机械设计基础课件第19章联轴器和离合器

第十九章联轴器和离合器§19-0联轴器和离合器概述§19-1联轴器的种类和特性§19-2联轴器的选择§19-3离合器§19-4安全联轴器及安全离合器§19-5特殊功用及特殊结构的联轴器及离合器22机械设计基础[重点]1、典型联轴器的工作原理、性能、结构特点和类型选择；2、离合器的基本概念，典型结构，选用原则。[要求]1、掌握联轴器和离合器的功用和分类；2、掌握常用联轴器的结构特点、工作原理、使用场合及选用与计算方法；3、掌握常用离合器的结构、工作原理、性能特点和选择及计算方法；4、了解计算载荷和载荷系数。33机械设计基础§19-0联轴器和离合器概述联轴器：实现两轴的联接，并传递运动及转矩T。特点：两轴分离时，必须停机。联轴器和离合器是机械装置中常用的部件，它们主要用于联接轴与轴，以传递运动与转矩，也可用作安全装置。大致有以下类型：44机械设计基础离合器：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的断续，以便进行变速或换向；安全联轴器与离合器:机器工作时，若转矩超过规定值，即可自行断开或打滑，以保证机器中的主要零件不因过载而损坏；特殊功用的联轴器与离合器用于某些特殊要求处如：在一定的回转方向或达到一定转速时，联轴器或离合器即可自动接合或分离等；55机械设计基础联轴器的应用带式运输机传动装置用联轴器。球磨机用大型联轴器66机械设计基础•离合器的应用77机械设计基础联轴器——联接的两轴只有停车后经拆卸才能分离离合器——联接的两轴可在机器工作中方便地实现分离与接合二、区别三、应用可将整机分为部件，便于制造、装卸、运输。离合器还可操纵机器的启动、制动、换向和变速。联轴器和离合器种类很多，有些已经标准化，本章仅介绍常见的类型制动器——制动器功用时迫使近期停止运转。88机械设计基础制造及安装误差、变形、温度变化不能保证严格的对中19-1联轴器的种类和特性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。xyxy轴向位移x径向位移y角位移综合位移x、y、一、联轴器所联两轴的相对位移99机械设计基础二、联轴器类型1、刚性联轴器：适用于两轴能严格对中，并在工作中不发生相对位移的地方。2、挠性联轴器：适用于两轴有偏斜或工作中有相对位移的地方。挠性联轴器又可分为：1）无弹性元件：只起补偿偏移及位移作用，因无弹性元件无缓冲及减振作用可补偿偏移及位移具有缓冲减振功能2）有弹性元件：弹性元件通过变形1010机械设计基础刚性联轴器联轴器分类：弹性联轴器凸缘联轴器套筒联轴器夹壳式联轴器剪销式安全联轴器齿轮联轴器十字滑块联轴器万向联轴器簧片联轴器蛇形弹簧联轴器弹性套柱销联轴器弹性柱销联轴器梅花形弹性联轴器轮胎式联轴器刚性固定式要求两轴严格对中，工作时两轴不能移动。刚性可移式允许两轴有一定位移,靠运动副组成得动联接补偿轴的偏移。金属弹性元件联轴器靠金属弹性元件的变形补偿两轴的偏移非金属弹性元件联轴器利用非金属弹性元件的变形补偿轴的偏移。强度高，承载能力大,E大且稳定,受T影响小,但成本高。E变化范围大,阻尼效应好,重量轻,成本低,但强度低,承载能力小,寿命较短。1111机械设计基础1212机械设计基础刚性联轴器刚性联轴器凸缘联轴器套筒联轴器夹壳联轴器特点：结构简单，价格低无法补偿位移和偏斜，对两轴对中性要求高；无缓冲吸振能力。缺点：夹壳联轴器1313机械设计基础十字滑块联轴器滑块联轴器无弹性件挠性联轴器无弹性元件挠性联轴器万向联轴器齿式联轴器滚子链联轴器1、无缓冲及吸振能力2、有一定补偿位移能力该类联轴器共同特点：有弹性元件的挠性联轴器弹性联轴器有金属或非金属弹性元件可补偿偏移及位移具有缓冲减振功能有弹性元件：弹性元件通过变形弹性套柱销联轴器弹性柱销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1515机械设计基础选择119-2联轴器的选择大多数联轴器已经标准化或规格化，一般机械设计者的任务是选用联轴器，选用的基本步骤为：选择联轴器的类型计算联轴器的计算转矩进行必要的承载能力校核规定部件相应的安装精度协调轴孔直径校核最大转速确定联轴器的型号1616机械设计基础选择2１．选择联轴器的类型应全面了解工作载荷的大小和性质、转速高低、工作环境等，结合常用联轴器的性能、应用范围及使用场合选择联轴器的类型。低速、刚性大的短轴可选用刚性联轴器；低速、刚性小的长轴可选用无弹元件挠性联轴器；传递转矩较大的重型机械选用齿式联轴器；对于高速、有振动和冲击的机械，选用弹性元件挠性联轴器；轴线位置有较大变动的两轴，应选用万向联轴器；有安全保护要求的轴，选用安全联轴器。1717机械设计基础例：带式运输机传动装置的联轴器的选择1818机械设计基础２．计算联轴器的计算转矩TKTAcaKA为工作情况系数。T为联轴器所传递的公称转矩。３．确定联轴器的型号按Tca≤[T]，由联轴器标准确定联轴器型号，[T]为联轴器的许用转矩。1919机械设计基础４．校核最大转速被联接轴的转速n，不应超过联轴器许用的最高转速nmax，即：n≤nmax５．协调轴孔直径被联接两轴的直径和形状（圆柱或圆锥）均可以不同，但必须使直径在所选联轴器型号规定的范围内，形状也应满足相应要求。转矩T：Tca≤[T]工作转速：n≤[n]轴颈d大小：dmin～dmax范围选型号（查手册）2020机械设计基础2121机械设计基础选择3６．规定部件相应的安装精度７．进行必要的校核联轴器允许轴的相对位移偏差是有一定范围的，因此，必须保证轴及相应部件的安装精度。联轴器除了要满足转矩和转速的要求外，必要时还应对联轴器中的零件进行承载能力校核，如对非金属元件的许用温度校核等。2222机械设计基础例题:选择图中减速器和运输机之间的联轴器,减速器输出端轴径d1=40mm，运输机输入端轴径d2=42mm，该轴传递功率P=4.83kW，转速n=300r/min，试选择所需的联轴器。2323机械设计基础考虑ｎ较低,传递P不大,安装时不易完全同轴线。[解]1．类型选择：选用弹性套柱销联轴器。2．计算转矩：名义转矩T＝9550P／n＝9550×4.83／300＝153.76N·m查表19－1取KA＝1.5,则计算转矩为Tc=KAT=1.5×153.76=230.64N·m3．型号选择:从GB4323-84中查得TL7联轴器的[T]=500N·m,[n]=2800r/min，轴径为40～45mm之间，84428440JCZC故选定TL7联轴器GB4323-84。2424机械设计基础离合器1一、离合器的分类作用：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。19-3离合器离合器操纵离合器自动离合器机械电磁气动液动离心离合器超越离合器按接合元件的工作原理分：牙嵌式、摩擦式2525机械设计基础二、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。离合器2牙嵌离合器单圆盘摩擦离合器多圆盘摩擦离合器离合器简介电磁摩擦离合器2626机械设计基础由两个端面带牙的半离合器1、3组成。从动半离合器3用导向平键或花键与轴联接，另一半离合器1用平键与轴联接，对中环2用来使两轴对中，滑环4可操纵离合器的分离或接合。一、牙嵌离合器2727机械设计基础2828机械设计基础二、摩擦离合器摩擦离合器利用主、从动半离合器摩擦片接触面间的摩擦力传递扭矩。为提高传递转矩的能力，多采用多片摩擦片。他能在不停车或两轴有较大转速差时进行平稳结合，且可在过载时因摩擦片间打滑而起到过在保护作用。多片离合器结构组成单片离合器动作过程多片离合器动作过程2929机械设计基础单圆盘摩擦离合器3030机械设计基础多片离合器结构组成3131机械设计基础多圆盘摩擦离合器3232机械设计基础三、安全离合器1.牙嵌式安全离合器2.滚珠安全离合器3333机械设计基础滚柱式超越离合器四、超越离合器3434机械设计基础五、电磁摩擦离合器3535机械设计基础三、离合器的选用嵌入式离合器的结构简单，外形尺寸较小，两轴间的联接无相对运动，一般适用于低速接合，转矩不大的场合；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；可有过载保护作用。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，磨损也较大。电磁摩擦离合器可实现远距离操纵，动作迅速，没有不平衡的轴向力，因而在数控机床等机械中获得了广泛的应用。3636机械设计基础安全联轴器离合器119-4安全联轴器及安全离合器作用：当工作转矩超过机器允许的极限转矩时，联接件将发生折断、脱开或打滑，从而使从动轴自动停止转动，以保护机器中的重要零件不致损坏。区分：安全联轴器─断开联接后不能自动恢复工作能力，用于很少过载处；安全离合器─断开联接后能够自动恢复工作能力，用于经常过载处；3737机械设计基础一、剪切销安全联轴器双剪式销钉装在经过淬火的钢套内，过载时即被剪断。单剪式3838机械设计基础特点：结构简单，对中较可靠，传递转矩大，但不消振。应用：转速低，轴刚性大，载荷平稳，两轴严格对中，无冲击的场合。尺寸已标准化，见GB5843-86，重要场合要验算螺栓联接的强度。将螺栓联接→销钉联接，过载时销钉剪断，以防重要零件损坏.3939机械设计基础安全联轴器离合器2'转动方向二、滚珠安全离合器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动，此时主动齿轮空转，从动轴即停止转动。当载荷恢复正常时，又可重新传递转矩。弹簧压力的大小可用螺母来调节。从动盘外套筒弹簧调节螺母主动齿轮4040机械设计基础本章结束4141机械设计基础一、刚性固定式联轴器（一）套筒联轴器组成：套筒+联接零件(键或销钉传递T)套筒材料：35或45钢特点：结构简单，径向尺寸小，成本低。应用：载荷不大，工作平稳，两轴严格对中处，在机床工业中广泛应用。套筒联轴器4242机械设计基础凸缘联轴器对中方式不同，有两种型式：特点：能传递较大载荷；应用：用于两轴同轴度好、载荷平稳场合；用凸肩和凹槽对中用铰制孔螺栓对中4343机械设计基础组成：两个带凸缘的半联轴器，分装在两轴端，靠螺栓联接—传递T凸肩与凹槽嵌合对中(b)—拆开时要做轴向移动。(普通螺栓联接)对中铰制孔螺栓对中(a)—拆下螺栓即可分开两轴，装拆方便工作原理：铰制孔螺栓联接——靠螺栓受挤压和剪切传递转矩普通螺栓联接——靠凸缘接合面上的摩擦力传递转矩半联轴器材料：HT200——用于转矩中等以下，v≤35m/s；ZG270-500或35钢——用于重载，v高的场合。4444机械设计基础允许径向位移十字滑块联轴器无弹性元件挠性联轴器一般适用于两轴平行但有较大径向位移，工作时无大的冲击和转速不高的场合。4545机械设计基础滑块联轴器组成：两个端面开凹槽的半联轴器＋一个两面有凸牙(榫)的浮动盘凸牙可在凹槽中滑动，故可补偿安装及运转时两轴间的相对位移特点：浮动盘中心的运动轨迹为圆，其直径等于两轴的偏心距e=△y，在两轴有相对位移情况下工作时，中间盘会产生很大的离心力，从而增大动载荷及磨损。因此选用时应注意其工作转速不得大于规定值。材料：两半联轴器——45钢或ZG310-570（大尺寸用）中间浮动盘——45钢，表面淬火应用：径向偏移△y较大，T大，无冲击，低速传动的两轴联接，允许nmax=100~250r/min，△y≤0.04d,△α≤30′。4646机械设计基础万向联轴器又称十字铰接联轴器。如图所示，中间是一个相互垂直的十字头，十字头的四端用铰接分别与两轴上的叉形接头相联。因此，当一轴的位置固定后，另一轴可以在任意方向偏斜，角位移可达35°～45°。AA12345d2R45°单万向联轴器A－A十字轴式万向联轴器4747机械设计基础但是，单个万向联轴器两轴的瞬时角速度并不是时时相