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第十四章联轴器和离合器§14-1联轴器的种类和特性§14-5特殊功用及特殊结构的联轴器及离合器§14-2联轴器的选择§14-3离合器§14-4安全联轴器及安全离合器本章学习的基本要求：1）了解联轴器和离合器的功用；2）了解常用联轴器和离合器的工作原理。对于多数已经标准化的联轴器、离合器，只需要根据它们的工作条件合理选择适用的类型，必要时对其中的主要零件进行强度验算。联轴器、离合器的类型较多，同一类型各种型式的工作原理基本相同。因此，在学习本章过程中，要时刻注意共同性与特殊性的关系。作用：主要用于将两根轴联接在一起，使它们一起旋转，并传递扭矩，有时也可用作安全装置。▲离合器---在机器运转过程中，可使两轴随时接合或分离。▲联轴器---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；分类：▲安全联轴器与离合器----▲特殊功用的联轴器与离合器----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。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。一、联轴器所联两轴的相对位移两轴线的相对位移:轴向、径向、角度、综合。yααxy轴向x径向角度综合制造误差安装误差受力变形被联接的两轴不能保证严格对中§14-1联轴器的种类和特性二、联轴器的分类无弹性元件联轴器刚性联轴器联轴器套筒联轴器凸缘联轴器夹壳联轴器齿式联轴器十字滑块联轴器挠性联轴器有弹性元件联轴器滑块联轴器万向联轴器滚子链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膜片联轴器（一）刚性联轴器结构：用一个套筒通过键将两轴联接在一起。用紧定螺钉来实现轴向固定。套筒联轴器型式：半圆键普通平键特点：结构简单、使用方便、传递扭矩较大，但不能缓冲减振。应用：用于载荷较平稳的两轴联接。1、套筒联轴器应用：用于低速传动轴，常用于垂直传动轴的联接。2、夹壳联轴器结构：将套筒做成剖分夹壳结构，通过拧紧螺栓产生的预紧力使两夹壳与轴联接，并依靠键以及夹壳与轴表面之间的摩擦力来传递扭矩。有一个剖分式对中环。特点：无需沿轴向移动即可方便装拆，但不能联接直径不同的两轴，外形复杂且不易平衡，高速旋转时会产生离心力。3、凸缘联轴器结构：把两个带有凸缘半联轴器用键分别与轴相联，然后用螺栓将两个半联轴器联成一体。普通凸缘联轴器型式：有对中榫的凸缘联轴器普通凸缘联轴器---靠铰制孔螺栓对中---靠榫头对中普通螺栓对中榫绞制孔螺栓3、凸缘联轴器特点：结构简单、使用方便、传递扭矩较大，但因属于刚性联轴器，对所联两轴间的相对位移缺乏补偿能力，故对两轴对中性的要求很高。应用：用于载荷较平稳、转速低、轴的刚性大、对中性较好的两轴联接。(二)无弹性元件的挠性联轴器§14-1联轴器的种类和特性因具有挠性，故可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件，故不能缓冲减振。1、十字滑块联轴器结构：两个端面开有径向凹槽的半联轴器，两端各具有凸榫的中间滑块，且两端榫头互相垂直，嵌入凹槽中，构成移动副。工作原理：当两轴存在不对中和偏斜时，滑块将在凹槽内滑动。适用范围：n≤250r/min，轴的刚性较大，且无剧烈冲击处。αy2、滑块联轴器应用：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。工作特点：由于中间滑块质量小，且有弹性，故允许较高的极限转速。3、十字轴式万向联轴器作用：用于传递两相交轴之间的动力和运动，而且在传动过程中，两轴之间的夹角还可以改变。共轴、有夹角应用：广泛应用于汽车、机床等机械传动系统中。α单万向联轴器当ω1为常数时，ω2将在一定范围内变化，因而在传动中将产生附加动载荷。小型双万向联轴器结构如图所示，通常采用合金钢制造。AA潘存云教授研制A--AAAααAAαα4、齿式联轴器功用：能补偿轴不对中和偏斜。α结构：由两个有内齿的外壳和两个有外齿的内套筒组成。外齿做成球形齿顶的腰鼓齿。套筒与轴用键联接，两外壳用螺栓联接。两端密封，空腔内储存润滑油。优点：传递扭矩大、能补偿综合位移。缺点：结构笨重、造价高。应用：用于重型传动。4、齿式联轴器5、滚子链联轴器结构：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联轴器的联接。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。缺点：因链条的套筒与链轮间存在间隙，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。(三)有弹性元件的挠性联轴器因装有弹性元件，不仅可补偿两轴间的相对位移，且具有缓冲减振的能力。它是依靠弹性元件的弹性变形来补偿两轴间的相对位移。§14-1联轴器的种类和特性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联接两个半联轴器。预留安装空间以便与更换橡胶套A预留间隙以补偿轴向位移。c圆柱孔圆锥孔特点：制造容易，装拆方便，成本较低。但弹性套易磨损，寿命较短。适用于联接载荷平稳、需要正反转或起动频繁的传递中小转矩的轴。§14-1联轴器的种类和特性2、弹性柱销联轴器尼龙销挡板cc销与挡板之间留有间隙结构：用尼龙制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔中。适用范围：-20˚≤t≤70˚特点：动力通过弹性元件传递，缓和冲击、吸收振动。传递转矩的能力比前者大，结构更简单，安装、更换柱销方便、耐久性好。3、轮胎式弹性联轴器结构：中间为橡胶制成的轮胎环，用止退垫板与半联轴器联接。特点：结构简单、易于变形。允许较大的综合位移。应用：适用于启动频繁、正反向运转、有冲击振动、有较大轴向位移、潮湿多尘的场合。轮胎环D止退垫板4、梅花形弹性联轴器工作温度：-35~+80℃,传递扭矩：T=16~25000N.M结构：半联轴器中间的弹性元件形状似梅花，故得名。选用不同硬度的聚胺酯橡胶，铸形尼龙等材料制造。A-AAA5、膜片联轴器结构：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、弹性元件的联接没有间隙，不需润滑，维护方便、质量小、对环境的适应性强。但扭转弹性较低，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。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，不需要设计。（一）联轴器类型的选择原则转矩、转速、轴径、相对位移、工作环境、成本等确定型号与规格§14-2联轴器的选择（二）计算联轴器的扭矩计算转矩：Tca=KAT式中：KA-----工作情况系数，见表14-1；（三）确定联轴器的型号选型依据：Tca≤[T]，由相关标准确定型号；§14-2联轴器的选择表14-1工作情况系数KA原动机(KA)发电机、小型通风机、小型离心机1.31.51.82.2透平压缩机、木工机械、输送机1.51.72.02.4搅拌机、增压机、有飞轮的压缩机1.71.92.22.6织布机、水泥搅拌机、拖拉机1.92.12.42.8挖掘机、起重机、碎石机、造纸机械2.32.52.83.2电动机多缸双缸单缸汽轮机内燃机内燃机内燃机工作机压延机、重型初轧机、无飞轮活塞泵3.13.33.64.0§14-2联轴器的选择选择联轴器的类型计算联轴器的计算转矩确定联轴器的型号协调轴孔直径校核最大转矩规定部件相应的安装精度进行必要的承载能力校核联轴器的选择流程：§14-3离合器分类一、离合器的分类按其工作原理分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分操纵式自动式按操纵方式分二、对离合器的基本要求▲接合平稳，分离迅速而彻底；▲外形尺寸小，重量轻，工作安全，效率高；▲接合元件耐磨性好，使用寿命长，散热能力好；▲操纵方便省力，调整维修方便。§14-3离合器1.牙嵌式离合器结构：由端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环组成。固定套筒活动套筒滑环对中环工作原理：利用操纵杆移动滑环，实现两套筒的接合与分离。三、常用离合器简介牙型30˚~40˚2˚~8˚2˚~8˚60˚三角形梯形锯齿形----传递中小转矩、牙数为16~60---传递较大转矩、牙数为3~15梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。锯齿形只能单向工作。反转时具有较大的轴向分力，会迫使离合器自行分离。制造要求：各牙应精确等分，以使载荷均匀分布。232.单片式圆盘摩擦离合器摩擦扭矩:Tmax=FafRf结构：由固定圆盘1、活动圆盘2、滑环组成。工作原理：移动滑环，可实现两圆盘的接合与分离，靠摩擦力带动从动轴转动。2.过载时打滑，起保护作用；3.结合平稳、冲击和振动小。优点：1.在任何转速条件下两轴都可以进行接合；Fa213Fa1Rf缺点：接合、分离过程中要产生滑动摩擦，引起磨损和发热。主动摩擦片杠杆滑环工作原理：移动滑环，通过杠杆作用，压紧或放松磨擦片，来实现两轴的接合与分离。调整螺母被动摩擦片潘存云教授研制3.多片式圆盘摩擦离合器结构特点：多个摩擦片叠加在一起离合器的操纵方式机械力电磁力气动力液压力4.电磁摩擦离合器结构：其结构特点与机械式多片摩擦离合器一样。优点：采用电磁力进行控制，因此控制灵活，容易实现自动化。§14-3离合器§14-4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。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.§14-4安全联轴器及安全离合器一、剪切销安全联轴器双剪式单剪式分单剪和双剪两种类型。结构：类似于凸缘联轴器，但不用螺钉，而用钢制销钉联接。销钉装入经过淬火的两个套管中，过载时被剪断。潘存云教授研制弹簧主动齿轮从动盘外套筒调节螺母二、滚珠安全离合器转动方向工作原理：扭矩主动齿轮滚珠从动盘外套筒键从动轴。过载时，弹簧被压缩，从动盘右移，主动齿轮空转，从动轴即停止转动。弹簧压力的大小可用螺母来调节。当载荷恢复正常时，重新传递转矩。转动方向转动方向转动方向潘存云教授研制转动方向当外环反向转动时，则带动滚柱克服弹簧力而滚到楔形空间的宽敞位置，离合器处于分离状态。结构：由星轮、外环、滚柱、弹簧推杆等零件组成。工作原理：当外环逆时针转动时，以摩擦力带动滚柱向前滚动，进一步楔紧内外接触面，从而驱动星轮一起旋转。▲滚柱式定向离合器一、定向离合器滚柱在弹簧推杆作用下处于半楔紧状态。潘存云教授研制§14-5特殊功用及特殊结构的联轴器及离合器结构：由转子轴、左右轮辐、励磁线圈、磁粉等组成。工作原理：通电后磁粉被磁化，彼此相互吸引聚集，依靠磁粉的结合力以及磁粉与两工作面之间的摩擦力拉传递转矩。输出输入二、电磁粉末离合器