第13章--联轴器、离合器和制动器

1、第第1313章章 联轴器、离合器和制动器联轴器、离合器和制动器 13.1 概述概述13.2 联轴器联轴器13.3 离合器离合器13.4 制动器制动器 学习和了解联轴器、离合器和制动器的功用；学习常学习和了解联轴器、离合器和制动器的功用；学习常用联轴器的类型、结构特点和应用场合及其选用；学习常用联轴器的类型、结构特点和应用场合及其选用；学习常用离合器的类型、结构特点和应用场合；学习制动器的类用离合器的类型、结构特点和应用场合；学习制动器的类型、结构特点和应用场合。型、结构特点和应用场合。u本章学习目标本章学习目标 掌握：掌握：常用联轴器的组成和类型及其结构特点；常用离合器常用联轴器的组成和类型及

2、其结构特点；常用离合器的组成和类型及其结构特点；制动器的类型及其结的组成和类型及其结构特点；制动器的类型及其结构特点。构特点。u本章学习要求本章学习要求 了解：了解：常用联轴器的应用场合及其选用，离合器和制动器常用联轴器的应用场合及其选用，离合器和制动器的应用场合。的应用场合。 制动器：制动器：通过对机械的通过对机械的运动部件施加阻力或阻运动部件施加阻力或阻力距，从而降低机械运力距，从而降低机械运转速度或迫使机械迅速转速度或迫使机械迅速停止运转的机械装置。停止运转的机械装置。 13.1 概述概述联轴器联轴器:用来连接两轴，并传递运动和转矩的部件用来连接两轴，并传递运动和转矩的部件,用联轴用联轴

3、器连接的两轴只有在机器停车后，通过拆卸方法才能使两器连接的两轴只有在机器停车后，通过拆卸方法才能使两轴分离。轴分离。离合器离合器:用来连接两轴，用来连接两轴，并传递运动和转矩的部并传递运动和转矩的部件件, 用离合器连接的两轴用离合器连接的两轴在机器运转中就能随时在机器运转中就能随时分离或接合。分离或接合。电动卷扬机传动方案电动卷扬机传动方案 13.2.1 联轴器的组成和类型联轴器的组成和类型 13.2 联轴器联轴器 1. 联轴器的组成：联轴器的组成：联轴器一般由两个半联轴器及其连接联轴器一般由两个半联轴器及其连接件组成。两个半联轴器通常采用键分别跟主、从动轴相件组成。两个半联轴器通常采用键分别

4、跟主、从动轴相连，再利用连接件把两个半联轴器连接在一起。连，再利用连接件把两个半联轴器连接在一起。2.两轴轴线的相对位移两轴轴线的相对位移 3.联轴器的类型联轴器的类型 刚性联轴器：刚性联轴器：无位移补偿能力无位移补偿能力 挠性联轴器：挠性联轴器：具有一定的补偿两轴相对位移的能力。具有一定的补偿两轴相对位移的能力。 13.2.2 刚性联轴器刚性联轴器 1. 凸缘联轴器凸缘联轴器 它由一组螺栓连接两个带凸缘的半联轴器组成，两半它由一组螺栓连接两个带凸缘的半联轴器组成，两半联轴器分别用键与两轴连接。联轴器分别用键与两轴连接。 凸缘联轴器按对中方式的不同又可分为两种型式。铰凸缘联轴器按对中方式的不同

5、又可分为两种型式。铰制孔用螺栓对中制孔用螺栓对中 ，凸肩和凹槽构成对中榫来对中。，凸肩和凹槽构成对中榫来对中。 凸缘联轴器结构简单，成本低，使用方便，可传递的凸缘联轴器结构简单，成本低，使用方便，可传递的转矩大，理论上没有功率损耗，但无缓冲和吸振作用。适转矩大，理论上没有功率损耗，但无缓冲和吸振作用。适用于要求对中精度高、载荷平稳的场合。用于要求对中精度高、载荷平稳的场合。 2. 套筒联轴器套筒联轴器 套筒联轴器由连接两轴轴端的套筒和连接套筒与轴的键套筒联轴器由连接两轴轴端的套筒和连接套筒与轴的键或销组成或销组成 。 可采用键作周向固定并传递转矩，紧定螺钉作轴向固定；可采用键作周向固定并传递转

6、矩，紧定螺钉作轴向固定；或采用锥销既作周向固定又作轴向固定，并传递转矩，且当轴或采用锥销既作周向固定又作轴向固定，并传递转矩，且当轴超载时锥销会被剪断，可起安全保护作用。超载时锥销会被剪断，可起安全保护作用。键键 套筒套筒 销销 套筒联轴器结构简单，径向尺寸小，制造方便，但装拆时套筒联轴器结构简单，径向尺寸小，制造方便，但装拆时需作轴向移动而不太方便。故仅用于低速、轻载、工作平稳、需作轴向移动而不太方便。故仅用于低速、轻载、工作平稳、要求径向尺寸紧凑或空间受限制的场合。要求径向尺寸紧凑或空间受限制的场合。 13.2.3 无弹性元件的挠性联轴器无弹性元件的挠性联轴器 1.齿式联轴器齿式联轴器 齿

7、式联轴器由两个具有外齿的套筒齿式联轴器由两个具有外齿的套筒1、4和两个具有内齿的和两个具有内齿的外壳外壳2、3组成。安装时两个套筒通过过盈配合（或键）分别与组成。安装时两个套筒通过过盈配合（或键）分别与主动轴和从动轴相连，两个外壳的凸缘用螺栓相连，并通过套主动轴和从动轴相连，两个外壳的凸缘用螺栓相连，并通过套筒的外齿与外壳的内齿筒的外齿与外壳的内齿(齿数相同齿数相同)相啮合来传递转矩。相啮合来传递转矩。 齿式联轴器结构紧凑、齿式联轴器结构紧凑、承载能力大，能补偿适量承载能力大，能补偿适量的综合位移，适应速度范的综合位移，适应速度范围广，但鼓形齿制造工艺围广，但鼓形齿制造工艺较复杂或需专用设备，

8、制较复杂或需专用设备，制造成本较高。造成本较高。 齿式联轴器在重型机械中应用较广。齿式联轴器在重型机械中应用较广。 2. 十字滑块联轴器十字滑块联轴器 十字滑块联轴器由两个端面上开有凹槽的半联轴器十字滑块联轴器由两个端面上开有凹槽的半联轴器1、3和和一个两端面具有互相垂直的凸榫的中间滑块一个两端面具有互相垂直的凸榫的中间滑块2组成。安装时两组成。安装时两个半联轴器通过过盈配合（或键）分别与主动轴和从动轴相连，个半联轴器通过过盈配合（或键）分别与主动轴和从动轴相连，中间滑块上的凸榫与两半联轴器上的凹槽相嵌合而构成移动副。中间滑块上的凸榫与两半联轴器上的凹槽相嵌合而构成移动副。 十字滑块联轴器结构

9、简单，径向尺寸小，但转速较高时，十字滑块联轴器结构简单，径向尺寸小，但转速较高时，中间滑块的偏心将产生较大的离心力和磨损，并给轴和轴承中间滑块的偏心将产生较大的离心力和磨损，并给轴和轴承带来附加动载荷，因此它只适用于低速，轴的转速一般不超带来附加动载荷，因此它只适用于低速，轴的转速一般不超过过300 r/min。3. 十字滑块联轴器十字滑块联轴器 十字轴式万向联轴器，它由两个叉十字轴式万向联轴器，它由两个叉形零件形零件1、2和一个十字形零件和一个十字形零件3组成。组成。 十字轴式万向联轴器的最大缺点是十字轴式万向联轴器的最大缺点是当两轴间有一定角偏移时，主、从动轴当两轴间有一定角偏移时，主、从

10、动轴的瞬时角速度不相等，常采用双万向联的瞬时角速度不相等，常采用双万向联轴器轴器 。 十字轴式万向联轴器结构紧凑，维护方便，广泛应用十字轴式万向联轴器结构紧凑，维护方便，广泛应用于汽车、拖拉机、轧钢机、机床、轻工等机械的传动系统于汽车、拖拉机、轧钢机、机床、轻工等机械的传动系统中。中。 13.2.4 有弹性元件的挠性联轴器有弹性元件的挠性联轴器 1. 弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器 弹性套柱销联轴器在结构上和刚性凸缘联轴器相似，只是弹性套柱销联轴器在结构上和刚性凸缘联轴器相似，只是两半联轴器的连接不用螺栓而用带弹性套的柱销，利用弹性套两半联轴器的连接不用螺栓而用带弹性套的柱销，利用弹性套的弹

11、性变形来补偿两轴间的相对位移。的弹性变形来补偿两轴间的相对位移。 弹性套柱销联轴器结构简弹性套柱销联轴器结构简单、制造容易、装拆方便、成单、制造容易、装拆方便、成本较低。但弹性套的弹性变形本较低。但弹性套的弹性变形有限，位移补偿量不大，缓冲有限，位移补偿量不大，缓冲和减振性能不高，另外弹性套和减振性能不高，另外弹性套寿命较短。寿命较短。 适用于冲击载荷小、启适用于冲击载荷小、启动频繁的中、小功率传动动频繁的中、小功率传动 。2. 弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器 弹性柱销联轴器在结构上和弹性套柱销联轴器相似，它用弹性柱销联轴器在结构上和弹性套柱销联轴器相似，它用尼龙柱销尼龙柱销2作为连接件。为了防

12、止柱销滑出，在半联轴器两端作为连接件。为了防止柱销滑出，在半联轴器两端设有挡板设有挡板3。靠尼龙柱销传递力并靠其弹性变形补偿径向位移。靠尼龙柱销传递力并靠其弹性变形补偿径向位移和角位移，安装时留间隙以补偿轴向位移。和角位移，安装时留间隙以补偿轴向位移。 弹性柱销联轴器结构更简弹性柱销联轴器结构更简单、装拆方便，传递转矩的能单、装拆方便，传递转矩的能力更大。其缺点是耐冲击能力力更大。其缺点是耐冲击能力较低，易老化，且尼龙对温度较低，易老化，且尼龙对温度较敏感，不宜在高温下工作，较敏感，不宜在高温下工作，其工作温度范围应控制在其工作温度范围应控制在-2070oC。 适用于正反向变化多、启适用于正反

13、向变化多、启动频繁的高速轴。动频繁的高速轴。3. 轮胎式联轴器轮胎式联轴器 轮胎式联轴器的两半联轴器分别用键与轴相联，中间为橡轮胎式联轴器的两半联轴器分别用键与轴相联，中间为橡胶制成的特型轮胎环，用止退垫板及螺钉与半联轴器相连，通胶制成的特型轮胎环，用止退垫板及螺钉与半联轴器相连，通过轮胎传递转矩。过轮胎传递转矩。 轮胎式联轴器结构简单、轮胎式联轴器结构简单、使用可靠、弹性大、寿命长、使用可靠、弹性大、寿命长、不需润滑，但径向尺寸大。适不需润滑，但径向尺寸大。适用于启动频繁、正反向运转、用于启动频繁、正反向运转、有振动冲击、轴间相对位移大有振动冲击、轴间相对位移大以及潮湿多尘之处。以及潮湿多尘

14、之处。 橡胶轮胎易于变形，因此，橡胶轮胎易于变形，因此，它允许的相对位移较大，角位它允许的相对位移较大，角位移可达移可达512，轴向位移，轴向位移可达可达 ，径向位移可达，径向位移可达 （ 为联轴器的外径）。为联轴器的外径）。D02. 0D01. 0D13.2.5 联轴器的选择联轴器的选择 1.联轴器类型的选择联轴器类型的选择 选择原则是使用要求与所选联轴器的特性一致。选择原则是使用要求与所选联轴器的特性一致。 两轴能精确对中，且刚性较好的可选刚性联轴器，否两轴能精确对中，且刚性较好的可选刚性联轴器，否 两轴轴线要求有一定夹角的，可选万向联轴器；两轴轴线要求有一定夹角的，可选万向联轴器； 转速

15、较高且有振动和冲击，可选弹性元件挠性联轴器。转速较高且有振动和冲击，可选弹性元件挠性联轴器。 值得注意的是，由于类型选择涉及因素较多，一般值得注意的是，由于类型选择涉及因素较多，一般可参考以往使用联轴器的经验进行选择。可参考以往使用联轴器的经验进行选择。则应选具有位移补偿能力的无弹性元件的挠性联轴器；则应选具有位移补偿能力的无弹性元件的挠性联轴器；2. 联轴器型号、尺寸的选择联轴器型号、尺寸的选择 对于已标准化的联轴器，可根据对于已标准化的联轴器，可根据计算转矩、轴端的直计算转矩、轴端的直径和转速径和转速从设计手册中选定型号、尺寸。从设计手册中选定型号、尺寸。计算转矩计算转矩 例例 13-1

16、KTTcmcTT nn 13.3.1 离合器的组成和类型离合器的组成和类型 13.3 离合器离合器 离合器主要由主动部分、从动部分、接合元件和操纵离合器主要由主动部分、从动部分、接合元件和操纵部分组成。主动部分与主动轴固连，并装有接合元件。从部分组成。主动部分与主动轴固连，并装有接合元件。从动部分既可与从动轴固连，也可沿从动轴做轴向移动，并动部分既可与从动轴固连，也可沿从动轴做轴向移动，并安装有接合元件。操纵部分控制接合元件的接合与分离。安装有接合元件。操纵部分控制接合元件的接合与分离。1.离合器的组成离合器的组成2.离合器的类型离合器的类型按离合的工作原理可分为按离合的工作原理可分为 牙嵌式

17、、摩擦式和电磁式牙嵌式、摩擦式和电磁式 按离合方式不同可分为按离合方式不同可分为 操纵式和自动式操纵式和自动式 按操纵方式分为按操纵方式分为 机械操纵、电磁操纵、气压和液压离合器机械操纵、电磁操纵、气压和液压离合器 自动式离合器按工作原理可分为自动式离合器按工作原理可分为 超越、离心和安全离合器超越、离心和安全离合器 13.3.2 牙嵌离合器牙嵌离合器 牙嵌离合器由端面带牙的两个半离合器组成，通过端面上牙嵌离合器由端面带牙的两个半离合器组成，通过端面上的凸牙传递转矩。半离合器的凸牙传递转矩。半离合器1用平键与主动轴连接，而半离合用平键与主动轴连接，而半离合器器2装在从动轴上，操纵移动滑环装在从

18、动轴上，操纵移动滑环4可使它沿导向平键可使它沿导向平键3移动，移动，以实现离合器的接合与分离。以实现离合器的接合与分离。 三角形牙三角形牙 只适用于传递中、小只适用于传递中、小转矩；转矩；梯形牙梯形牙 强度较高，能传递较强度较高，能传递较大的转矩，并能补偿凸牙磨损大的转矩，并能补偿凸牙磨损后产生的间隙；后产生的间隙；锯齿形牙锯齿形牙 强度最高，可传递较强度最高，可传递较大转矩，但仅能传递单方向的大转矩，但仅能传递单方向的转矩，因反转时有较大轴向力转矩，因反转时有较大轴向力会迫使离合器分离。会迫使离合器分离。 牙嵌离合器结构简单，外廓尺寸小，能传递较大转矩，牙嵌离合器结构简单，外廓尺寸小，能传递

19、较大转矩，适用于两轴静止或转速差很小时的离合。适用于两轴静止或转速差很小时的离合。 单盘摩擦离合器的主动摩擦盘单盘摩擦离合器的主动摩擦盘1与主动轴之间通过平键与主动轴之间通过平键和轴肩作周向和轴向定位，并紧配，从动磨擦盘和轴肩作周向和轴向定位，并紧配，从动磨擦盘2可沿导向可沿导向平键在从动轴上移动。移动滑环平键在从动轴上移动。移动滑环3可使两盘接合或分离可使两盘接合或分离 ；工作时，可向左施加轴向压力使工作时，可向左施加轴向压力使两圆盘的接合面产生足够的摩擦两圆盘的接合面产生足够的摩擦力以传递转矩。力以传递转矩。13.3.3 圆盘摩擦离合器圆盘摩擦离合器 1.单盘摩擦离合器单盘摩擦离合器 单盘

20、摩擦离合器结构简单，单盘摩擦离合器结构简单，散热性好，但径向尺寸大，而且散热性好，但径向尺寸大，而且传递的转矩有限，多用于转矩在传递的转矩有限，多用于转矩在2000Nm以下的轻型机械。以下的轻型机械。 多盘摩擦离合器由于摩擦多盘摩擦离合器由于摩擦接合面较多，因而能传递较大接合面较多，因而能传递较大的转矩，接合和分离过程较平的转矩，接合和分离过程较平稳，但结构复杂，轴向尺寸较稳，但结构复杂，轴向尺寸较大，成本较高。在机床、汽车大，成本较高。在机床、汽车及摩托车等机械中应用广泛。及摩托车等机械中应用广泛。2.多盘摩擦离合器多盘摩擦离合器 3.与牙嵌离合器相比，摩擦离合与牙嵌离合器相比，摩擦离合器具

21、有如下优点：器具有如下优点：在任何不同转速两轴都可接合；在任何不同转速两轴都可接合； 过载时摩擦面间将发生打滑，可以防止损坏其他零件；过载时摩擦面间将发生打滑，可以防止损坏其他零件； 接合平稳，冲击和振动较小。接合平稳，冲击和振动较小。 13.4.1 制动器的组成和类型制动器的组成和类型 13.4 制动器制动器 1.制动器的组成制动器的组成 制动器由制动器由制动架、制动元件和驱动装置制动架、制动元件和驱动装置三部分组成。制三部分组成。制动架是制动器其他部分安装和支承的基础。制动元件是产生动架是制动器其他部分安装和支承的基础。制动元件是产生制动力矩执行制动的元件。驱动装置则是将作用于制动器的制动

22、力矩执行制动的元件。驱动装置则是将作用于制动器的驱动力放大并传递给制动元件以实现紧闸或松闸的装置。驱动力放大并传递给制动元件以实现紧闸或松闸的装置。2.制动器的类型制动器的类型 按制动零件的结构特征可分为按制动零件的结构特征可分为 块式、带式、盘式制动器以块式、带式、盘式制动器以及磁涡流制动器、磁粉制动器等；及磁涡流制动器、磁粉制动器等； 按工作状态可分为按工作状态可分为 常闭式和常开式制动器常闭式和常开式制动器 。13.4.2 瓦块式制动器瓦块式制动器 瓦块式制动器是靠制动块与制动轮之间的摩擦力来实瓦块式制动器是靠制动块与制动轮之间的摩擦力来实现制动的。通电时，电磁线圈现制动的。通电时，电磁线圈1的吸住衔铁的吸住衔铁2，再通过杠杆，再通过杠杆机构的作用使制动块机构的作用使制动块5松开，机械便能自由运转。断开电路，松开，机械便能自由运转。断开电路，电磁线圈释放衔铁电磁线圈释放衔铁2，在弹簧，在弹簧4的作用下，通过杠杆使制动的作用下，通过杠杆使制动块块5抱紧制动轮抱紧制动轮6实现制动。实现制动。 瓦块常用金属（铸铁、瓦块常用金属（铸铁、钢、铜）或非金属（碳、玻钢、铜）或非金属（碳、玻璃）纤维与铁粉、石墨等材璃）纤维与铁粉、石墨等材料压制而成。料压制而成。 常用于大型绞车，起重常用于大型绞车，起重机等设备中。机等设备中。13.4.3 内张蹄式制动器内张蹄式制动器