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第十三章联轴器离合器制动器§13.1联轴器的类型及应用§13.2离合器的类型及应用§13.3制动器的类型及应用§13.4联轴器、离合器及制动器的使用与维护引言：联轴器和离合器通常用来联接两轴并在其间传递运动和转矩。有时也可以作为一种安全装置用来防止被联接件承受过大的载荷，起到过载保护的作用。用联轴器联接轴时只有在机器停止运转，经过拆卸后才能使两轴分离。而离合器联接的两轴可在机器工作中方便地实现分离与接合。制动器则是用来降低机械的运转速度或迫使机械停止运转的部件。联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响，往往存在着某种程度的相对位移与偏斜。因此，设计联轴器时要从结构上采取各种不同的措施，使联轴器具有补偿各种偏移量的性能。联轴器、离合器、和制动器都是常用构件，大多已经标准化了。联轴器用来把两轴联接在一起，以传递运动与转矩，机器停止运转后才能接合或分离的一种装置。离合器在机器运转过程中，可使两轴随时接合或分离的一种装置。它可用来操纵机器传动系统的断续，以便进行变速及换向等。制动器用来降低机械的运转速度或迫使机械停止运转的部件§13.1联轴器的类型及应用联轴器用来把两轴联接在一起，以传递运动与转矩，机器停止运转后才能接合或分离的一种装置。一、联轴器的类型联轴器所联接的两轴，由于制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移。这就要求设计联轴器时，要从结构上采取各种不同的措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。xyxy轴向位移x径向位移y角位移综合位移x、y、xyá被联接两轴间的各种相对位移无补偿能力，故对两轴对中性的要求高。当两轴有相对位移时，会在结构内引起附加载荷。这类联轴器的结构比较简单。联轴器的分类固定式联轴器可移式联轴器刚性可移式联轴器：利用联轴器工作零件间的间隙和结构特性来补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。弹性可移式联轴器：利用联轴器中的弹性元件的变形，来补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。对被联接两轴间的各种相对位移有补偿能力，进一步分为：根据联轴器补偿两轴偏移能力的不同，联轴器分为两类：刚性联轴器和挠性联轴器。联轴器的分类：机械式联轴器联轴器电磁式联轴器其中以机械式联轴器最为常用。二、固定式联轴器1、凸缘联轴器：图示。凸缘联轴器:上图靠预紧普通螺栓在凸缘边接触表面产生的摩擦力传递力矩;下图用铰制孔螺栓对中,靠螺杆承受挤压与剪切传递力矩用普通螺栓联接；图12-2b，用铰制孔螺栓联接凸缘联轴器凸缘联轴器套筒联轴器2、套筒联轴器它由套筒和连接零件所组成，是由套筒和连接零件将两根轴刚性地固定在一起。这种联轴器结构简单，径向尺寸小，传递的转矩较小，不能缓冲和吸振，被连接的两轴必须严格对中；拆装不够方便，安装时轴需作轴向移动。常用于机床的传动系统中。3、夹壳式联轴器夹壳式联轴器是由两个半圆筒形的夹壳及联结它们的螺栓所组成，如图所示。靠夹壳与轴之间的摩擦力或键来传递转矩。主要用于低速、工作平稳的场合。夹壳联轴器三、可移式联轴器1、十字滑块联轴器如图——可补偿轴线高度Y方向和角度的误差，它由两个半联轴器1、3与十字滑块2组成。十字滑块2两侧互相垂直的凸榫分别与两个半联轴器的凹槽组成移动副。联轴器工作时，十字滑块随两轴转动，同时又相对于两轴移动以补偿两轴的径向位移。这种联轴器径向补偿能力较大（d为轴的直径），同时也有少量的角度和轴向补偿能力。由于十字滑块偏心回转会产生离心力，滑块滑动为往复运动，所以不宜用于高速场合。十字滑块联轴器2、弹性套柱销式联轴器如图所示，这种联轴器可补偿两种轴线的X、Y和综合误差的影响。在结构上与凸缘联轴器相似,只是用套有橡胶弹性套的注销代替了联结螺栓。弹性套柱销连轴器制造容易,装拆方便,成本较低,但弹性套易磨损,寿命较短。它适于载荷平稳,正反转或启动频繁、转速高的中小功率的两轴联结。弹性套柱销联轴器3、弹性柱销联轴器如图所示，弹性柱销将两个半联轴器连接起来。为防止柱销脱落,两侧装有挡板。这种联轴器与弹性套柱销连轴器相比,结构简单,制造安装方便,寿命长,使用于轴向窜动较大,正反转或启动频繁,转速较高的场合。由于尼龙柱销对温度较敏感,故工作温度限制在-20℃—70℃的范围内。弹性柱销联轴器4、轮胎联轴器如图所示，轮胎联轴器是由橡胶或橡胶织物制成轮胎形的弹性元件,通过压板与螺栓和两半联轴器相联,两半联轴器与两轴相连。这种联轴器因具有橡胶轮胎弹性元件,能缓冲吸振。故适用于潮湿多尘,冲击大、启动频繁及经常正反转的场合。轮胎联轴器齿式联轴器齿式联轴器滑块联轴器万向联轴器结构运动演示结构工程案例实物滚子链联轴器梅花形弹性联轴器轮胎联轴器膜片联轴器星形弹性联轴器四、联轴器的选择1、类型选择（1）两轴对中情况严格对中--------固定式联轴器不能保证严格对中或工作时会发生位移-------可移式联轴器弹性联轴器（2）载荷情况载荷平稳或变动不大-----------刚性联轴器经常起动制动或载荷变化大---------弹性联轴器（3）速度情况工作转速联轴器许用转速低速----------刚性联轴器高速----------弹性联轴器（4）环境情况环境温度低（-20°c）或高（45°c)不宜选用具有橡胶或尼龙作弹性元件的联轴器；考虑安装尺寸。2、尺寸选择据被联接轴的直径，转速，计算转矩选择。五、联轴器的标注§13.1离合器的类型及应用作用：离合器用来联接两根轴，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。离合器一般由主动部分、从动部分、接合部分、操纵部分等组成。主动部分与主动轴固定联接，主动部分还常用于安装接合元件（或一部分）。从动部分有的与从动轴固定联接，有的可以相对于从动轴作轴向移动并与操纵部分相联，从动部分上安装有接合元件（或一部分）。操纵部分控制接合元件的接合与分离，以实现两轴间转动和转矩的传递或中断。一、离合器的分类按其工作原理可分为啮合式：利用牙齿啮合传递转矩，可保证两轴同步运转，但只能在低速或停车时进行离合摩擦式：利用工作表面的摩擦传递扭矩，能在任何转速下离合，有过载保护但不能保证两轴同步运转按离合控制方法不同，可分为操纵式和自动式两类；按操纵方式分有机械操纵式、电磁操纵式、液压操纵式和气压操纵式等；可自动离合的离合器有超越离合器、离心离合器和安全离合器等，它们能在特定条件下，自动地接合或分离。对离合器的基本要求分离、接合迅速，平稳无冲击，分离彻底，动作准确可靠；结构简单，重量轻，惯性小，外形尺寸小，工作安全，效率高；接合元件耐磨性好，使用寿命长，散热条件好；操纵方便省力，制造容易，调整维修方便。二、牙嵌式离合器牙嵌式离合器的结构如图所示，它是由两个端面带牙的半离合器组成。主动半离合器用平键与主动轴联接，从动半离合器用导向键(或花键)与从动轴联接。主动半离合器上安装有对中环，以保证两个半离合器对中。操纵时，通过操纵杆移动滑环，使两个半离合器的牙面嵌入（接合）或分开（分离）。牙嵌式离合器常用的牙形有：矩形、梯形和锯齿形等（1）矩形齿：特点是齿的强度低，磨损后无法补偿，难于接合，只能用静止状态下手动离合的场合。（2）梯形齿：特点牙的强度高，承载能力大，能自行补偿磨损产生的间隙，并且接合与分离方便，但啮合齿间的轴向力有使其自行分离的可能。这种牙形的离合器应用广泛。（3）锯齿形：特点牙的强度高，承载能力最大，但仅能单向工作，反向工作时齿面间会产生很大的轴向力使离合器自行分离而不能正常工作。牙嵌式离合器的特点是结构简、尺寸紧凑、工作可靠、承载能力大、传动准确，但在运转时接合有冲击，容易打坏牙，所以一般离合操作只在低速或静止状况下进行。三、摩擦离合器摩擦式离合器是靠接合元件间产生的摩擦力来传递转矩的。接合元件所受的正压力F调整确定后，接合元件之间的最大摩擦力随之确定，离合器的承载能力转矩Tmax也随之确定。离合器正常工作时所传递的转矩T应小于或等于Tmax。当（过载）时，接合元件间产生打滑，保护传动系统中的零件不致损坏。打滑时，接合元件磨损严重，摩擦消耗的功转变为热量使离合器温度升高，较高的温升和较大的磨损将影响到离合器的正常工作。摩擦式离合器可在任何转速下实现两轴的接合或分离；接合过程平稳，冲击振动较小；有过载保护作用。但尺寸较大，在接合或分离过程中要产生滑动摩擦，故发热量大，磨损较大。摩擦离合器1、单盘摩擦离合器2、多片摩擦离合器摩擦盘可与轴一起转动，并可在轴向力推动下沿轴向移动。内摩擦盘6以其凹槽与套筒4上的凸齿相配合，故内摩擦盘可与轴3一起转动并可沿轴向移动。内、外摩擦盘相间安装。另外，在套筒4上开有三个纵向槽，其中安置可绕销轴转动的曲臂杠杆8。当滑环7向左移动时，通过曲臂杠杆8、压板9使两组摩擦盘压紧，离合器即处于接合状态。若滑块向右移动时，摩擦盘被松开，离合器即分离。多盘式摩擦离合器传递转矩的大小，随接合面数量的增加而增大，但接合面数量太多时，会影响离合器的灵活性，所以一般接合面数据量不大于25～30。多盘式摩擦离合器的优点是：两轴能在任何转速下接合；接合与分离过程平稳；过载时会发生打滑；适用载荷范围大。其缺点是：结构复杂，成本较高，产生滑动时两轴不能同步转动。图示为多片式摩擦离合器。图中主动轴1与外壳2相联接，从动轴3与套筒4相联接。外壳的内缘开有纵向槽，外摩擦盘5以其凸齿插入外壳的纵向槽中，因此外3、电磁摩擦离合器4、磁粉离合器磁粉离合器的工作原理如图所示，主动轴与轮芯1固定联接，在轮芯外缘的槽内绕有环形激磁线圈2，从动外轮鼓4与轮芯间形成的气隙中填入了导磁率高的铁粉混合物3。当线圈通电时，将形成一个经主动壳体、间隙、环形从动件中而闭合的磁通，铁粉被磁场化形成磁粉链。当主动件旋转时，由于磁粉的剪切阻力带动外鼓轮从而传递转矩。当断电时，铁粉处于自由松散状态，离合器即被分离。磁粉离合器的主要特点有：（1）励磁电流I与转矩T间呈线性关系，所以转矩控制方便、精度高，调节范围宽；（2）可实现恒张力控制，为一些有特殊要求的场合提供恒张力；（3）过载时磁粉层打滑，可以起到过载保护作用；（4）可用作制动器。四、定向离合器定向离合器只能传递单向转矩，反向时能自动分离。锯齿形牙嵌离合器就是一种定向离合器，它只能单方向传递转矩，反向时会自动分离。图12-14所示为摩擦式定向离合器，它主要是由星轮1、外圈2、弹簧顶杆4和滚柱3组成。弹簧的作用是将滚柱压向星轮的楔形槽内，使滚柱与星轮、外圈相接触。设离合器以图示转向转动，当外圈的转速大于内圈时，由于摩擦力的作用使滚柱滑出楔形槽，这时离合器呈分离状态；当外圈转速小于内圈时，或外圈反转时，由于摩擦力和弹簧的共同作用，使滚柱滑入楔形槽内，这时离合器呈闭合状态。因此这种离合器也称为超越离合器。五、安全离合器如图所示，采用弹簧自动压紧，当离合器接合面上产生的作用力的轴向分量超过压紧力时，离合器产生分离。起到安全保护作用。安全离合器：具有过载保护作用。（1）牙嵌式安全离合器：当转矩超过限定值时，接合牙伤的轴向力克服弹簧压紧力和摩擦阻力而使离合器分离。（2）摩擦式安全离合器：无操纵结构，用弹簧力将摩擦片压紧。过载时，摩擦片打滑。§13.3制动器的类型及应用一、制动器的类型、特点1、特点制动器是利用摩擦力矩来实现制动的。如果把制动器的从动部分固定起来，就构成了一制动器，接合时就起制动作用。制动器应满足的基本要求是：能产生足够大的制动力矩，制动平稳、可靠，操纵灵活、方便，散热好，体积小，有较高的耐磨小，制动器应满足的基本要求是：能产生足够的制动力（矩）、制动平稳可靠、操纵灵活、散热好、体积小、足够的寿命、结构简单、维修方便等。2、类型按照制动零件的结构特征分：有带式、块式、盘式等型式的制动器。按机构不工作时制动零件所处状态分：有常闭式和常开式两种制动器；前者经常处于紧闸状态，要加外力才能解除制动作用，例如提升机构中的制动器；后者经常处于松闸状态，必须施加外力才能实现制动，例如多数车辆中的制动器。按照控制方式分：自动式和操纵式