第12章联轴器、离合器和制动器

1、第第12章章 联轴器、离合器联轴器、离合器和制动器和制动器第第12章章 联轴器、离合器和制动器联轴器、离合器和制动器12.2 离合器离合器12.1 联轴器联轴器 12.3 制动器制动器 12 .1 联轴器联轴器联轴器的类型、特点和应用联轴器的类型、特点和应用图图121 轴线的相对位移轴线的相对位移 联轴器所联接的两轴，由于机器的结构要求、制造及安联轴器所联接的两轴，由于机器的结构要求、制造及安装误差、承载后变形、温度变化和轴承磨损等原因，不能保装误差、承载后变形、温度变化和轴承磨损等原因，不能保证严格对中，使两轴线之间出现相对位移证严格对中，使两轴线之间出现相对位移 12 .1 联轴器联轴器联

2、轴器的类型、特点和应用联轴器的类型、特点和应用根据对各种相对位移有无补偿能力，普通联轴器可分为：根据对各种相对位移有无补偿能力，普通联轴器可分为：刚性联轴器（无补偿能力）刚性联轴器（无补偿能力）挠性联轴器（有补偿能力）挠性联轴器（有补偿能力） 刚性联轴器刚性联轴器: 这类联轴器有套筒式、夹壳式和凸缘式等。这类联轴器有套筒式、夹壳式和凸缘式等。 只介绍常用的凸缘联轴器。只介绍常用的凸缘联轴器。 12 .1 联轴器联轴器联轴器的类型、特点和应用联轴器的类型、特点和应用凸缘联轴器联轴器按对中方式不同又可分为两种结构形式：凸缘联轴器联轴器按对中方式不同又可分为两种结构形式： 12 .1 联轴器联轴器联

3、轴器的类型、特点和应用联轴器的类型、特点和应用 挠性联轴器挠性联轴器: 这类联轴器又可根据有无弹性元件分为无弹性元这类联轴器又可根据有无弹性元件分为无弹性元件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两类件的挠性联轴器和有弹性元件的挠性联轴器两类1）无弹性元件的挠性联轴器：）无弹性元件的挠性联轴器：这类联轴器具有挠性，所以可补这类联轴器具有挠性，所以可补偿两轴的相对位移。但又因无弹性元件，故不能缓冲减振偿两轴的相对位移。但又因无弹性元件，故不能缓冲减振 。滑块联轴器：滑块联轴器：由两个在端面上开有凹槽的半联轴器由两个在端面上开有凹槽的半联轴器1、3和一个和一个两面带有凸榫的中间盘两面带有凸榫的中间盘

4、2所组成。当被联接的两轴有径向偏移时，所组成。当被联接的两轴有径向偏移时，凸榫将在联轴器的凹槽中滑动凸榫将在联轴器的凹槽中滑动 滑块联轴器动画演示 12 .1 联轴器联轴器十字轴式万向联轴器：十字轴式万向联轴器：十字轴式万向联轴器由两个叉形接头十字轴式万向联轴器由两个叉形接头1、3和十字轴和十字轴2组成。组成。 由于中间联接件十字轴联接的两叉形半联轴器均能绕十字轴由于中间联接件十字轴联接的两叉形半联轴器均能绕十字轴 的轴线转动，因此联轴器的两轴线能成任意角度的轴线转动，因此联轴器的两轴线能成任意角度，而且在，而且在 机器运转时，夹角发生改变仍可正常传动。但机器运转时，夹角发生改变仍可正常传动。

5、但角越大，传角越大，传 动效率越低，所以一般动效率越低，所以一般最大不超过最大不超过3545。联轴器的类型、特点和应用联轴器的类型、特点和应用缺点：当主动轴角速度为常缺点：当主动轴角速度为常 数时，从动轴数时，从动轴 的角速度并不是常数，而是在一定范的角速度并不是常数，而是在一定范 围内变化，因而在传动中将产生附加围内变化，因而在传动中将产生附加 动载荷动载荷 。为了改善这种情况，使用。为了改善这种情况，使用 双万向联轴器双万向联轴器 12 .1 联轴器联轴器双万向联轴器：双万向联轴器：使用双万向联轴器时，应使主、从动轴和中间轴位于同一平面使用双万向联轴器时，应使主、从动轴和中间轴位于同一平面

6、 内，两个叉形接头也位于同一平面内，而且使主、从动轴与联内，两个叉形接头也位于同一平面内，而且使主、从动轴与联 接轴所成夹角接轴所成夹角相等，这样才能使主、从动轴同步转动，避免相等，这样才能使主、从动轴同步转动，避免 动载荷的产生。动载荷的产生。 联轴器的类型、特点和应用联轴器的类型、特点和应用双万向联轴器双万向联轴器 双万向联轴器的安装双万向联轴器的安装 万向联轴器动画演示万向联轴器动画演示 12 .1 联轴器联轴器2）有弹性元件的挠性联轴器：）有弹性元件的挠性联轴器：这类联轴器因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间这类联轴器因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间 的相对位移，而且具有缓冲减振能力的

7、相对位移，而且具有缓冲减振能力 弹性套柱销联轴器：弹性套柱销联轴器：弹性套柱销联轴器结构上与凸缘联轴器相似，只是用带弹弹性套柱销联轴器结构上与凸缘联轴器相似，只是用带弹 性套的柱销代替联接螺栓。性套的柱销代替联接螺栓。这种联轴器的特点：结构简单，安装方便，更换容易，尺寸小，重量轻，但其寿命这种联轴器的特点：结构简单，安装方便，更换容易，尺寸小，重量轻，但其寿命 较短，因此它适用于冲击载荷不大，需正反转或启动频繁的、较短，因此它适用于冲击载荷不大，需正反转或启动频繁的、 由电动机驱动的各种中小功率传动轴系中由电动机驱动的各种中小功率传动轴系中 12 .1 联轴器联轴器弹性套柱销联轴器：弹性套柱销

8、联轴器：弹性柱销联轴器与弹性套柱销联轴器结构相似，只是柱销材料弹性柱销联轴器与弹性套柱销联轴器结构相似，只是柱销材料 为尼龙为尼龙 。由于柱销与柱销孔为间隙配合，且柱销富有弹性，因而具有补偿两轴相对位移由于柱销与柱销孔为间隙配合，且柱销富有弹性，因而具有补偿两轴相对位移和缓冲的性能。为了改善柱销与柱销孔的接触条件和补偿性能，柱销的一端制和缓冲的性能。为了改善柱销与柱销孔的接触条件和补偿性能，柱销的一端制成鼓形，且柱销两端装有挡板，以防止柱销脱落。另外，由于尼龙柱销对温度成鼓形，且柱销两端装有挡板，以防止柱销脱落。另外，由于尼龙柱销对温度较敏感，故这种联轴器的工作温度也须在较敏感，故这种联轴器的

9、工作温度也须在2070范围内。范围内。 12 .1 联轴器联轴器联轴器选择联轴器选择 1联轴器的类型选择联轴器的类型选择: 机械中常用的联轴器多数已经标准化，选择时应根据使用机械中常用的联轴器多数已经标准化，选择时应根据使用 要求和工作条件来确定。要求和工作条件来确定。具体选择时应考虑以下因素具体选择时应考虑以下因素： 1）所需传递转矩的大小和性质以及对缓冲和减振方面的要求）所需传递转矩的大小和性质以及对缓冲和减振方面的要求 2）联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小）联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小 3）两轴相对位移的大小）两轴相对位移的大小 此外还应考虑联轴器的可靠性、使用寿命和工作

10、环境，以及联轴器的制造、此外还应考虑联轴器的可靠性、使用寿命和工作环境，以及联轴器的制造、 安装、维护和成本等因素。安装、维护和成本等因素。2联轴器的型号选择联轴器的型号选择: 选择联轴器的型号时，先按下式计算其计算转矩。选择联轴器的型号时，先按下式计算其计算转矩。 TcKT 式中式中 Tc 轴的计算转矩（轴的计算转矩（Nm）；）； K 工作情况系数；工作情况系数； 12 .1 联轴器联轴器根据计算转矩根据计算转矩Tc、轴的转速、轴的转速n和轴端直径和轴端直径d查阅有关手册，选择适当型号的联查阅有关手册，选择适当型号的联轴器。选择时应满足：轴器。选择时应满足：1）计算转矩）计算转矩Tc不超过联

11、轴器的公称转矩不超过联轴器的公称转矩Tn，即，即TcTn；2）转速）转速n不超过联轴器的许用转速不超过联轴器的许用转速n，即，即nn；3）轴端直径不超过联轴器的孔径范围。）轴端直径不超过联轴器的孔径范围。联轴器的安装与维护联轴器的安装与维护对于安装来说，总的原则是严格按照图纸要求进行装配对于安装来说，总的原则是严格按照图纸要求进行装配 在装配时必须按制造厂给定的标记组装在装配时必须按制造厂给定的标记组装 在安装联轴器时，必须进行适当的调整，以获得联轴器所联两轴具有较高在安装联轴器时，必须进行适当的调整，以获得联轴器所联两轴具有较高 的同轴度的同轴度 各种联轴器在装配后，均应盘车，看看转动情况是

12、否良好各种联轴器在装配后，均应盘车，看看转动情况是否良好 12 .2 离合器离合器离合器的类型、特点和应用离合器的类型、特点和应用根据工作原理不同，可将离合器分为根据工作原理不同，可将离合器分为嵌合式离合器嵌合式离合器：结构简单，尺寸小，传递转矩大，主、从：结构简单，尺寸小，传递转矩大，主、从 动轴可同步回转，但接合时有冲击，只能动轴可同步回转，但接合时有冲击，只能 在停机或低速时接合。在停机或低速时接合。摩擦式离合器摩擦式离合器：离合平稳，可实现高速接合，且具有过载打：离合平稳，可实现高速接合，且具有过载打 滑的保护作用，滑的保护作用， 但主、从动轴不能保证严格但主、从动轴不能保证严格 同步

13、，并且接合时产生磨损与摩擦。同步，并且接合时产生磨损与摩擦。 12 .2 离合器离合器1牙嵌式离合器牙嵌式离合器组成：由两个端面带牙的半离组成：由两个端面带牙的半离 合器合器1、2组成。组成。其中其中1固定在主动轴上，固定在主动轴上，2用导用导向键向键3或花键与从动轴联接，或花键与从动轴联接，并由滑环并由滑环4操纵沿轴向移动实操纵沿轴向移动实现离合器的接合和分离。在半现离合器的接合和分离。在半联轴器联轴器1上还固定有对中环上还固定有对中环5可可保证两轴对中保证两轴对中 12 .2 离合器离合器牙嵌式离合器常用的牙形牙嵌式离合器常用的牙形 三角形三角形 梯形梯形 矩形矩形 锯齿形锯齿形 梯形牙：

14、应用较广，其强度梯形牙：应用较广，其强度 高，传递转矩大，高，传递转矩大， 能自动补偿牙面磨损能自动补偿牙面磨损 所产生的间隙，同时所产生的间隙，同时 由于嵌合牙间有轴向由于嵌合牙间有轴向 分力，故便于分离；分力，故便于分离；三角形牙：只能传递中、小转三角形牙：只能传递中、小转 矩；矩；矩形牙：不便于离合，且磨损矩形牙：不便于离合，且磨损 后无法补偿；后无法补偿；锯齿形牙：只能传递单向转矩。锯齿形牙：只能传递单向转矩。 12 .2 离合器离合器牙嵌式离合器牙数的选取牙嵌式离合器牙数的选取：一般取：一般取360。传递大转矩时，应选用较少牙数；。传递大转矩时，应选用较少牙数； 要求接合迅速时，宜选

15、用较多牙数。要求接合迅速时，宜选用较多牙数。 牙嵌离合器的主要失效形式牙嵌离合器的主要失效形式：牙面的磨损和牙根折断：牙面的磨损和牙根折断材料材料：牙面应具有较高的硬度，牙根要有良好的韧性。：牙面应具有较高的硬度，牙根要有良好的韧性。 常用材料：为低碳钢渗碳淬火或中碳钢表面淬火处理，硬度应分别常用材料：为低碳钢渗碳淬火或中碳钢表面淬火处理，硬度应分别 达到达到 5262HRC和和4852HRC。 不重要的和在静止时接合的离合器可用铸铁。不重要的和在静止时接合的离合器可用铸铁。 12 .2 离合器离合器2圆盘摩擦片离合器圆盘摩擦片离合器 单片式摩擦离合器：单片式摩擦离合器：它是靠一定压力下主动片

16、它是靠一定压力下主动片1和从动片和从动片2接合面上的摩擦力传接合面上的摩擦力传 递转矩，操纵滑环递转矩，操纵滑环4使从动片作轴向移动以实现接合和分离使从动片作轴向移动以实现接合和分离 单片式摩擦离合器结构简单，但径向尺寸较大，只能传递不大的转矩。单片式摩擦离合器结构简单，但径向尺寸较大，只能传递不大的转矩。 12 .2 离合器离合器 多片式摩擦离合器：多片式摩擦离合器：它主要由外摩擦片组它主要由外摩擦片组4和内摩擦片组和内摩擦片组5组成。外摩擦片组组成。外摩擦片组4与与 壳体壳体2相联接，并同主动轴相联接，并同主动轴1转动。内片组转动。内片组5与套筒与套筒9相联接，相联接， 并与从动轴并与从动

17、轴10一起转动。内、外片相间地叠合，当滑环一起转动。内、外片相间地叠合，当滑环7由操由操 纵机构控制向左移动时，使杠杆纵机构控制向左移动时，使杠杆8绕支点顺时针转动，通过压板绕支点顺时针转动，通过压板 3将两组摩擦片压紧，实现接合；滑环将两组摩擦片压紧，实现接合；滑环7向右移动，则实现分离向右移动，则实现分离 动画演示动画演示 12 .2 离合器离合器 多片式摩擦离合器内、外片结构如图所示。多片式摩擦离合器内、外片结构如图所示。 内片结构有平板形和碟形两种。后者接合时被压平，内片结构有平板形和碟形两种。后者接合时被压平， 分离时借其弹力作用可以更加快速分离时借其弹力作用可以更加快速 多片式摩擦

18、离合器摩擦片的数目越多，传递的转矩越大，但片数过多会降低分离多片式摩擦离合器摩擦片的数目越多，传递的转矩越大，但片数过多会降低分离动作的灵活性。所以一般限制内、外片总数不超过动作的灵活性。所以一般限制内、外片总数不超过2530 12 .2 离合器离合器3超越离合器超越离合器爪轮套筒滚柱弹簧顶杆图所示为滚柱式超越离合器图所示为滚柱式超越离合器：当星轮：当星轮1 顺时顺时 针转动时，滚柱针转动时，滚柱3受摩擦力作用受摩擦力作用 被楔紧被楔紧 在星轮与外圈之间，从而带动外圈在星轮与外圈之间，从而带动外圈2一起一起 转动，此时为接合状态；转动，此时为接合状态； 当星轮当星轮1逆时逆时 针转动时，滚柱针

19、转动时，滚柱3处在槽中较宽的部分，处在槽中较宽的部分， 离合器为分离状态，因而它只能传递单离合器为分离状态，因而它只能传递单 向的转矩。若向的转矩。若 外圈和星轮同时顺时针外圈和星轮同时顺时针 回转，当外圈转速大于星轮转速时，离回转，当外圈转速大于星轮转速时，离 合器为分离状态，即套筒可超越星轮转合器为分离状态，即套筒可超越星轮转 动，故又称其为超越离合器动，故又称其为超越离合器 这种离合器工作时没有噪音，宜于高速传动，但制造精度要求较高这种离合器工作时没有噪音，宜于高速传动，但制造精度要求较高 12 .2 离合器离合器离合器的使用与维护离合器的使用与维护离合器的正确使用要点是：分离迅速彻底，

20、接合柔和平稳离合器的正确使用要点是：分离迅速彻底，接合柔和平稳 必须注意以下要点：必须注意以下要点： 1）离合器接合要缓慢，但当要全面接合时，动作又要迅速；）离合器接合要缓慢，但当要全面接合时，动作又要迅速； 2）分离离合器时动作要迅速，做到快而彻底的分离；）分离离合器时动作要迅速，做到快而彻底的分离； 3）不应采用半分离状态来降低机车的速度；）不应采用半分离状态来降低机车的速度； 4）离合器分离时间不宜过长，若需较长时间停车，则换成空挡。）离合器分离时间不宜过长，若需较长时间停车，则换成空挡。 5）离合器在使用一段时间后，必须对其分离间隙进行调整。另外还要经）离合器在使用一段时间后，必须对其

21、分离间隙进行调整。另外还要经常常 清洗离合器的油污，以保证离合器正常的工作。清洗离合器的油污，以保证离合器正常的工作。 12 .3 制动器制动器制动器的类型制动器的类型制动器：用于机构或机器减速或停止的装置，有时也可用作调节或限制机构或制动器：用于机构或机器减速或停止的装置，有时也可用作调节或限制机构或 机器的运动速度机器的运动速度 按照构造特征，常用制动器分类如下：按照构造特征，常用制动器分类如下： 制动器制动器 （常开、（常开、 常闭式）常闭式）外抱块式制动器外抱块式制动器内张蹄式制动器内张蹄式制动器带式制动器带式制动器盘式制动器盘式制动器简单带式、差动带式、综合带式制动器简单带式、差动带

22、式、综合带式制动器双蹄式、多蹄式制动器双蹄式、多蹄式制动器长行程块式、短行程块式制动器长行程块式、短行程块式制动器钳盘式钳盘式全盘式全盘式锥盘式锥盘式固定钳式、浮动钳制动器固定钳式、浮动钳制动器单盘式、多盘式、载荷自制盘式制动器单盘式、多盘式、载荷自制盘式制动器锥盘式、载荷自制锥盘式制动器锥盘式、载荷自制锥盘式制动器 12 .3 制动器制动器常用制动器的性能比较常用制动器的性能比较带式制动器带式制动器 1制动轮制动轮 2制动钢带制动钢带 3制动杠杆制动杠杆 4重锤重锤5电磁铁电磁铁 6缓冲器缓冲器 7档板档板 8调节螺钉调节螺钉 带式制动器特点：结构简单、紧凑，包角大，制动力矩也大，但因制动带

23、磨损不均带式制动器特点：结构简单、紧凑，包角大，制动力矩也大，但因制动带磨损不均 匀，易断裂，且对轴的横向作用力也大。这种制动器适于用在转匀，易断裂，且对轴的横向作用力也大。这种制动器适于用在转 矩较大而要求紧凑的制动场合。如用于移动式起重机中矩较大而要求紧凑的制动场合。如用于移动式起重机中 12 .3 制动器制动器短行程电磁铁制动器短行程电磁铁制动器 在图示状态中，电磁铁线圈在图示状态中，电磁铁线圈5断电，弹簧断电，弹簧8回回复将左、右两制动臂复将左、右两制动臂4接近，两个瓦块接近，两个瓦块3同同闸紧制动轮闸紧制动轮10，此时为制动状态。当电磁铁，此时为制动状态。当电磁铁线圈通电时，电磁铁线

24、圈通电时，电磁铁6绕绕O点逆时针转动，迫点逆时针转动，迫使推杆使推杆7向右移动，弹簧向右移动，弹簧8被压缩，左、右两被压缩，左、右两制动臂制动臂4的上端距离较大，两瓦块的上端距离较大，两瓦块3离开制动离开制动轮轮10，制动器则处于开启状态。，制动器则处于开启状态。 这种制动器简单可靠，散热好，外形尺寸大，杠杆系统复杂。在起重运输机械这种制动器简单可靠，散热好，外形尺寸大，杠杆系统复杂。在起重运输机械中应用较广，适用于工作频繁及空间较大的场合中应用较广，适用于工作频繁及空间较大的场合 12 .3 制动器制动器内张蹄式制动器内张蹄式制动器 此种制动器种类很多，图所示为此种制动器种类很多，图所示为领

25、从蹄式双蹄制动器。两个固定支领从蹄式双蹄制动器。两个固定支承销承销4将制动蹄将制动蹄1和和3的下端铰接安的下端铰接安装。制动分泵装。制动分泵2是双向作用的。制动是双向作用的。制动时，分泵压力时，分泵压力F使制动蹄使制动蹄1和和3压紧压紧制动鼓，从而产生制动转矩。制动鼓，从而产生制动转矩。 这种制动器结构紧凑，散热性好，密封容易。多用于安装空间受限制的场这种制动器结构紧凑，散热性好，密封容易。多用于安装空间受限制的场合，广泛用于轮式起重机及各种车辆如汽车、拖拉机等的车轮中合，广泛用于轮式起重机及各种车辆如汽车、拖拉机等的车轮中 12 .3 制动器制动器12.3.3 制动器的类型选择制动器的类型选择制动器类型的选择应根据使用要求和工作条件来选定。选择时应考虑以制动器类型的选择应根据使用要求和工作条件来选定。选择时应考虑以下几点下几点 ： 选择常开或常闭式制动器时主