机械基础 第3版 课件第四章　联轴器、离合器、制动器和弹簧

第四章联轴器、离合器、制动器和弹簧【学习目标】1．掌握联轴器的功用、类型、特点及应用。2．了解离合器的功用、类型、特点及应用。3．了解制动器功用、类型、特点及应用。4.了解弹簧的功用、类型、特点及应用

一、联轴器

联轴器是用来连接两根轴，使其一同回转，并传递转矩和运动的机械装置，该装置在机器运转过程中两轴不能分离，只有在机器停车后，通过拆卸方法才可将两轴分离。联轴器种类一般符号刚性联轴器挠性联轴器安全联轴器弹性联轴器万向联轴器图形符号联轴器也可用作安全装置联轴器可分为刚性联轴器、挠性联轴器和安全联轴器三大类。其中挠性联轴器又分为无弹性元件挠性联轴器和弹性元件联轴器

1．刚性联轴器

刚性联轴器不能补偿两轴间的相对位移，适用于载荷平稳、转速不高、两轴对中性较高的场合。常见的刚性联轴器有凸缘联轴器和套筒联轴器广泛用于低速、大转矩、载荷平稳、短而刚性好的轴的连接。（1）凸缘联轴器

凸缘对中剖分环对中（2）套筒联轴器常用于两轴直径较小、两轴对中性精度高、工作平稳的场合2．挠性联轴器挠性联轴器能补偿两轴间的相对位移

（1）齿式联轴器

无弹性元件挠性联轴器,齿式联轴器的优点是转速高(可达3500r／min)，能传递很大的转矩(可达106N·m)，并能补偿较大的综合位移，工作可靠，对安装精度要求不高。缺点是质量大，制造较困难，成本高，因此，多用在重型机械中

（2）滑块联轴器

滑块联轴器属无弹性元件挠性联轴器，结构简单，径向尺寸小，但耐冲击性差，易磨损。转速较高时，由于十字滑块的偏心，工作时会产生较大的离心惯性力，给轴和轴承带来附加载荷。因此，滑块联轴器适用于刚性大、转速低、冲击小的场合

（3）万向联轴器

万向联轴器属无弹性元件挠性联轴器

万向联轴器主要用于两轴相交的传动，两轴的交角最大可达35°～45°。用万向联轴器连接的两相交轴，主动轴回转一周，从动轴也回转一周，但两轴的瞬时角速度不相等的。万向联轴器成对使用使用中必须使中间连接轴的两端叉面位于同一平面内，且主、从动轴与中间连接轴的两个夹角α必须相等

（4）弹性套柱销联轴器

弹性套柱销联轴器属于有弹性元件的挠性联轴器弹性套柱销联轴器通常应用于传递小转矩、高转速、启动频繁和回转方向须经常改变的机械设备中

（5）弹性柱销联轴器

弹性柱销联轴器可允许较大的轴向窜动，但径向位移和偏角位移的补偿量不大3．安全联轴器安全联轴器是具有过载保护功能的联轴器，当机器过载或受冲击时，联轴器中的连接件自动断开，中断两轴间联系，避免重要零部件受到损坏二、离合器离合器是连接两轴或轴与轴上零件，具有随时接合和分离功能的机械装置。按控制方式不同，离合器可分为操纵离合器和自控离合器两大类。操纵离合器又有机械离合器、电磁离合器、液压离合器和气压离合器四种。自控离合器又有超越离合器、离心离合器和安全离合器三种1．操纵离合器操纵离合器是通过操纵结合元件，实现接合和分离功能的离合器。（1）牙嵌离合器牙嵌离合器也称侧齿式离合器

侧齿齿廓的形状有三角形、梯形、锯齿形和方形

其中梯形的强度高，能传递较大的转矩，能自动补偿齿的磨损与间隙，冲击少，应用较广；锯齿形的强度也较高，但只能传递单向转矩，常用于特定的工作场合；矩形的优点是无轴向分力但不便于接合与分离，磨损后也无法补偿，使用较少。牙嵌离合器结构简单，外廓尺寸小，两轴接合后不会发生相对移动，但接合时有冲击，只能在低速或停车时接合，否则凸牙容易损坏。（2）片式离合器用圆环面的端平面组成摩擦副的离合器称为片式离合器，它是利用接触面间产生的摩擦力来传递转矩的，有单片离合器、双片离合器和多片离合器。单片式离合器（圆盘离合器）多片离合器的结构

摩擦离合器在任何不同转速条件下，两轴都可以随时地分离或接合，摩擦面之间的接合平稳，冲击和振动很小；过载时摩擦面之间打滑，可防止其它零件的损坏。多片离合器承载能力大，应用广泛

摩擦片2．自控离合器自控离合器是指主动部分或从动部分某些性能参数变化时，接合元件具有自动结合和分离功能的离合器，其中最常用的是超越离合器。超越离合器是通过主、从动部分的速度变化或旋转方向的变化，具有离合功能的离合器

（1）单向超越离合器

（2）双向超越离合器

（3）棘轮单向超越离合器

双向超越离合器棘轮单向超越离合器三、制动器

1．概述制动器是具有使运动部件或运动机械减速、停止或保持停止状态等功能的装置。制动器按工作状态，可以分为常闭式和常开式。常闭式是在驱动部件停止工作时具有制动功能，机构需要动转时，驱动部件工作；常开式则相反。制动器还可以按摩擦方式、驱动方式、工作介质、冷却方式等进行分类，有多种制动器。其中常见的摩擦类制动有锥形制动器、带状制动器和蹄鼓制动器。制动器一般设置在机构中转速较高的轴上(转矩小)，以减小制动器的尺寸2．常用制动器（1）圆锥制动器圆锥制动器属常开式制动器，一般应用在转矩较小的机构的制动（2）带式制动器

带式制动器属常开式制动器，结构简单，制动效果好，容易调节，但磨损不均匀，散热不良。（3）鼓式制动器

鼓式制动器一般采用常闭式结构，制动效果好，广泛应用于汽车等场合四、弹簧弹簧是一种通过变形储存或释放能量的机械零件（或装置），一般用弹簧钢制成，广泛用于汽车、航天航空、军事领域、仪器仪表及家用产品。1.弹簧的功用（1）缓冲吸震。（2）控制构件的位置和运动。（3）传能输能。（4）测量载荷。2.弹簧的种类、特点及应用按弹簧的形状不同，弹簧可分为螺旋弹簧、钢板弹簧、平面涡卷弹簧、碟形弹簧、环形弹簧等。按弹簧承受载荷的性质不同，弹簧可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧等。按载荷与变形之间的特性关系，弹簧可分为线性弹簧和非线性弹簧等。类型承载形式图形特点及应用圆柱螺旋弹簧拉伸刚度稳定，结构简单、制造方便，承受轴向拉力，被拉伸后产生弹性力，用于各种需要拉伸回位的场合，如弹簧秤、机械夹具等。压缩刚度稳定，结构简单、制造方便，承受轴向压力，被压缩后产生弹性力，用于各类机械、汽车等领域，如减震系统、模具等。扭转承受扭矩，产生扭转弹性力，一般用于压紧、储能或传递转矩，如钟表、玩具等。类型承载形式图形特点及应用碟形弹簧压缩a)单片b)多片用恒定厚度的材料制造成圆锥、圆台形状的压缩弹簧，具有较大的承载能力和良好的缓冲性能，常用于重型机械、航空航天等领域的缓冲和减震。图a为单片，图b为多片堆叠组合使用情况环形弹簧压缩

1-内环，2-外环由内、外圆环组成的弹簧，具有压缩弹簧功能，有很强的缓冲和吸震能力，用于机车车辆、锻压机械和飞机起落架等需要承受较大载荷的场合平面涡卷弹簧扭转由平直带材或矩形截面的材料卷绕成旋涡状的弹簧，结构简单，制作方便，储能能力强，广泛应用于高效储能和复位装置、平衡装置中；如台式钻床钻头钻自动回升装置、钟表中的扭簧等钢板弹簧弯曲由单片或多片等截面或变截面板材制成的弹簧，结构简单、工作可靠，成本低廉，维修方便、刚性大、承载能力强，具有良好的耐腐蚀性和耐疲劳性，广泛用于汽车、拖拉机、铁路车辆的悬挂装置弹簧除了采用弹簧钢制成外，还有不锈钢弹簧、铜合金弹簧、橡胶弹簧、空气弹簧（俗称气囊）等。弹簧钢弹簧具有较高的强度和弹性极限，应用广泛；不锈钢弹簧具有耐腐蚀性能，适用于恶劣环境；铜合金弹簧则具有良好的导电性和导热性；橡胶弹簧具有良好的弹性和减震性能，且重量较轻；空气弹簧是以空气为弹性介质的弹簧，质量小，寿命长且具有良好的减振性。思考与练习1．联轴器和离合器在功用上有什么区别?2．凸缘联轴器适用于什么工作场合?有什么优缺点?3．什么是万向联轴器?应用于什么场合?什么情