机械设计基础（3D版）课件 第14章 联轴器和离合器

第14章联轴器和离合器机械设计基础（3D版）联轴器14.1目录contents离合器14.2总论联轴器：将两轴连接在一起，机器运转时两轴不能分离，只有在机器停车时才可将两轴分离的装置。离合器：机器运转时可使两轴随时接合或分离的装置，可控制机器的起动、停车、变速及传动轴的同步、超越及安全保护等。

联轴器离合器§1联轴器一、联轴器种类和特性联轴器所连接的两根轴，由于制造、安装等原因，常产生相对位移。这就要求联轴器在结构上具有补偿一定范围偏移量的能力。§1联轴器一、联轴器种类和特性刚性联轴器：刚性联轴器的零件是刚性的，所以在传递载荷时无法补偿两轴间的相对位移，不能缓和冲击和吸收振动；优点是结构简单，价格低廉。结构特点与性能组成零件均为刚性结构，无弹性元件无法补偿两轴间的径向、角向或轴向位移不具备缓和冲击和吸收振动的能力优势：结构简单紧凑，制造容易，价格低廉常用类型凸缘式联轴器套筒式联轴器夹壳式联轴器§1联轴器一、联轴器种类和特性刚性联轴器——凸缘联轴器铰制孔用螺栓连接：通过螺栓杆与孔壁承受挤压传递转矩。普通螺栓连接：靠半联轴器上的凸肩与另一个半联轴器上的凹槽相配合而对中，通过半联轴器接合面的摩擦力矩来传递转矩。适用场合：转速低，无冲击，轴的刚性大，对中性好的场合。§1联轴器一、联轴器种类和特性刚性联轴器——套筒联轴器组成：套筒、键、紧定螺钉等。原理：通过套筒将两轴连接成一体，套筒与轴之间可以通过键连接传递转矩，紧定螺钉被用作套筒与轴的轴向固定。适用场合：适用于低速、轻载、工作平稳的场合。§1联轴器一、联轴器种类和特性刚性联轴器——夹壳联轴器组成：两个半筒形夹壳和连接螺栓组成。原理：中小型尺寸的夹壳联轴器主要依靠夹壳与轴之间的摩擦力来传递转矩，而大尺寸的夹壳联轴器主要由键传递转矩。适用场合：夹壳联轴器主要用于低速传动，外缘速度v≤5m/s。§1联轴器一、联轴器种类和特性挠性联轴器挠性联轴器（有补偿能力）滑块联轴器万向联轴器齿式联轴器链条联轴器无弹性元件挠性联轴器（不能缓冲减振）弹性柱销联轴器轮胎式联轴器弹性套柱销联轴器有弹性元件挠性联轴器（缓冲减振）膜片联轴器§1联轴器一、联轴器种类和特性挠性联轴器——无弹性元件挠性联轴器——滑块联轴器组成：由两个在端面上开有较宽沟槽的半联轴器1、3和一个方形滑块2所组成。适用场合：低速、无冲击的场合。§1联轴器一、联轴器种类和特性挠性联轴器——无弹性元件挠性联轴器——齿式联轴器组成：由两个带有内齿的外套筒1和两个带有外齿的内套筒2组成。原理：两个内套筒分别用键与轴连接，两个外套筒用螺栓5连成一体，内套简与外套筒依靠齿轮间的啮合传递转矩。适用场合：转速较高，且因为是多齿同时啮合，故工作可靠，承载能力大，但制造成本高。一般多用于起动频繁，经常正反转的重型机械中。§1联轴器一、联轴器种类和特性挠性联轴器——无弹性元件挠性联轴器——万向联轴器组成：以十字轴为中间件，十字轴的四端用铰链分别与轴1、2上的叉形接头相连。原理：当一轴的位置固定时，另一轴可以在任意方向偏斜α角，角位移α可达40°~45°。适用场合：结构紧凑、维护方便，广泛应用于汽车、多头钻床等机器的传动系统中。§1联轴器一、联轴器种类和特性挠性联轴器——无弹性元件挠性联轴器——链条联轴器组成：利用一条公用的双排链条2同时与两个齿数相同的并列链轮啮合来实现两个半联轴器1与4的连接。特点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便，并具有一定的补偿性能和缓冲性能。适用场合：因链条的套筒与其相配件间存在间隙，不宜用于逆向传动、起动频繁或立轴传动。同时由于受离心力影响也不宜用于高速传动。§1联轴器一、联轴器种类和特性挠性联轴器——有弹性元件挠性联轴器——弹性套柱销联轴器组成：半联轴器与轴的配合孔可制成锥形或圆柱形，装弹性套的半联轴器通常与从动轴相联接。特点：弹性套材料常用耐油橡胶，可缓冲减振，并做成截面形状如图中网状剖面线部分所示，以提高其弹性。适用场合：常用来联接载荷较平稳，需正反转或频繁起动，传递中小转矩的高、中速轴。§1联轴器一、联轴器种类和特性挠性联轴器——有弹性元件挠性联轴器——弹性柱销联轴器组成：弹性元件为尼龙材料的柱销，它用柱销代替弹性套柱销，将柱销置于两个半联轴器凸缘的孔中，以实现两轴的连接。特点：传递转矩的能力大，结构更为简单，制造容易，更换方便，而且柱销的耐磨性好。适用场合：适应于速度适中、有正反转或起动频繁、对缓冲要求不高的场合。§1联轴器一、联轴器种类和特性挠性联轴器——有弹性元件挠性联轴器——轮胎式联轴器组成：用橡胶或橡胶织物制成轮胎状的弹性元件1、两端用压板2及螺栓3分别压在两个半联轴器4上。特点：结构简单、工作可靠、具有良好的综合位移补偿能力和缓冲吸振的能力。适用场合：启动频繁、有冲击振动以及潮湿、多尘、相对位移较大的场合。缺点是径向尺寸较大，当转矩较大时，会因过大的扭转变形而产生附加的轴向载荷。§1联轴器一、联轴器种类和特性挠性联轴器——有弹性元件挠性联轴器——膜片联轴器组成：弹性元件为一定数量的很薄的多边环形（或圆环形）金属膜片叠合而成的膜片组，膜片上有沿圆周均布的若干个螺栓孔，用铰制孔用螺栓交错间隔与半联轴器相连接。特点：结构较简单、弹性元件的连接没有间隙，可补偿轴向、径向、角度偏差，免维护，无磨损，安全性高。适用场合：由于扭转弹性较低，缓冲减振性能差，适用于高温、高速场合。§1联轴器二、联轴器的选择核心原则：使联轴器的类型特性与机器的使用要求（载荷、转速、位移等）相匹配。01.类型选择中低速、对中精度高：选用刚性联轴器两轴有相对位移：选用挠性联轴器进行补偿轴线相交或夹角变化：选用万向联轴器高速、有冲击振动：选用有弹性元件的挠性联轴器重型机械、起动频繁：选用齿式联轴器02.尺寸型号选择参数查选标准型号根据计算转矩、轴的直径和转速，查阅机械设计手册或标准目录，选出合适的型号。关键部件强度验算必要时，需对联轴器的薄弱环节（如柱销、膜片、弹性套等）进行强度校核。§2离合器一、离合器种类和特性

离合器：用来连接两根轴，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。对离合器的基本要求：接合平稳，分离迅速而彻底；调节和修理方便；外廓尺寸小；质量小；耐磨性好和有足够的散热能力；操纵方便省力。摩擦式离合器嵌入式离合器工作原理离合控制方式自控式离合器操纵式离合器气压式离合器机械式离合器安全离合器离心离合器单向离合器液压式离合器电磁式离合器§2离合器一、离合器种类和特性操纵式离合器——牙嵌离合器组成及原理：由两个端面上有牙的半离合器组成。其中半离合器固定在主动轴上，另一个半离合器用导向平键与从动轴连接，利用操纵杆移动滑环使其做轴向移动，以实现离合器的分离与接合。特点：牙嵌离合器结构简单、尺寸紧凑、能传递较大的转矩。适用场合：接合时有冲击，只能在静止或低速时接合。§2离合器一、离合器种类和特性操纵式离合器——牙嵌离合器牙型：三角形、梯形、锯齿形和矩形四种。三角形齿：接合和分离容易，但齿的强度较弱，多用于传递小转矩。梯形齿：强度高，能传递较大的转矩，能自动补偿牙的磨损与间隙，从而减小冲击。锯齿形：只能传递单向转矩，反转时由于有较大的轴向分力，会迫使离合器自行分离。矩形齿：必须在齿与槽对准时方能接合，因而接合困难，且接合以后，齿与齿接触面间无轴向分力作用，所以分离也较困难。§2离合器一、离合器种类和特性操纵式离合器——摩擦式离合器组成及原理：摩擦盘3固定在主动轴1上，操纵滑环5可使圆盘4沿从动轴2移动，从而实现两盘的接合或分离。特点：接合较平稳，冲击和振动较小，可以在不停车或主从动轴转速差较大的情况下进行接合与分离。适用场合：多用于转矩在2000N·m以下的轻型机械中。§2离合器一、离合器种类和特性操纵式离合器——摩擦式离合器组成及原理：外摩擦盘5以其外齿插人主动轴1上的外鼓轮2内缘的纵向槽中，外摩擦盘5可与主动轴1一起转动，并可在轴向力推动下沿轴向移动。内摩擦盘6以其孔壁凹槽与从动轴3上的套筒4的凸齿相配合，内摩擦盘6可与从动轴3一起转动。特点：两轴能在任何转速下接合或分离，接合过程平稳，冲击振动小。适用场合：径向尺寸小而承载能力大、联接平稳、适用载荷范围大。§2离合器一、离合器种类和特性自控式离合器——安全离合器作用：当工作转矩超过机器允许的极限转矩时，连接件将发生脱开或打滑，从而使离合器自动停止传动，以保护机器中的重要零件不致损坏。原理：正常工作时，由于弹簧的推力使两盘的滚珠互相交错压紧，主动齿轮传来的转矩通过滚珠、从动盘、外套筒而传给从动轴。当转矩超过许用值时，弹簧被过大的轴向分力压缩，使从动盘向右移动，原来交错压紧的滚珠因被放松而相互滑过，此时主动齿轮空转，从动轴即停止转动。适用场合：由于滚珠表面会受到较严重的冲击与磨损，一般只用于传递较小转矩的装置中。§2离合器一、离合器种类和特性自控式离合器——单向离合器（定向离合器/超越离合器）原理：当爪轮为主动轮并顺时针方向转动时、滚柱将在摩擦力驱动下滚向空隙的收缩部分，并楔紧在爪轮和套筒之间，使套筒随爪轮一同顺时针方向转动，进入接合状态。但当爪轮反向转动时、滚柱滚到空隙的宽敞部分，处于分离状态。特点：只能传递单向转矩，可在机械中用来防止逆转及完成单向传动。适用场合：具有定向及超越作用，尺寸小，工作时无噪声，可实现高速中接合，因此常用于车辆、机床等机械中。§2离合器一、离合器种类和特性自控式离合器——离心离合器开式离心离合器工作原理：离合器静止或转速较低时，在两个弹簧3的