机械设计联轴器离合器和制动器课件.pptx
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机械设计基础PPT课件(共15章)第十三章联轴器、离合器和制动器
图13-4 十字滑块联轴器
任务一 联轴器
三、联轴器的选择
1．选择联轴器的类型
两轴的对中性要求
载荷的大小和性质
工作转速
2．选择联轴器的型号 选择联轴器的类型后，应根据转矩、转速、轴端直径、空间尺寸等要求选择联轴器型 号，
任务二 离合器
一、离合器的分类
1．按工作原理的不同进行分类
啮合式离合器
按工作原理的不同 2．按照操纵方式的不同进行分类
图13-12 带式制动器
任务三 制动器
二、块式制动器
图13-13所示为块式制动器，它依靠制动瓦块与制动轮间的摩擦力来制动。
图13-13 块式制动器
知识总结
（1）联轴器连接的两轴在机器运转时不能分离。 （2）离合器连接的两轴可在机器运转过程中很方便地分离或接合。 （3）制动器是利用摩擦力矩来消耗机器运动部件的动能从而实现制动的。
图13-2 凸缘联轴器（a)
任务一 联轴器
二、常用联轴器的结构、特点及应用
1．固定式联轴器 1）凸缘联轴器 凸缘联轴器也可采用图13-2（b）所示的铰 制孔螺栓对中，并靠螺栓承受剪切和挤压来传 递转矩，因而这种凸缘联轴器可传递转矩较大， 但加工较复杂。
图13-2 凸缘联轴器（b)
任务一 联轴器
二、常用联轴器的结构、特点及应用
谢谢观看
一联轴器的功能和分类任务一联轴器按被连接两轴的相对位置是否有补偿能力固定式联轴器可移式联轴器可移式联轴器刚性可移式联轴器弹性可移式联轴器二常用联轴器的结构特点及应用1
联轴器、离合器和制动器
项目十三
主1
联轴器
目
2
离合器
录
3
制动器
5
学习目标
（1）了解联轴器和离合器的区别和联系。 （2）了解常见联轴器、离合器和制动器的类型、特点及应用范围。
任务一 联轴器
三、联轴器的选择
1．选择联轴器的类型
两轴的对中性要求
载荷的大小和性质
工作转速
2．选择联轴器的型号 选择联轴器的类型后，应根据转矩、转速、轴端直径、空间尺寸等要求选择联轴器型 号，
任务二 离合器
一、离合器的分类
1．按工作原理的不同进行分类
啮合式离合器
按工作原理的不同 2．按照操纵方式的不同进行分类
图13-12 带式制动器
任务三 制动器
二、块式制动器
图13-13所示为块式制动器，它依靠制动瓦块与制动轮间的摩擦力来制动。
图13-13 块式制动器
知识总结
（1）联轴器连接的两轴在机器运转时不能分离。 （2）离合器连接的两轴可在机器运转过程中很方便地分离或接合。 （3）制动器是利用摩擦力矩来消耗机器运动部件的动能从而实现制动的。
图13-2 凸缘联轴器（a)
任务一 联轴器
二、常用联轴器的结构、特点及应用
1．固定式联轴器 1）凸缘联轴器 凸缘联轴器也可采用图13-2（b）所示的铰 制孔螺栓对中，并靠螺栓承受剪切和挤压来传 递转矩，因而这种凸缘联轴器可传递转矩较大， 但加工较复杂。
图13-2 凸缘联轴器（b)
任务一 联轴器
二、常用联轴器的结构、特点及应用
谢谢观看
一联轴器的功能和分类任务一联轴器按被连接两轴的相对位置是否有补偿能力固定式联轴器可移式联轴器可移式联轴器刚性可移式联轴器弹性可移式联轴器二常用联轴器的结构特点及应用1
联轴器、离合器和制动器
项目十三
主1
联轴器
目
2
离合器
录
3
制动器
5
学习目标
（1）了解联轴器和离合器的区别和联系。 （2）了解常见联轴器、离合器和制动器的类型、特点及应用范围。
《机械设计》课件-第二十三章-联轴器(机)
套筒联轴器
潘存云教授研制
2. 凸缘联轴器（刚性联轴器）
特点：结构简单，使用方便，传递扭矩较大，但不能缓冲减振 ， 半联轴器的凸缘端面应与轴线垂直。
绞制孔螺栓
普通螺栓
对中榫
潘存云教授研制
潘存云教授研制
3. 十字滑块联轴器（无弹性元件挠性联轴器）
特点：结构简单、制造容易。但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。
制造要求：各牙应精确等分，以使载荷均匀分布。
30˚~40˚
60˚
2˚~8˚ 2˚~8˚
单片式圆盘摩擦离合器
特点: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。
33
Fa
潘存云教授研制
1 22
多片式圆盘摩擦离合器 主动摩擦片
被动摩擦片 调整螺母 杠杆 滑环
潘存云教授研制
C
2α
α1
C
2α
6. 弹性套柱销联轴器（有弹性元件挠性联轴器）
特点：动力通过弹性元件传递，具有缓冲、吸振能力。
圆柱孔J
潘存云教授研制
潘存云教授研制
圆锥孔Z
预留间隙以补偿 轴向位移。
c
A
预留安装空间以便更换橡胶套
Z16 30 标记示例：TL3联轴器 JB18 30 GB4323－84
三、联轴器的选用原则 转矩、转速、轴径、相对位移、工作环境、成本等
无弹性元件 有弹性元件
3. 联轴器所连两轴的相对位移
制造误差 安装误差 受力变形
被连接的两轴不能精确对中
两轴线的相对位移:
x
轴向、径向、角度、综合。
y
轴向 角度
径向
x
yα综合α源自二、几种常用的联轴器1. 套筒联轴器（刚性联轴器）
潘存云教授研制
2. 凸缘联轴器（刚性联轴器）
特点：结构简单，使用方便，传递扭矩较大，但不能缓冲减振 ， 半联轴器的凸缘端面应与轴线垂直。
绞制孔螺栓
普通螺栓
对中榫
潘存云教授研制
潘存云教授研制
3. 十字滑块联轴器（无弹性元件挠性联轴器）
特点：结构简单、制造容易。但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。
制造要求：各牙应精确等分，以使载荷均匀分布。
30˚~40˚
60˚
2˚~8˚ 2˚~8˚
单片式圆盘摩擦离合器
特点: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。
33
Fa
潘存云教授研制
1 22
多片式圆盘摩擦离合器 主动摩擦片
被动摩擦片 调整螺母 杠杆 滑环
潘存云教授研制
C
2α
α1
C
2α
6. 弹性套柱销联轴器（有弹性元件挠性联轴器）
特点：动力通过弹性元件传递，具有缓冲、吸振能力。
圆柱孔J
潘存云教授研制
潘存云教授研制
圆锥孔Z
预留间隙以补偿 轴向位移。
c
A
预留安装空间以便更换橡胶套
Z16 30 标记示例：TL3联轴器 JB18 30 GB4323－84
三、联轴器的选用原则 转矩、转速、轴径、相对位移、工作环境、成本等
无弹性元件 有弹性元件
3. 联轴器所连两轴的相对位移
制造误差 安装误差 受力变形
被连接的两轴不能精确对中
两轴线的相对位移:
x
轴向、径向、角度、综合。
y
轴向 角度
径向
x
yα综合α源自二、几种常用的联轴器1. 套筒联轴器（刚性联轴器）
《机械基础》第十三章联轴器、离合器和制动器课件
02 新知学习
外摩擦片
内摩擦片
（3）制冷系统的工作原理
压缩机运转时，将蒸发器内产生的低压低温蒸气吸入气缸，经过压缩，使蒸气的压力和温度分别增高到（70～ 80℃，1 500 kPa）后排入冷凝器。
在冷凝器中，高温高压的制冷剂气体与外面的空气进行热交换，放出热量使制冷剂冷凝成高压液体（50～60℃， 1 500 kPa），然后流入储液干燥器，并经过过滤干燥后流出。
1 500 kPa），然后流入储液干燥器，并经过过滤干燥后流出。 经过膨胀阀的节流作用，制冷剂以低压的气液混合状态进入蒸发器。在蒸发器里，低压制冷剂液体沸腾汽化，
吸收车厢内空气的热量，然后又进入压缩机进行下一轮循环。这样，制冷剂便在封闭的系统内经过压缩、冷凝、节 流和蒸发四个过程，完成了一个制冷循环。
80℃，1 500 kPa）后排入冷凝器。 在冷凝器中，高温高压的制冷剂气体与外面的空气进行热交换，放出热量使制冷剂冷凝成高压液体（50～60℃，
1 500 kPa），然后流入储液干燥器，并经过过滤干燥后流出。 经过膨胀阀的节流作用，制冷剂以低压的气液混合状态进入蒸发器。在蒸发器里，低压制冷剂液体沸腾汽化，
02 新知学习
三、多片摩擦式离合器 1—主动轴 2—毂轮 3—压板 4—外摩擦片 （3）5—制冷内系统摩的擦工作片原理 6—外壳 7—调节螺母 8压—缩机滑运环转时，9将—蒸发曲器臂内产压生杆的低压1低0温—蒸内气吸套入气筒缸，经11过—压缩从，动使蒸轴气的压力和温度分别增高到（70～
80℃，1 500 kPa）后排入冷凝器。 在冷凝器中，高温高压的制冷剂气体与外面的空气进行热交换，放出热量使制冷剂冷凝成高压液体（50～60℃，
经过膨胀阀的节流作用，制冷剂以低压的气液混合状态进入蒸发器。在蒸发器里，低压制冷剂液体沸腾汽化， 吸收车厢内空气的热量，然后又进入压缩机进行下一轮循环。这样，制冷剂便在封闭的系统内经过压缩、冷凝、节 流和蒸发四个过程，完成了一个制冷循环。
机械设计基础第十二章联轴器离合器和制动器PPT课件
4.难点 各种联轴器、离合器的选用。
5
二、学习指导
⒈ 联轴器、离合器和制动器的功用 联轴器和离合器是用来联接两轴（或轴与转动件），并传 递运动和转矩的部件。两者的区别是：用联轴器联接的两轴只 有在机器停车后，通过拆卸才能彼此分离；而用离合器联接的 两轴则可在机器转动过程中随时使两轴分离和接合。制动器是 对机械的运动件施加阻力或阻力矩，使其减速、停止或保持静 止状态的部件。
类别 型 式
特点
使用条件
刚联 性 可轴 移 式器
十字滑块联轴 器
径向尺寸 较长，但制 需要润滑
小 造
， 复
寿命 杂，
用于低速传动，两轴同 轴度误差较大的情况
齿式联轴器
承载能力大，工作 可靠，但制造成本高
可在高温重载条件下工 作，常用在起动频繁，正 反转变化较多的场合
万向联轴器
紧个所以使径凑常用向，成有尺维对附寸护使加小方用动便，载结，荷构单，轴合平用行于但两连轴接夹距角离大大、18的或场两
制造容 ，寿命 使用温
用于正反转 较多，起动频 高、低速传动
变 繁
化 的
19
四、复习题
1. 问答题
⑴ 联轴器和离合器的功用是什么？两者的功用有何异同？
⑵ 刚性固定式联轴器和刚性可移式联轴器有何区别？各适 合于什么工作条件？
⑶ 刚性可移式联轴器和弹性联轴器有何区别？各适合于什 么工作条件？
⑷ 刚性凸缘式联轴器有哪几种对中方法？各有什么特点？
7
二、学习指导
图13-1
图13-2
8
二、学习指导
⑵ 联轴器的选择 ① 通常对于载荷平稳、转速低且稳定、刚性大的短 轴可选用刚性固定式联轴器；对于载荷平稳、转速低且稳 定、刚性小的长轴，为了补偿安装误差和轴或其他相连接 件的变形，可选用无弹性元件挠性联轴器；对传递转矩较 大的重型机械，选用齿轮联轴器；对于高速且有冲击振动 的轴应选用有弹性元件挠性联轴器。
5
二、学习指导
⒈ 联轴器、离合器和制动器的功用 联轴器和离合器是用来联接两轴（或轴与转动件），并传 递运动和转矩的部件。两者的区别是：用联轴器联接的两轴只 有在机器停车后，通过拆卸才能彼此分离；而用离合器联接的 两轴则可在机器转动过程中随时使两轴分离和接合。制动器是 对机械的运动件施加阻力或阻力矩，使其减速、停止或保持静 止状态的部件。
类别 型 式
特点
使用条件
刚联 性 可轴 移 式器
十字滑块联轴 器
径向尺寸 较长，但制 需要润滑
小 造
， 复
寿命 杂，
用于低速传动，两轴同 轴度误差较大的情况
齿式联轴器
承载能力大，工作 可靠，但制造成本高
可在高温重载条件下工 作，常用在起动频繁，正 反转变化较多的场合
万向联轴器
紧个所以使径凑常用向，成有尺维对附寸护使加小方用动便，载结，荷构单，轴合平用行于但两连轴接夹距角离大大、18的或场两
制造容 ，寿命 使用温
用于正反转 较多，起动频 高、低速传动
变 繁
化 的
19
四、复习题
1. 问答题
⑴ 联轴器和离合器的功用是什么？两者的功用有何异同？
⑵ 刚性固定式联轴器和刚性可移式联轴器有何区别？各适 合于什么工作条件？
⑶ 刚性可移式联轴器和弹性联轴器有何区别？各适合于什 么工作条件？
⑷ 刚性凸缘式联轴器有哪几种对中方法？各有什么特点？
7
二、学习指导
图13-1
图13-2
8
二、学习指导
⑵ 联轴器的选择 ① 通常对于载荷平稳、转速低且稳定、刚性大的短 轴可选用刚性固定式联轴器；对于载荷平稳、转速低且稳 定、刚性小的长轴，为了补偿安装误差和轴或其他相连接 件的变形，可选用无弹性元件挠性联轴器；对传递转矩较 大的重型机械，选用齿轮联轴器；对于高速且有冲击振动 的轴应选用有弹性元件挠性联轴器。
机械设计基础第十六章联轴器 离合器 制动器课件
十字轴式刚性万向节为汽车上广泛使用的不等速万向节，允许相邻两轴的最大 交角为15゜～20゜。十字轴式万向节由一个十字轴，两个万向节叉和四个滚 针轴承等组成。两万向节叉上的孔分别套在十字轴的两对轴颈上。这样当主动 轴转动时，从动轴既可随之转动，又可绕十字轴中心在任意方向摆动。在十字 轴轴颈和万向节叉孔间装有滚针轴承5，滚针轴承外圈靠卡环轴向定位。
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。
按照弹簧的形状分：
螺旋弹簧 环形弹簧 碟形弹簧 板簧 盘簧 异型弹簧
按照承受载荷的循环次数N
Ⅰ类弹簧（N>106）:内燃机气门弹簧；电磁制动器弹簧
Ⅱ类弹簧（N=103---105）：调速器弹簧；安全阀弹簧，一般车辆弹 簧
Ⅲ类弹簧（N<103和受静载）：摩擦式安全离合器弹簧 螺旋弹簧是用弹簧丝卷绕制成的，由于制造简便，所以应用
并紧不磨平端
YⅠ YⅡ
d/4
并紧磨平端
1
H0
d
(3/4)d
D1 D2 D
2）、拉伸弹簧 如图，圆柱螺旋拉伸弹簧不受外力的自由状态，此时
弹簧各圈应互相并拢。
H0 p
D D2 D1
拉伸弹簧 的端部结构 形式
d
LⅠ LⅡ LⅧ LⅦ
2、基本参数及尺寸 圆柱螺旋弹簧的主要参数有：
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。
按照弹簧的形状分：
螺旋弹簧 环形弹簧 碟形弹簧 板簧 盘簧 异型弹簧
按照承受载荷的循环次数N
Ⅰ类弹簧（N>106）:内燃机气门弹簧；电磁制动器弹簧
Ⅱ类弹簧（N=103---105）：调速器弹簧；安全阀弹簧，一般车辆弹 簧
Ⅲ类弹簧（N<103和受静载）：摩擦式安全离合器弹簧 螺旋弹簧是用弹簧丝卷绕制成的，由于制造简便，所以应用
并紧不磨平端
YⅠ YⅡ
d/4
并紧磨平端
1
H0
d
(3/4)d
D1 D2 D
2）、拉伸弹簧 如图，圆柱螺旋拉伸弹簧不受外力的自由状态，此时
弹簧各圈应互相并拢。
H0 p
D D2 D1
拉伸弹簧 的端部结构 形式
d
LⅠ LⅡ LⅧ LⅦ
2、基本参数及尺寸 圆柱螺旋弹簧的主要参数有：
第13章--联轴器离合器和制动器PPT优秀课件
单盘摩擦离合器 36
37
多盘摩擦离合器
圆盘摩擦离合器所传递的最大转矩及作用在摩擦面上的压强分
别为
TmaxZfFQD1 4D2KT
p 4FQ p
D22 D12
N·mm
MPa [p]=KvKzKn[p0] 38
多盘摩擦离合器
39
电磁摩擦离合器
40
圆锥式摩擦离合器
与单圆盘摩擦离合器相比较，由于锥形结构使圆锥式摩擦离合 器在相同外径尺寸和相同轴向压力的情况下接触面积增大，从 而产生较大的摩擦力，传递更大的转矩。
13.2 联轴器
相对位移误差：制造，安装，受载变形和温度变化 x
轴向位移
y
径向位移
y
α
α
角位移
综合位移
后果：联轴器、轴和轴承中产生附加载荷，引起磨损和振动 4
13.2 联轴器
联轴器的类型:
固定式刚性联轴器: 要求被联接两轴轴线严格对中
常用类型有:套筒联轴器、夹壳联轴器和凸缘联轴器
刚性联轴器
可移式刚性联轴器: 可以通过两半联轴器间的
摩擦式安全离合器
优点：摩擦所需的轴向压力由弹簧调节得到，过载时打滑起动
安全作用，当载荷降低到某一值后又开始正常接合状态
缺点：分离不充分，从动轴可能转动。
43
2.离心离合器
当主动轴的转速达到某一定值时能自行结合或分离
瓦
块
开式+闭式
式
离
心
离
合
弹 簧 的 作 用 ？
器
开式离合器主要用于起动装置，以便运转稳定后加载
铸造成型，那么联接螺栓
为什么交叉布置？
7
3.凸缘联轴器
对
对中
37
多盘摩擦离合器
圆盘摩擦离合器所传递的最大转矩及作用在摩擦面上的压强分
别为
TmaxZfFQD1 4D2KT
p 4FQ p
D22 D12
N·mm
MPa [p]=KvKzKn[p0] 38
多盘摩擦离合器
39
电磁摩擦离合器
40
圆锥式摩擦离合器
与单圆盘摩擦离合器相比较，由于锥形结构使圆锥式摩擦离合 器在相同外径尺寸和相同轴向压力的情况下接触面积增大，从 而产生较大的摩擦力，传递更大的转矩。
13.2 联轴器
相对位移误差：制造，安装，受载变形和温度变化 x
轴向位移
y
径向位移
y
α
α
角位移
综合位移
后果：联轴器、轴和轴承中产生附加载荷，引起磨损和振动 4
13.2 联轴器
联轴器的类型:
固定式刚性联轴器: 要求被联接两轴轴线严格对中
常用类型有:套筒联轴器、夹壳联轴器和凸缘联轴器
刚性联轴器
可移式刚性联轴器: 可以通过两半联轴器间的
摩擦式安全离合器
优点：摩擦所需的轴向压力由弹簧调节得到，过载时打滑起动
安全作用，当载荷降低到某一值后又开始正常接合状态
缺点：分离不充分，从动轴可能转动。
43
2.离心离合器
当主动轴的转速达到某一定值时能自行结合或分离
瓦
块
开式+闭式
式
离
心
离
合
弹 簧 的 作 用 ？
器
开式离合器主要用于起动装置，以便运转稳定后加载
铸造成型，那么联接螺栓
为什么交叉布置？
7
3.凸缘联轴器
对
对中
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的相对运动等引起联轴器所联两轴线的相对位移程度。
（3）许用的外形和尺寸的安装方法。 为了便于装配、调整和维修，应考虑必需的操作空间。 对于大型的联轴器，应能在轴不需要作轴向移动的条件下
实现装拆。
（4）联轴器的许用转速。
当n ≥ 5000 r/min时，应考虑联轴器外缘的离心应力和弹性 元件的变形等因素，并应进行平衡试验。
a. 弹性圆柱销联轴器
结构和凸缘联轴器类似，但用套有弹性圈的柱销代替了联 接螺栓。
结构比较简单，制造容易，不用润滑，弹性圈更换方便， 具有一定的补偿两轴线相对偏移和减振、缓冲性能。
多用于经常正、反转，启动频繁，转速较高的场合。
安装时，要注意留出间隙c，以便两轴工作时能作少量的相 对轴向位移。
b. 尼龙柱销联轴器 可看作弹性圈柱销联轴器简化而成。 采用尼龙柱销代替弹性圈和金属柱销。 在柱销两端配置挡圈，防止柱销滑出。装配时要留间隙。
规定部件相应的安装精度 进行必要的承载能力校核
1. 联轴器类型的选择
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。
（1）所需传递转矩的大小和性质，对缓冲、减振功能的要求以 及是否可能发生共振等。
（2）联轴器所联两轴轴线的相对位移。 即由制造和装配误差、轴受载和热膨胀变形以及部件之间
此时，1 2 。
万向联轴器可用于相交两轴间的联接，或工作时有较大 角位移的场合。
传递转矩和运动可靠，结构比较紧凑，传动效率较高， 维修保养比较方便。
2）有弹性元件挠性联轴器
因联轴器中装有弹性元件，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。这类联轴器的品种多，应 用广泛。
凹槽和凸块的工作面要求有较高的硬度并加润滑剂。 转速高时，中间圆盘的偏心将产生较大离心力，加快磨损， 并对轴及轴承带来加大的附加载荷。 适用于低速场合。允许径向位移≤0.04d，角位移≤30′。
b. 齿轮联轴器
由两个具有 外齿的半联轴器 和两个具有内齿 的外壳所组成。
轮齿的齿廓 常为20°压力角 的渐开线齿廓， 轮齿间留有较大 齿侧间隙。
高速时，不应选用非金属弹性元件和可动元件之间有间隙 的挠性联轴器。
此外，还应考虑工作环境、使用寿命以及润滑、密封和经 济性等条件，再参考各类联轴器特性，选择一种合用的联轴器 类型。
2. 联轴器型号、尺寸的确定
选定合适类型后，可按转矩、轴直径和转速等确定联轴器 的型号和结构尺寸。
T K T 联轴器计算转矩TCa：取轴上的最大转矩。 Ca
这类联轴器的结构比较简单、成本低、可传递较大的转矩， 故当转速低、无冲击、轴的刚度大、对中性较好时常被采用。
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，进一步分为：
1）无弹性元件挠性联轴器
联轴器具有挠性，可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件， 故不能缓冲减振。
a. 十字滑块联轴器
由端面开有 凹槽的两个半联 轴器和一个两端 具有凸块的中间 圆盘所组成。
第九章 联轴器、离合器和制动器
§9-1 联轴器 §9-2 离合器 §9-3 制动器
§9-1 联轴器
概述1
一、联轴器的功能与类型
1）联轴器的功能
联轴器是机械装置中常用的部件，它们主要用于轴与轴的联 接，以传递运动和转矩。
机器运转时两轴不能分离，只有在机器停车时才可使两轴分离。
2）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，而存在着某 种程度的相对位移。
齿式联轴器
外齿轮齿顶做成 球面，球面中心位于 齿轮的轴线上，故能 补偿两轴的综合位移。
能传递较大转矩， 但结构复杂，制造困难， 在重型机器和起重设备 中应用较广。
用于高速传动时， 必须进行高精度加工， 并经动平衡处理，还 需要有良好的润滑和 密封。
不适用于立轴。
c. 万向联轴器
由两个分别固定在主、 从动轴上的叉形接头和一 个十字形零件所组成。
叉形接头和 十字头是铰接的， 因此允许被联接 两轴的轴线夹角 很大。
当两轴线不重合时，主动轴等速转动，而从动轴将在某 一范围内作周期性的变速转动，会在传动中引起附加动载荷。
1 cos 2 1 / cos
常将万向联轴器成对使用，构成双万向联轴器，但必须 保证两轴和中间轴的夹角相等，并且中间轴的两端的叉形接 头在同一平面内。
x
y联轴器的种类和特性1
轴向位移x
径向位y
xy
角位移
综合位移x、y、
这就要求设计联轴器时，从结构上采取措施，使之能够适应一定 范围的相对位移。
根据联轴器有无弹性元件、对各种相对位移有无补偿能力，联 轴器可分为刚性联轴器、挠性联轴器和安全联轴器。
二、常用联轴器的结构特点
1. 刚性联轴器 分套筒式、夹壳式和凸缘式。
结构简单，安装、制造容易，耐久性好，也有吸振和补偿 轴向位移的能力。
多用于轴向窜动量较大，经常正、反转，启动频繁，转速 较高的场合和带载启动的高、低速传动轴系，可代替弹性圈柱 销连轴器。
不宜用于可靠性要求高、重载和具有强烈冲击与振动的场 合。对径向与角向位移大、安装精度低的传动轴系，也不宜选 用。
3. 其他联轴器 1）剪切销安全联轴器 剪切销安全联轴器有单剪和双剪的两种。
单剪的安全联轴器的结构类似凸缘联轴器，用钢制销钉联接。
2）带制动轮单面鼓形联轴器
用螺栓3将 半联轴器1、制动 轮2及内齿圈4联 接在一起，采用 循环冷却、润滑。
三、联轴器的选择
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 确定联轴器的型号 校核最大转矩 协调轴孔直径
套筒联轴器
凸缘联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器用键分别与两轴联 接，然后用螺栓把两个半联轴器联成一体，以传递运动和转矩。
铰制孔用螺栓
对中榫
为了安全起见，凸缘联轴器可以 作成带防护边的。
刚性联轴器
凸缘联轴器的材料可用灰铸铁和碳钢， 重载时或圆周速度大于30m/s时应用铸 钢或锻钢。
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，使 工作情况恶化。
A
（3）许用的外形和尺寸的安装方法。 为了便于装配、调整和维修，应考虑必需的操作空间。 对于大型的联轴器，应能在轴不需要作轴向移动的条件下
实现装拆。
（4）联轴器的许用转速。
当n ≥ 5000 r/min时，应考虑联轴器外缘的离心应力和弹性 元件的变形等因素，并应进行平衡试验。
a. 弹性圆柱销联轴器
结构和凸缘联轴器类似，但用套有弹性圈的柱销代替了联 接螺栓。
结构比较简单，制造容易，不用润滑，弹性圈更换方便， 具有一定的补偿两轴线相对偏移和减振、缓冲性能。
多用于经常正、反转，启动频繁，转速较高的场合。
安装时，要注意留出间隙c，以便两轴工作时能作少量的相 对轴向位移。
b. 尼龙柱销联轴器 可看作弹性圈柱销联轴器简化而成。 采用尼龙柱销代替弹性圈和金属柱销。 在柱销两端配置挡圈，防止柱销滑出。装配时要留间隙。
规定部件相应的安装精度 进行必要的承载能力校核
1. 联轴器类型的选择
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。
（1）所需传递转矩的大小和性质，对缓冲、减振功能的要求以 及是否可能发生共振等。
（2）联轴器所联两轴轴线的相对位移。 即由制造和装配误差、轴受载和热膨胀变形以及部件之间
此时，1 2 。
万向联轴器可用于相交两轴间的联接，或工作时有较大 角位移的场合。
传递转矩和运动可靠，结构比较紧凑，传动效率较高， 维修保养比较方便。
2）有弹性元件挠性联轴器
因联轴器中装有弹性元件，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。这类联轴器的品种多，应 用广泛。
凹槽和凸块的工作面要求有较高的硬度并加润滑剂。 转速高时，中间圆盘的偏心将产生较大离心力，加快磨损， 并对轴及轴承带来加大的附加载荷。 适用于低速场合。允许径向位移≤0.04d，角位移≤30′。
b. 齿轮联轴器
由两个具有 外齿的半联轴器 和两个具有内齿 的外壳所组成。
轮齿的齿廓 常为20°压力角 的渐开线齿廓， 轮齿间留有较大 齿侧间隙。
高速时，不应选用非金属弹性元件和可动元件之间有间隙 的挠性联轴器。
此外，还应考虑工作环境、使用寿命以及润滑、密封和经 济性等条件，再参考各类联轴器特性，选择一种合用的联轴器 类型。
2. 联轴器型号、尺寸的确定
选定合适类型后，可按转矩、轴直径和转速等确定联轴器 的型号和结构尺寸。
T K T 联轴器计算转矩TCa：取轴上的最大转矩。 Ca
这类联轴器的结构比较简单、成本低、可传递较大的转矩， 故当转速低、无冲击、轴的刚度大、对中性较好时常被采用。
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，进一步分为：
1）无弹性元件挠性联轴器
联轴器具有挠性，可补偿两轴的相对位移。但因无弹性元件， 故不能缓冲减振。
a. 十字滑块联轴器
由端面开有 凹槽的两个半联 轴器和一个两端 具有凸块的中间 圆盘所组成。
第九章 联轴器、离合器和制动器
§9-1 联轴器 §9-2 离合器 §9-3 制动器
§9-1 联轴器
概述1
一、联轴器的功能与类型
1）联轴器的功能
联轴器是机械装置中常用的部件，它们主要用于轴与轴的联 接，以传递运动和转矩。
机器运转时两轴不能分离，只有在机器停车时才可使两轴分离。
2）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，而存在着某 种程度的相对位移。
齿式联轴器
外齿轮齿顶做成 球面，球面中心位于 齿轮的轴线上，故能 补偿两轴的综合位移。
能传递较大转矩， 但结构复杂，制造困难， 在重型机器和起重设备 中应用较广。
用于高速传动时， 必须进行高精度加工， 并经动平衡处理，还 需要有良好的润滑和 密封。
不适用于立轴。
c. 万向联轴器
由两个分别固定在主、 从动轴上的叉形接头和一 个十字形零件所组成。
叉形接头和 十字头是铰接的， 因此允许被联接 两轴的轴线夹角 很大。
当两轴线不重合时，主动轴等速转动，而从动轴将在某 一范围内作周期性的变速转动，会在传动中引起附加动载荷。
1 cos 2 1 / cos
常将万向联轴器成对使用，构成双万向联轴器，但必须 保证两轴和中间轴的夹角相等，并且中间轴的两端的叉形接 头在同一平面内。
x
y联轴器的种类和特性1
轴向位移x
径向位y
xy
角位移
综合位移x、y、
这就要求设计联轴器时，从结构上采取措施，使之能够适应一定 范围的相对位移。
根据联轴器有无弹性元件、对各种相对位移有无补偿能力，联 轴器可分为刚性联轴器、挠性联轴器和安全联轴器。
二、常用联轴器的结构特点
1. 刚性联轴器 分套筒式、夹壳式和凸缘式。
结构简单，安装、制造容易，耐久性好，也有吸振和补偿 轴向位移的能力。
多用于轴向窜动量较大，经常正、反转，启动频繁，转速 较高的场合和带载启动的高、低速传动轴系，可代替弹性圈柱 销连轴器。
不宜用于可靠性要求高、重载和具有强烈冲击与振动的场 合。对径向与角向位移大、安装精度低的传动轴系，也不宜选 用。
3. 其他联轴器 1）剪切销安全联轴器 剪切销安全联轴器有单剪和双剪的两种。
单剪的安全联轴器的结构类似凸缘联轴器，用钢制销钉联接。
2）带制动轮单面鼓形联轴器
用螺栓3将 半联轴器1、制动 轮2及内齿圈4联 接在一起，采用 循环冷却、润滑。
三、联轴器的选择
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 确定联轴器的型号 校核最大转矩 协调轴孔直径
套筒联轴器
凸缘联轴器是把两个带有凸缘的半联轴器用键分别与两轴联 接，然后用螺栓把两个半联轴器联成一体，以传递运动和转矩。
铰制孔用螺栓
对中榫
为了安全起见，凸缘联轴器可以 作成带防护边的。
刚性联轴器
凸缘联轴器的材料可用灰铸铁和碳钢， 重载时或圆周速度大于30m/s时应用铸 钢或锻钢。
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，使 工作情况恶化。
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