.电磁操纵的摩擦离合器电磁操纵的摩擦离合器接触环线圈衔铁弹簧二二、常用离合器的结构特点、常用离合器的结构特点4、自动离合器、自动离合器 自动离合器是一种能