第十四章联轴器.

第十四章联轴器和离合器概述1、联轴器和离合器：机械装置中常用的部件，主要用于轴与轴的连接，以传递运动和转矩，也可用作安全装置。1）联轴器：连接的两轴在机器运转时不能分离，只有在停车时才可使之分离；2）离合器：连接的两轴在机器运转过程中可随时接合或分离。可用来操纵机器传动的断续，以便进行变速或换向；3）安全联轴器与离合器：在机器转矩超过规定值时，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；4）特殊功用联轴器与离合器：满足某些特殊要求，如：在一定的转向或达到一定转速时，可自动接合或分离等；机器工况各异，对联轴器和离合器除基本要求外，还有如传递转矩大小、转速高低、扭转刚度变化、体积大小、缓冲吸振能力等，因而品种很多2、联轴器和离合器的类型：：联轴器的类型和特性第一节2、产生相对位移的原因：制造及安装误差、承载后的变形以及温度变化的影响等。xyxy轴向位移x径向位移y角位移综合位移x、y、一、联轴器所连接两轴的相对位移设计联轴器时，应从结构上采取措施，使之能够适应一定范围的相对位移。1、被连接轴的相对位移刚性联轴器：对被联接两轴间的各种相对位移无补偿能力。二、联轴器的分类挠性联轴器：对被联接两轴间的各种相对位移有补偿能力1）无弹性元件挠性联轴器：可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。2）有弹性元件挠性联轴器：因装有弹性元件，不仅可以补偿两轴间的相对位移，而且具有缓冲减振的能力。弹性元件所能储蓄的能量越多，则联轴器的减振能力越强。品种多，应用广泛。刚性联轴器1）凸缘联轴器：两个半联轴器通过键与轴相联，用螺栓将两个半联轴器的凸缘连接在一起。1、刚性联轴器：对被联接两轴间的各种相对位移无补偿能力。二、联轴器的分类（1）结构：用铰制孔螺栓对中用榫头对中普通螺栓刚性联轴器1）凸缘联轴器：两个半联轴器通过键与轴相联，用螺栓将两个半联轴器的凸缘连接在一起。1、刚性联轴器：对被联接两轴间的各种相对位移无补偿能力。二、联轴器的分类（4）特点：当两轴有相对位移时，会在结构内引起附加载荷。故对两轴对中性的要求高。结构比较简单。（2）材料：灰铸铁或碳钢，重载时或圆周速度大于30m/s时用铸钢或锻钢（5）应用：常用于转速低、无冲击、轴的刚性大、对中性好的场合刚性联轴器2）套筒联轴器1、刚性联轴器：对被联接两轴间的各种相对位移无补偿能力。二、联轴器的分类刚性联轴器3）夹壳联轴器1、刚性联轴器：对被联接两轴间的各种相对位移无补偿能力。二、联轴器的分类无弹性件挠性联轴器1）无弹性元件挠性联轴器（1）十字滑块联轴器二、联轴器的分类2、挠性联轴器：对被联接两轴间的各种相对位移有补偿能力结构：两端各具有互相垂直的凸牙的中间盘，嵌入两个半联轴器的径向凹槽中，构成移动副。特点：两轴无法相对转动，故角速度应相等；滑块因偏心产生离心力和磨损，并给轴和轴承带来附加动载荷。材料：一般为45钢，表面热处理；要求较低时采用Q275润滑：从中间盘油孔注油润滑应用：转速小于250r/min、轴刚度大且无剧烈冲击处。无弹性件挠性联轴器1）无弹性元件挠性联轴器（2）滑块联轴器二、联轴器的分类2、挠性联轴器：对被联接两轴间的各种相对位移有补偿能力应用：适用于小功率，高转速而无剧烈冲击的场合。结构：与十字滑块联轴器结构相似，只是沟槽很宽，中间为不带凸牙的方形滑块，其材料为夹布胶木。特点：中间滑块质量小，由夹布胶木（或尼龙（配置时添加少量石墨或二硫化钼润滑））制成，且有弹性，故允许较高的极限转速。结构简单、尺寸紧凑。无弹性件挠性联轴器1）无弹性元件挠性联轴器（3）十字轴式万向联轴器二、联轴器的分类2、挠性联轴器：对被联接两轴间的各种相对位移有补偿能力作用：用于传递两相交轴之间的动力和运动，结构：两叉形接头，分别用一个相互垂直且轴线相交的轴销与中间连接件铰接。特点：允许有较大轴夹角，α=0~45˚在传动过程中，两轴之间的夹角改变任可以正常转动。当主轴角速度ω1为常数时，从动轴ω2在一定范围内变化(ω1cosα≤ω2≤ω1/cosα)因而存在附加动载荷。结构紧凑，维护方便无弹性件挠性联轴器1）无弹性元件挠性联轴器二、联轴器的分类2、挠性联轴器：对被联接两轴间的各种相对位移有补偿能力应用：广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。ααC2αα121C①主动、从动、中间三轴共面；②主动轴、从动轴的轴线与中间轴的轴线之间的夹角应相等；③中间轴两端的叉面应在同一平面内。安装要求：为避免附加动载荷，常将十字万向联轴器成对使用，以使输入输出轴角速度相等。材料：铆钉为20钢，其余为合金钢，以获得较高的耐磨性和较小的尺寸（3）十字轴式万向联轴器无弹性件挠性联轴器1）无弹性元件挠性联轴器（4）齿式联轴器二、联轴器的分类2、挠性联轴器：对被联接两轴间的各种相对位移有补偿能力结构：两个有内齿的外套筒，两个有相同齿数外齿的内套筒，外齿齿顶为椭球形。齿廓线为渐开线，啮合角20°；内套筒与轴用键连接，两外套筒用螺栓连接。两端密封，空腔内储存润滑油。外套筒内套筒密封圈位移补偿材质：45钢或铸钢特点及应用：能传递较大转矩，并允许有较大偏移量，安装精度要求不高；质量较大，成本较高，重型机械中广泛应用无弹性件挠性联轴器1）无弹性元件挠性联轴器（5）滚子链联轴器二、联轴器的分类2、挠性联轴器：对被联接两轴间的各种相对位移有补偿能力结构：利用一条公用的双排链条同时与两个齿数相同的并列链轮啮合来实现两半链轴器的连接。特点：结构简单、尺寸紧凑、质量小、装拆方便、维修容易、成本低廉。有一定的补偿性能和缓冲性能。因链条的套筒与链轮之间存在间隙，不适于逆向传动和启动频繁或立式轴传动。同时受离心力的影响不适于高速传动。二、联轴器的分类2）有弹性元件挠性联轴器2、挠性联轴器：对被联接两轴间的各种相对位移有补偿能力（1）弹性套柱销联轴器结构特点：外观与凸缘联轴器相似，用带橡胶弹性套的柱销连接两个半联轴器。圆柱孔圆锥孔特点及应用：能缓冲减振；结构简单，价格便宜；装拆容易；弹性套易损坏，寿命较短；适用于经常正反转，启动频繁和高速传动中。二、联轴器的分类2）有弹性元件挠性联轴器2、挠性联轴器：对被联接两轴间的各种相对位移有补偿能力（2）弹性柱销联轴器挡板尼龙销结构：用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔中。特点：传递转矩的能力很大；结构更为简单，安装、制造方便，耐久性好；具有一定的缓冲吸振能力允许两轴有一定的轴向、径向和角位移；应用：适用于轴向窜动较大，正反转变化较多，启动频繁的场合。有弹性件挠性联轴器2）有弹性元件挠性联轴器2、挠性联轴器：对被联接两轴间的各种相对位移有补偿能力（3）梅花形弹性联轴器二、联轴器的分类结构：半联轴器与轴的配合可以做成圆柱形或圆锥形，中间的弹性元件形状似梅花，故得名。选用不同硬度的聚氨酯橡胶，铸形尼龙等材料制造。工作温度：-35℃~+80℃,传递扭矩：T=16~25000N·M有弹性件挠性联轴器有弹性件挠性联轴器2）有弹性元件挠性联轴器2、挠性联轴器：对被联接两轴间的各种相对位移有补偿能力（4）轮胎联轴器二、联轴器的分类轮胎环止退垫板结构：中间为橡胶制成的轮胎环，用止退垫板与半联轴器连接。特点：具有良好的消振能力；可补偿较大的轴向位移；绝缘性能好，运转时无噪声；径向尺寸大。2）有弹性元件挠性联轴器2、挠性联轴器：对被联接两轴间的各种相对位移有补偿能力（5）膜片联轴器二、联轴器的分类结构：弹性元件为多个环形金属薄片叠合而成的膜片组，膜片圆周上有若干个螺栓孔。用铰制孔螺栓交错间隔与半联轴器联接。特点：结构简单、弹性元件的联接之间没有间隙，不需要润滑，维护方便、质量小、对环境的适应性强。但缓冲减振性能差。应用：主要用于载荷平稳的高速传动。如直升机尾翼轴。联轴器的选择第二节选择1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矩确定联轴器的型号选用联轴器的步骤1、考虑传递转矩的大小、性质以及对缓冲减振要求1）对大功率重载传动，宜选用齿轮联轴器2）严重冲击载荷或消除轴系扭转振动的传动，宜选轮胎联轴器１、选择联轴器的类型选用原则：2、考虑工作转速的高低和引起离心力的大小对高速传动轴，宜选用平衡精度较高的膜片联轴器，不能选用存在偏心的滑块联轴器；1）安装调整两轴难以精确对中、或者工作中产生较大位移时，应选用挠性联轴器：3、两轴相对位移的大小和方向2）径向位移较大时，使用滑块联轴器3）角位移较大，或两轴相交时，使用滑块联轴器4、考虑可靠性和工作环境1）由金属制成的不需要润滑的联轴器工作比较可靠2）需要润滑的联轴器，其性能易受润滑完善程度的影响，且可能污染环境3）含有橡胶等非金属元件的联轴器对温度、腐蚀介质、强光等比较敏感，而且容易老化1）在满足使用要求的前提下，压选择装拆方便、维护简单、成本低廉的联轴器。5、联轴器的制造、安装、维护和经济性2）刚性联轴器结构简单，装拆方便，可用于低速、大刚性传动3）弹性联轴器综合性能较好，广泛应用于一般的中、小传动１、选择联轴器的类型选用原则：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。选择3３、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。４、校核最大转速被联接轴的转速n应满足：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。nmax为联轴器许用的最高转速６、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。离合器第三节一、离合器分类按工作原理机械离合器电磁离合器液压离合器气压离合器超越离合器离心离合器安全离合器嵌入式摩擦式按离合控制方法操纵式自动式按操纵方式二、对离合器的基本要求1、分离、接合迅速，平稳无冲击，分离彻底，动作准确可靠；2、结构简单，重量轻，惯性小，外形尺寸小，安全，效率高；3、接合元件耐磨性好，使用寿命长，散热条件好；4、操纵方便省力，制造容易，调整维修方便。三、牙嵌离合器4：滑环11：主动轴半离合器2：从动轴半离合器33：对中环241、结构：由两个端面有牙的半离合器组成，，其中一个固定在主动轴上，另一个用导向平键（或花键）与从动轴连接，并由操纵机构使其作轴向移动，实现两半离合器的分合。运动和转矩是通过牙的相互嵌合来传递的。为了能够对中，主轴上的半离合器上固定一个对中环，从动轴可在对中环内自由转动。三、牙嵌离合器1、结构：由两个端面有牙的半离合器组成，，其中一个固定在主动轴上，另一个用导向平键（或花键）与从动轴连接，并由操纵机构使其作轴向移动，实现两半离合器的分合。运动和转矩是通过牙的相互嵌合来传递的。为了能够对中，主轴上的半离合器上固定一个对中环，从动轴可在对中环内自由转动。2、牙型三角形：低速离合器，传递中小转矩梯形：传递较大转矩，可以补偿磨损后的牙侧间隙。锯齿形：强度较高，只能传递单向转矩，用于特定工作条件矩形：无轴向分力，但不便于分合，磨损后无法补偿，较少用三、牙嵌离合器5、选型：牙嵌离合器主要尺寸从手册中选取，必要时校核牙面挤压强度和牙根弯曲强度。三、牙嵌离合器3、特点：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；4、材质：低碳钢表面渗碳，硬度56~62HRC；中碳合金钢表面淬火，硬度：48~58HRC；HT20023四、圆盘摩擦离合器摩擦扭矩：Tmax=FfR结构：由摩擦盘1、2，操纵环3组成。工作原理：移动操纵环，摩擦盘2轴向移动，以接合力与1压紧。F1R1、单盘摩擦离合器主动盘转动时，靠主、从动盘接触面上的摩擦力矩传递转矩。2、多片式圆盘摩擦离合器外摩擦盘压杆内摩擦盘滑环结构及原理：1）外摩擦盘插入外鼓轮并