《机械设计基础》教案-第十七章 联轴器、离合器和制动器

授课题目：第12章联轴器、离合器和制动器12.1联轴器12.2离合器12.3制动器授课方式（请打√）理论课√讨论课□实验课□习题课□其他□课时安排2教学大纲要求：了解常用各种联轴器、离合器和制动器的工作原理及工作特性；掌握常用各种联轴器、离合器和制动器的的适用场合及选用。教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：了解常用各种联轴器、离合器和制动器的工作原理及工作特性；掌握常用各种联轴器、离合器和制动器的的适用场合及选用教学重点及难点：常用各种联轴器、离合器和制动器的的适用场合及选用作业、讨论题、思考题：判断题和选择题课后总结分析：常用各种联轴器、离合器和制动器的的适用场合及选用教学内容备注第17章联轴器、离合器和制动器功用：主要用来联接两轴(有时也可联接轴与其他回转零件),使其一同转动并传递运动和动力。两者区别：两轴用联轴器联接，机器运转时不能分离，只有在机器停车并将联接拆开后，两轴才能分离；用离合器联接，则可在机械运转中随时分离或接合。17.1联轴器17.1.1普通联轴器的分类如下：刚性弹性固定式——套筒联轴器、凸缘联轴器可移动式——滑块联轴器、齿式联轴器、万向联轴器金属弹性元件——蛇形弹簧联轴器非金属弹性元件——尼龙柱销联轴器、弹性套柱销联轴器套筒联轴器套筒联轴器1．刚性联轴器这类联轴器有套筒式、夹壳式和凸缘式等。这类联轴器按对中方式不同又可分为两种结构形式：（1）如图17—1a所示，两半联轴器用铰制孔用螺栓对中并实现联接。此种联轴器装拆较方便，且能传递较大转矩。（2）如图17—1b所示是有对中榫的凸缘联轴器，靠一个半联轴器的凸肩与另一个半联轴器上的凹槽相配合而对中，用普通螺栓实现联接，依靠接合面间的摩擦力传递转矩，对中精度高。装拆时，轴必须作轴向移动。(a)(b)图17—1凸缘联轴器常用材料：为灰铸铁、中碳钢及铸钢。特点：凸缘联轴器结构简单，价格低廉，能传递较大的转矩，但不能补偿两轴线的相对位移，也不能缓冲减振，故只适用于联接的两轴能严格对中、载荷平稳的场合。2．挠性联轴器（1）无弹性元件的挠性联轴器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。1）滑块联轴器(a)(b)图17—2滑块联轴器常用材料：中碳钢，并需进行表面淬火处理，这种联轴器结构简单，径向尺寸小，主要用于两轴径向位移较大、无冲击及低速场合。2）十字轴式万向联轴器联轴器的两轴线能成任意角度α，而且在机器运转时，夹角发生改变仍可正常传动。但α角越大，传动效率越低，所以一般α最大不超过35～45°。图17—3十字轴式万向联轴器缺点：当主动轴角速度为常数时，从动轴的角速度并不是常数，而是在一定范围内变化。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α相等（图17—4），这样才能使主、从动轴同步转动，避免动载荷的产生。图17—4双万向联轴器的安装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、组合机床等机械的传动系统中。小型十字轴式万向联轴器已标准化，设计时可按标准选用。（2）有弹性元件的挠性联轴器1）弹性套柱销联轴器材料：天然橡胶或合成橡胶，这种联轴器的工作温度须在–20～＋70°范围内。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、由电动机驱动的各种中小功率传动轴系中。图17—5弹性套柱销联轴器2）弹性柱销联轴器具有补偿两轴相对位移和缓冲的性能。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–20～＋70°范围内。图17—6弹性柱销联轴器与弹性套柱销联轴器相比，弹性柱销联轴器结构更为简单，便于制造维修，耐久性好。适用于联接起动及换向频繁的传递转矩较大的中、低速轴系中。171．联轴器的类型选择应考虑以下因素：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2）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。2．联轴器的型号选择按下式计算其计算转矩。Tc＝KT式中Tc——轴的计算转矩（Nm）；K——工作情况系数，见表12—1；T——轴的名义转矩（Nm）。根据计算转矩Tc、轴的转速n和轴端直径d查阅有关手册，选择适当型号的联轴器。选择时应满足：1）计算转矩Tc不超过联轴器的公称转矩Tn，即Tc≤Tn；2）转速n不超过联轴器的许用转速[n]，即n≤[n]；3）轴端直径不超过联轴器的孔径范围。17.1.3联轴器的安装与维护总的原则;严格按照图纸要求进行装配.17.2离合器17.2.1离合器的类型、特点和应用根据工作原理不同，又可将离合器分为嵌合式离合器和摩擦式离合器。1．牙嵌式离合器牙嵌式离合器常用的牙形有：三角形、梯形、矩形和锯齿形，梯形牙应用较广，其强度高，传递转矩大，能自动补偿牙面磨损所产生的间隙，同时由于嵌合牙间有轴向分力，故便于分离；三角形牙只能传递中、小转矩；矩形牙不便于离合，且磨损后无法补偿；锯齿形牙只能传递单向转矩。牙嵌离合器的主要失效形式:牙面的磨损和牙根折断材料:常用低碳钢渗碳淬火或中碳钢表面淬火处理，硬度应分别达到52～62HRC和48～52HRC。不重要的和在静止时接合的离合器可用铸铁。2．圆盘摩擦片离合器单片式摩擦离合器:结构简单，但径向尺寸较大，只能传递不大的转矩。多片式摩擦离合器: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25～30。3．超越离合器常用的有棘轮超越离合器和滚柱式超越离合器。棘轮超越离合器（图5—9）结构简单，对制造精度要求低，在速度较低的传动中应用广泛。17.2.2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，接合柔和平稳。要做到这些要求，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；2）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；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。5）离合器在使用一段时间后，必须对其分离间隙进行调整。另外还要经常清洗离合器的油污，以保证离合器正常的工作。17.3制动器17.3.1制动器的类型按照构造特征，常用制动器分类如下：制动器制动器（常开、常闭式）外抱块式制动器内张蹄式制动器带式制动器盘式制动器简单带式、差动带式、综合带式制动器双蹄式、多蹄式制动器长行程块式、短行程块式制动器钳盘式全盘式锥盘式固定钳式、浮动钳制动器单盘式、多盘式、载荷自制盘式制动器锥盘式、载荷自制锥盘式制动器17.3.2常用制动器的性能比较1．带式制动器带式制动器的结构简单、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矩较大而要求紧凑的制动场合。如用于移动式起重机中。2．短行程电磁铁制动器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。3．内张蹄式制动器这种制动器结构紧凑，散热性好，密封容易。多用于安装