機械設計基礎第第9章聯(lián)軸器、離合器ppt課件

第9章聯(lián)軸器、離合器,教學基本要求：,1掌握常用聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)、工作原理、特點和選用原則；2了解常用離合器的結(jié)構(gòu)、工作原理、特點和選擇。,重點與難點：,聯(lián)軸器的特性與選擇。,9.1概述,作用：,聯(lián)軸器-,離合器-,安全聯(lián)軸器與安全離合器-,特殊功用的聯(lián)軸器與離合器-,用于將兩軸聯(lián)接在一起，機器運轉(zhuǎn)時兩軸不能分離，只有在機器停車時才可將兩軸分離。,在機器運轉(zhuǎn)過程中，可使兩軸隨時接合或分離的一種裝置。它可用來操縱機器傳動的斷續(xù)，以便進行變速或換向。,機器工作時，若轉(zhuǎn)矩超過規(guī)定值，即可自行斷開或打滑，以保證機器中的主要零件不因過載而損壞。,主要用于將兩根軸聯(lián)接在一起，使它們一起旋轉(zhuǎn)，并傳遞扭矩，也可用作安全裝置。,1-電動機2、5-聯(lián)軸器3-制動器4-減速器6-卷筒7-軸承8-機架,聯(lián)軸器的應用電動絞車,離合器的應用制造瓦棱紙設備的涂膠棍,聯(lián)軸器和離合器種類繁多，在選用標準件或自行設計時應考慮如下因素：,傳遞轉(zhuǎn)矩大小;,轉(zhuǎn)速高低;,扭轉(zhuǎn)剛度變化;,體積大小;,緩沖吸振能力。,9.2聯(lián)軸器,一、聯(lián)軸器所聯(lián)兩軸的相對位移,兩軸線的相對位移:軸向、徑向、角度、綜合。,由于制造、安裝或工作時零件的變形等原因，被聯(lián)接的兩軸不一定能精確對中，因此會出現(xiàn)兩軸之間的軸向位移、徑向位移和角位移，或其組合。,制造誤差,安裝誤差,受力變形,9.2.1聯(lián)軸器的種類和特性,二、聯(lián)軸器與離合器的分類,無彈性元件聯(lián)軸器,剛性聯(lián)軸器,聯(lián)軸器,套筒聯(lián)軸器,凸緣聯(lián)軸器,夾殼聯(lián)軸器,齒式聯(lián)軸器,十字滑塊聯(lián)軸器,撓性聯(lián)軸器,有彈性元件聯(lián)軸器,滑塊聯(lián)軸器,萬向聯(lián)軸器,滾子鏈聯(lián)軸器,彈性套柱銷聯(lián)軸器,彈性柱銷聯(lián)軸器,梅花形彈性聯(lián)軸器,輪胎聯(lián)軸器,膜片聯(lián)軸器,星形彈性聯(lián)軸器,下面將對各種聯(lián)軸器作詳細介紹,（一）剛性聯(lián)軸器,結(jié)構(gòu)：用一個套筒通過鍵將兩軸聯(lián)接在一起。用緊定螺釘來實現(xiàn)軸向固定。,套筒聯(lián)軸器,型式：,半圓鍵,普通平鍵,特點：結(jié)構(gòu)簡單、徑向尺寸小，使用不便、傳遞扭矩較大，但不能緩沖減振。,應用：兩軸線嚴格對中，載荷較平穩(wěn)的兩軸聯(lián)接。,1、套筒聯(lián)軸器,2、凸緣剛性聯(lián)軸器,結(jié)構(gòu)：半聯(lián)軸器通過鍵與軸相聯(lián)，用螺栓將兩個半聯(lián)軸器的凸緣聯(lián)接在一起。,普通凸緣聯(lián)軸器,型式：,有對中榫的凸緣聯(lián)軸器,普通凸緣聯(lián)軸器,-靠鉸制孔螺栓對中。,-靠榫頭對中。,對中榫,絞制孔螺栓,鉸制孔用螺栓聯(lián)接,依靠螺栓的抗剪切能力傳遞扭矩。,凸緣聯(lián)軸器（1）,普通螺栓聯(lián)接,依靠兩半聯(lián)軸器結(jié)合面上摩擦力傳遞扭矩。,凸緣聯(lián)軸器（2）,制造與安裝要求：半聯(lián)軸器的凸緣端面應與軸線垂直，安裝時應使兩軸精確對中。,材料：一般用鑄鐵、當重載或V30m/s時，用鑄鋼或鍛鋼。,特點：結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、傳遞扭矩較大，但不能緩沖減振。,應用：用于載荷較平穩(wěn)的兩軸聯(lián)接。,應用：用于低速傳動軸，常用于垂直傳動軸的聯(lián)接。,3、夾殼聯(lián)軸器,結(jié)構(gòu)：將套筒做成剖分夾殼結(jié)構(gòu)，通過擰緊螺栓產(chǎn)生的預緊力使兩夾殼與軸聯(lián)接，并依靠鍵以及夾殼與軸表面之間的摩擦力來傳遞扭矩。有一個剖分式對中環(huán)。,特點：無需沿軸向移動即可方便裝拆，但不能聯(lián)接直徑不同的兩軸，外形復雜且不易平衡，高速旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生離心力。,夾殼聯(lián)軸器,1、齒輪聯(lián)軸器,功用：能補償軸不對中和偏斜。,工作范圍：正常齒：30腰鼓齒：3,(二)無彈性元件撓性聯(lián)軸器,結(jié)構(gòu)：兩個有內(nèi)齒的外殼，兩個有外齒的套筒，兩者齒數(shù)相同，外齒做成球形齒頂?shù)难凝X。套筒與軸用鍵聯(lián)接，兩外殼用螺栓聯(lián)接。兩端密封，空腔內(nèi)儲存潤滑油。,優(yōu)點：傳遞扭矩大、能補償綜合位移。,缺點：結(jié)構(gòu)笨重、造價高。,應用：用于重型傳動。,齒式聯(lián)軸器,2、十字滑塊聯(lián)軸器,結(jié)構(gòu)：兩個端面開有徑向凹槽的半聯(lián)軸器，兩端各具有凸榫的中間滑塊，且兩端榫頭互相垂直，嵌入凹槽中，構(gòu)成移動副。,工作原理：當兩軸存在不對中和偏斜時，滑塊將在凹槽內(nèi)滑動。,優(yōu)缺點：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易。滑塊因偏心產(chǎn)生離心力和磨損，并給軸和軸承帶來附加動載荷。,適用范圍：30,y0.04d，v300r/min,3、滑塊聯(lián)軸器,優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊。,應用：適用于小功率，高轉(zhuǎn)速而無劇烈沖擊的場合。,結(jié)構(gòu)：與十字滑塊聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)相似，只是溝槽很寬，中間為不帶凸牙的方形滑塊，其材料為夾布膠木。,工作特點：由于中間滑塊質(zhì)量小，且有彈性，故允許較高的極限轉(zhuǎn)速。,4、萬向聯(lián)軸器,作用：用于傳遞兩相交軸之間的動力和運動，而且在傳動過程中，兩軸之間的夾角還可以改變。共軸、有夾角,應用：廣泛應用于汽車、機床等機械傳動系統(tǒng)中。,單萬向聯(lián)軸器,萬向聯(lián)軸器,將兩個單萬向鉸鏈機構(gòu)串聯(lián)使用，構(gòu)成雙萬向鉸鏈機構(gòu)。,安裝要求：,主動、從動、中間三軸共面；,主動軸、從動軸的軸線與中間軸的軸線之間的夾角應相等；,中間軸兩端的叉面應在同一平面內(nèi)。,為了消除從動軸變速轉(zhuǎn)動的缺點，常,小型雙萬向聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)如圖所示，通常采用合金鋼制造。,5、滾子鏈聯(lián)軸器,結(jié)構(gòu)：利用一條公用的雙排鏈條同時與兩個齒數(shù)相同的并列鏈輪嚙合來實現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的聯(lián)接。,優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、質(zhì)量小、裝拆方便、維修容易、成本低廉，有一定的補償性能和緩沖性能。,缺點：因鏈條的套筒與鏈輪之間存在間隙，不適于逆向傳動和啟動頻繁或立式軸傳動；同時受離心力的影響不適于高速傳動；不能傳遞軸向力。,滾子鏈聯(lián)接,1、彈性套柱銷聯(lián)軸器,(三)有彈性元件聯(lián)軸器,結(jié)構(gòu)特點：外觀與凸緣聯(lián)軸器相似，用帶橡膠彈性套的柱銷聯(lián)接兩個半聯(lián)軸器。,圓柱孔,圓錐孔,2、彈性柱銷聯(lián)軸器,結(jié)構(gòu)：用尼龍制成的柱銷置于兩個半聯(lián)軸器凸緣的孔中。,結(jié)構(gòu)簡單、更換柱銷方便。,特點：上述兩種聯(lián)軸器的動力通過彈性元件傳遞，緩和沖擊、吸收振動。,應用：適用于正反向變化多，啟動頻繁的高速軸。,適用范圍：-12t60，v8000r/min,能補償較大的軸向位移，并允許微量的徑向位移和角位移。,兩種柱銷,3、輪胎式彈性聯(lián)軸器,結(jié)構(gòu)：中間為橡膠制成的輪胎環(huán)，用止退墊板與半聯(lián)軸器聯(lián)接。,特點：結(jié)構(gòu)簡單、易于變形。允許較大的綜合位移。,應用：適用于啟動頻繁、正反向運轉(zhuǎn)、有沖擊振動、有較大軸向位移、潮濕多塵的場合。,適用范圍：512，x0.02Dy0.01D，n5000r/min,4、梅花形彈性聯(lián)軸器,工作溫度：-35+80,傳遞扭矩：T=1625000N.M,結(jié)構(gòu)：半聯(lián)軸器與軸的配合可以做成圓柱形或圓錐形，中間的彈性元件形狀似梅花，故得名。選用不同硬度的聚氨酯橡膠，鑄型尼龍等材料制造。,5、膜片聯(lián)軸器,結(jié)構(gòu)：彈性元件為多個環(huán)形金屬薄片疊合而成的膜片組，膜片圓周上有若干個螺栓孔。用鉸制孔螺栓交錯間隔與半聯(lián)軸器聯(lián)接。,特點：結(jié)構(gòu)簡單、彈性元件的聯(lián)接之間沒有間隙，不需要潤滑，維護方便、質(zhì)量小、對環(huán)境的適應性強。但扭轉(zhuǎn)減振性能差。,應用：主要用于載荷平穩(wěn)的高速傳動。如直升機尾翼軸。,6、星形彈性聯(lián)軸器,結(jié)構(gòu)：兩個半聯(lián)軸器上均制有凸牙，用橡膠等材料制成星形彈性元件，放置在兩半聯(lián)軸器的凸牙之間。工作時，星形彈性元件受壓并傳遞扭矩。,應用范圍：允許兩軸的相對徑向位移約為：0.2mm，偏角位移約為：130,9.2.2聯(lián)軸器的選擇,選擇聯(lián)軸器的類型時應主要考慮以下幾個方面：載荷的大小及性質(zhì)；軸轉(zhuǎn)速的高低；兩軸相對位移的大小及性質(zhì)；工作環(huán)境如濕度、溫度、周圍介質(zhì)和限制的空間尺寸等；裝拆、調(diào)整維護等要求以及價格等。,1.考慮傳遞轉(zhuǎn)矩的大小、性質(zhì)以及對緩沖減振要求,一、選用原則,對大功率重載傳動，宜選用齒輪聯(lián)軸器,嚴重沖擊載荷或消除軸系扭轉(zhuǎn)振動的傳動，宜選用輪胎聯(lián)軸器,考慮工作轉(zhuǎn)速的高低和引起離心力的大小,對高速傳動軸，宜選用平衡精度較高的膜片聯(lián)軸器，不能選用存在偏心的滑塊聯(lián)軸器；,安裝調(diào)整兩軸難以精確對中、或者工作中產(chǎn)生較大位移時，應選用撓性聯(lián)軸器：,兩軸相對位移的大小和方向,徑向位移較大時，使用滑塊聯(lián)軸器,角位移較大，或兩軸相交時，使用萬向聯(lián)軸器,考慮可靠性和工作環(huán)境,由金屬制成的不需要潤滑的聯(lián)軸器工作比較可靠。,需要潤滑的聯(lián)軸器，其性能易受潤滑完善程度的影響，且可能污染環(huán)境。,含有橡膠等非金屬元件的聯(lián)軸器對溫度、腐蝕介質(zhì)、強光等比較敏感，而且容易老化。,在滿足使用要求的前提下，應選擇裝拆方便、維護簡單、成本低廉的聯(lián)軸器。,聯(lián)軸器的制造、安裝、維護和經(jīng)濟性,剛性聯(lián)軸器不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且裝拆方便，可用于低速、剛性大的傳動。,彈性聯(lián)軸器具有較好的綜合性能，廣泛應用于一般的中、小傳動。,安全性要求,有安全保護要求的軸，應選用安全聯(lián)軸器。,二、計算聯(lián)軸器的扭矩,計算轉(zhuǎn)矩,KA為工作情況系數(shù)。,T為公稱扭矩。,考慮起動時可能出現(xiàn)的動載與運轉(zhuǎn)中的過載現(xiàn)象，按軸上的最大轉(zhuǎn)矩。,三、確定聯(lián)軸器的型號,選型依據(jù)，由相關(guān)標準確定型號。,四、校核最大轉(zhuǎn)速,被連接軸的轉(zhuǎn)速n，不應超過聯(lián)軸器許用的最高轉(zhuǎn)速nmax，即,五、協(xié)調(diào)軸孔直徑,被連接兩軸的直徑和形狀（圓柱或圓錐）均可以不同，但必須使直徑在所選聯(lián)軸器型號規(guī)定的范圍內(nèi)，形狀也應滿足相應要求。,七、進行必要的校核,聯(lián)軸器除了要滿足轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的要求外，必要時還應對聯(lián)軸器中的零件進行承載能力校核，如對非金屬元件的許用溫度校核等。,選擇聯(lián)軸器的類型,聯(lián)軸器的選擇流程：,聯(lián)軸器允許軸的相對位移偏差是有一定范圍的，因此，必須保證軸及相應部件的安裝精度。,六、規(guī)定部件相應的安裝精度,9.3.1離合器的類型及應用,9.3離合器,作用：在機器運轉(zhuǎn)過程中，使兩軸隨時接合或分離；用來操縱機器傳動的斷續(xù)，以便進行變速或換向；,分類,一、離合器的分類,按其工作原理分,機械離合器電磁離合器液壓離合器氣動離合器,超越離合器離心離合器安全離合器,嵌入式,摩擦式,按離合控制方法分,操縱式,自動式,按操縱方式分,二、對離合器的基本要求,接合平穩(wěn)無沖擊，分離迅速徹底，動作準確可靠；,結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，慣性小，外形尺寸小，工作安全，效率高；,接合元件耐磨性好，使用壽命長，散熱條件好；,操縱方便省力，制造容易，調(diào)整維修方便。,工作原理：利用操縱桿移動滑環(huán)，實現(xiàn)兩套筒的結(jié)合與分離。,結(jié)構(gòu)：由端面帶牙的固定套筒、活動套筒、對中環(huán)組成。,1.操縱離合器,1)牙嵌式離合器,固定套筒,活動套筒,滑環(huán),對中環(huán),牙嵌離合器,牙型,三角形,梯形,鋸齒形,-傳遞中小轉(zhuǎn)矩、牙數(shù)為1660,梯形牙可以補償磨損后的牙側(cè)間隙。,鋸齒形只能單向工作。反轉(zhuǎn)時具有較大的軸向分力，會迫使離合器自行分離。,制造要求：各牙應精確等分，以使載荷均勻分布。,2)單片式圓盤摩擦離合器,摩擦扭矩:Tmax=FafRf,結(jié)構(gòu)：由固定圓盤1、活動圓盤2、滑環(huán)組成。,工作原理：移動滑環(huán)，可實現(xiàn)兩圓盤的結(jié)合與分離，靠摩擦力帶動從動軸轉(zhuǎn)動。,2.過載時打滑，起保護作用；,3.結(jié)合平穩(wěn)、沖擊和振動小。,優(yōu)點：1.在任何轉(zhuǎn)速條件下兩軸都可以進行結(jié)合；,缺點：結(jié)合過程中不可避免出現(xiàn)打滑，引起磨損和發(fā)熱；,工作原理：移動滑環(huán)，通過杠桿作用，壓緊或放松磨擦片，來實現(xiàn)兩軸的結(jié)合與分離。,3)多片式圓盤摩擦離合器,結(jié)構(gòu)特點：多個摩擦片疊加在一起；,摩擦片材料：淬火鋼片、壓制石棉片。,類型,油式磨擦離合器,干式磨擦離合器,2.自動離合器,在工作時能根據(jù)機器運轉(zhuǎn)參數(shù)（如轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速）的變化自動完成接合和分離的離合器稱自動離合器。當傳遞的轉(zhuǎn)矩超過一定數(shù)值時自動分離的離合器，因為有防止系統(tǒng)過載的安全保護作用，稱安全離合器；當軸的轉(zhuǎn)速達到某一轉(zhuǎn)速時靠離心力能自動接合或超過某一轉(zhuǎn)速時靠離心力能自動分離的離合器稱離心離合器；根據(jù)主、從動軸間的相對速度差的不同以實現(xiàn)接合或分離的離合器，稱超越離合器。,當外環(huán)反向轉(zhuǎn)動時，則帶動滾柱克服彈簧力而滾到楔形空間的寬敞位置，離合器處于分離狀態(tài)。,結(jié)構(gòu)：由星輪、外環(huán)、滾柱、彈簧推桿等零件組成。,工作原理：當外環(huán)逆時鐘轉(zhuǎn)動時，以摩擦力