联轴器、离合器的结构、特点及应用
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联轴器和离合器主要用于轴与轴之间的联接,使它们一起回转并传递转矩。
联轴器和离合器的区别在于:用联轴器联接的两根轴,只有在机器停车后,经过拆卸才能把它们分离。
用离合器联接的两根轴,在机器工作中就能方便地使它们分离或接合。
联轴器和离合器大都已标准化了联轴器、离合器和制动器都是常用部件,多数已经标准化。
本章将介绍常用的联轴器、离合器和制动器的结构、特点、应用场合以及选择方法。
对应用越来越多的液力联轴器也作简单介绍。
第一节联轴器由于制造及安装误差或工作中的磨损、受载变形等原因,联轴器所联接的两根轴往往不能对中,常产生轴向、径向、偏角、综合等位移,见图14.1.1,另外有些联轴器常在振动、冲击的环境下工作,因此要求联轴器在传递转距的同时,还应具有一定的补偿轴线偏移、缓冲吸振的能力。
图14.1.1联轴器所联两轴的偏移根据有无补偿相对位移的能力,联轴器可分为刚性联轴器和弹性联轴器。
一、刚性联轴器刚性联轴器结构简单,制造容易、承载能力大,成本低,适用于载荷平稳、转速稳定、两轴对中良好的场合。
刚性联轴器由刚性传力件组成,又可分为固定式和可移式两类。
固定式刚性联轴器不能补偿两轴的相对位移;可移式刚性联轴器能补偿两轴的相对位移。
(一)固定式刚性联轴器1、套筒联轴器如图14 — 2所示,套筒联轴器是由一公用套筒及键或销等联接方式将两轴联接。
这种联轴器的结构简单,径向尺寸小,制作方便,但其装配拆卸时需作轴向移动,适用于两轴直径小、同轴度较高、轻载荷、低转速、无振动、无冲击、工作平稳的场合。
2、凸缘联轴器刚性联轴器中应用最广的是凸缘联轴器,如图14.1.3所示。
它由两个带有凸缘的半联轴器用螺栓联接而成,图14.1.3a 采用两半联轴器凸缘肩和凹槽对中,依靠两半联轴器接触面间的摩擦力传递转矩,两半联轴器用普通螺栓联接。
图14.1.3b 采用铰制孔对中,直接利用螺栓与螺栓孔壁之间的挤压传递转距。
凸缘联轴器使用方便,能传递较大转距,安装时对中性要求高,主要用于刚性较好、转速较低、载荷平稳的场合。
教学目地:1熟悉联轴器的类型、特点、应用和选择2了解离合器的类型和应用3了解制动器的类型和应用教学重点:1常用联轴器的特点和选择2常用离合器的类型和工作原理教学难点:常用联轴器的选择和标注第十三章联轴器和离合器和制动器联轴器和离合器是机械传动中的重要部件。
联轴器和离合器可联接主、从动轴,使其一同回转并传递扭矩,有时也可用作安全装置。
联轴器联接的分与合只能在停机时进行,而离合器联接的分与合可随时进行。
如图13-1、图13-2所示为联轴器和离合器应用实例。
1-电动机2、5-联轴器3-制动器4-减速器6-卷筒7-轴承8-机架图13-2图13-1图13-1所示为电动绞车,电动机输出轴与减速器输入轴之间用联轴器联接,减速器输出轴与卷筒之间同样用联轴器联接来传递运动和扭矩。
图13-2所示为自动车床转塔刀架上用于控制转位的离合器。
联轴器和离合器的类型很多,其中多数已标准化,设计选择时可根据工作要求,查阅有关手册、样本,选择合适的类型,必要时对其中主要零件进行强度校核。
13.1联轴器13.1.1 联轴器的性能要求联轴器所联接的两轴,由于制造及安装误差、承载后变形、温度变化和轴承磨损等原因,不能保证严格对中,使两轴线之间出现相对位移,如图13-3所示,如果联轴器对各种位移没有补偿能力,工作中将会产生附加动载荷,使工作情况恶化。
因此,要求联轴器具有补偿一定范围内两轴线相对位移量的能力。
对于经常负载启动或工作载荷变化的场合,要求联轴器中具有起缓冲、减振作用的弹性元件,以保护原动机和工作机不受或少受损伤。
同时还要求联轴器安全、可靠,有足够的强度和使用寿命。
a)b)c)d)a)轴向位移b)径向位移c)角度位移d)综合位移图13-313.1.2 联轴器的分类联轴器可分为刚性联轴器和挠性联轴器两大类。
刚性联轴器不具有缓冲性和补偿两轴线相对位移的能力,要求两轴严格对中,但此类联轴器结构简单,制造成本较低,装拆、维护方便,能保证两轴有较高的对中性,传递转矩较大,应用广泛。
联轴器、离合器的结构、特点及应⽤教学环节与时间分配⼀(2分钟)⼆(8分钟)三(70分钟)授课内容点名查考勤复习旧课、导⼊新课1、滑动轴承主要由哪⼏部分组成?2、滑动轴承如何分类?3、常⽤的径向滑动轴承有哪些?在⽣产、⽣活中,有许多机器设备需要利⽤联轴器、离合器等才能保证正常⼯作,如卷扬机、汽车、运输机械、起重机械等。
讲授新课13-1、2 联轴器、离合器的结构、特点及应⽤⼀、联轴器1、概念:联轴器⽤来连接两根轴或轴和回转件,使它们⼀起回转,传递转矩和运动。
2、分类:机械式联轴器分刚性联轴器、挠性联轴器和安全教学⽅法联轴器三⼤类。
刚性联轴器是不能补偿两轴有相对位移的联轴器,常⽤的有凸缘联轴器、套筒联轴器等。
挠性联轴器是能补偿两轴相对位移的联轴器,⼜分为⽆弹性元件挠性联轴器和弹性联轴器两类。
安全联轴器是具有过载安全保护功能的联轴器,⼜分为挠性安全联轴器和刚性安全联轴器两类。
3.⼏种常⽤联轴器的结构(1)凸缘联轴器利⽤螺栓连接两半联轴器的凸缘,以实现两轴的连接,凸缘联轴器要求严格对中,其对中⽅法有两种:⼀是在两半联轴器上分别制出凸肩和凹槽,互相配合⽽实现对中,⼀是两半联轴器上都制出凸肩,共同与⼀个剖分环配合⽽实现对中,凸缘联轴器结构简单,维护⽅便,能传递较⼤的较矩,但对两轴之间的相对位移不能补偿,因此对两轴的对中性要求很⾼。
凸缘联轴器⼴泛地⽤于低速、转矩、载荷平稳、短⽽刚性好的轴的连接。
(2)套筒联轴器套筒联轴器通过公⽤套筒以某种⽅式连接两轴。
公⽤套筒与两轴连接的⽅式常采⽤键连接或销连接。
常⽤于两轴直径较⼩、两轴对中性精度⾼、⼯作平稳的场合。
(3)齿轮联轴器齿轮联轴器通过内外齿啮合,实现两半联轴器的连接,属⽆弹性元件挠性联轴器,由两个带有外齿的凸缘内套筒1和两个带有内齿的外套筒2所组成。
齿轮联轴器的优点是转速⾼(可达3 500r/min),能传递很⼤的转矩(可达106N.m),并能补偿较⼤的综合位移,⼯作可靠,对安装精度要求不⾼。
1.问:联轴器、离合器有何区别?各用于什么场合?答:联轴器用来把两轴联接在一起,机器运转时两轴不能分离;只有在机器停车并将联接拆开后,两轴才能分离。
离合器是在机器运转过程中,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系统的断续,以便进行变速及换向等。
2.问:刚性联轴器主要有哪几种?答:套筒式、夹壳式和凸缘式等。
3.问:刚性联轴器的主要缺点是什么?答:1)无法补偿两轴偏斜和位移,对两轴的对中性要求较高;2)联轴器中都是刚性零件,缺乏缓冲和吸振的能力。
在不能避免两轴偏斜和位移的场合中应用时,将会在轴与联轴器中引起难以估计的附加应力,并使轴、轴承和轴上零件的工作情况恶化。
4.问:利用联轴器补偿两轴偏斜和位移的方法主要有哪些?答:主要有两种:1)利用联轴器工作零件间构成的动联接具有某一方向或几个方向的活动度来补偿;2)利用联轴器中弹性元件的变形来补偿。
用前一种方法做成的就是无弹性元件挠性联轴器,用后一种方法做成的就是弹性联轴器。
5.问:挠性联轴器依所能补偿位移的方向不同可分为几种?答:可分为允许轴向位移、允许径向位移、允许角位移和允许综合位移等四种。
6.问:对离合器的要求主要有哪些?答:接合平稳、分离迅速而彻底;调节和修理方便;外廓尺寸小;质量小;耐磨性好和有足够的散热能力;操纵方便省力。
7.问:选择联轴器的类型时考虑的因素主要有哪些?答:具体选择时可考虑以下几点:1)所需传递的转矩大小和性质以及对缓冲减振功能的要求;2)联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小;3)两轴相对位移的大小和方向;4)联轴器的可靠性和工作环境;5)联轴器的制造、安装、维护和成本。
8.问:哪些类型的联轴器具有缓冲、减振作用?答:弹性联轴器都具有缓和冲击的作用。
用非金属弹性元件构成的弹性联轴器以及用金属弹性元件构成的、弹性元件间有摩擦作用的弹性联轴器,除有缓冲作用外,还有减振作用。
9.问:在选择联轴器或对其关键零件进行验算时,应用计算转矩,原因何在?答:机器起动时的惯性力矩和工作中的过载等原因。
第十一章联轴器和离合器联轴器和离合器是机械传动中的常用部件,常用于机床,汽车,起重机等各种工程机械行业。
联轴器用来联接不同机构中的两根轴(主动轴和从动轴)使之共同旋转以传递扭矩的机械零件如图11-1所示。
在高速重载的动力传动中,有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。
联轴器由两半部分组成,分别与主动轴和从动轴联接。
一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。
离合器是汽车动力系统的重要部件,它担负着将动力与发动机之间进行切断与连接的工作如图11-2所示。
1981年法国人制成摩擦片式离合器,摩擦离合器是应用得最广也是历史最久的一类离合器随着工业技术的发展,联轴器和离合器的类型越来越多,应了解各型号的结构特点以及应用场合并解决其选型等问题,以提高联轴器和离合器的工作能力,改善的联轴器和奔合器传动质量。
图11-1联轴器图11-2离合器本章知识要点(1) 了解联轴器的功用与分类特点。
(2)熟悉联轴器的选用方法,掌握联轴器选型计算步骤。
(3) 了解离合器的功用与分类,熟悉摩擦式片离合器的工作原理。
兴趣实践以汽车离合器为例,研究不同汽车上所选用的离合器类型有何不同,并对离合器的内部结构进行拆装,掌握其结构上的异同和特殊性,注意观察离合器制动的关键构件。
探索思考根据工作环境和传动力矩的不同,应该怎样选择合适类型的联轴器?预习准备本章讲学习联轴器和离合器的分类,工作原理、结构特点以及应用场合。
着重预习联轴器的选型步骤和选型计算方法,并且了解联轴器和离合器的异同点。
11.1联轴器11.1.1联轴器的功用和分类一般机械都是由原动机、传动机和工作机构组成,这三部分必须联接起来才能工作,而联轴器就是把它们联接起来的一种重要装置。
联轴器主要用于两轴之间的联接,它也可用于轴和其它零件(卷筒、齿轮、带轮等)之间的联接。
它的主要任务是传递扭矩。
若要使两轴分离,必须通过停车拆卸才能实现。
联轴器所要联接的轴之间,由于存在制造、安装误差,受载受热后的变形以及传动过程中会产生振动等因素,往往存在着轴向、径向或偏角等相对位置的偏移如图11-3所示。
教学环节与时间分配
一(2分钟)二(8分钟)
三(70分钟)
授课
内容
点名查考勤
复习旧课、导入新课
1、滑动轴承主要由哪几部分组成?
2、滑动轴承如何分类?
3、常用的径向滑动轴承有哪些?
在生产、生活中,有许多机器设备需要利用联
轴器、离合器等才能保证正常工作,如卷扬机、汽
车、运输机械、起重机械等。
讲授新课
13-1、2 联轴器、离合器的结构、特点及应用
一、联轴器
1、概念:
联轴器用来连接两根轴或轴和回转件,使它们一
起回转,传递转矩和运动。
2、分类:
机械式联轴器分刚性联轴器、挠性联轴器和安全
教学方法
联轴器三大类。
刚性联轴器是不能补偿两轴有相对位移的联轴器,常用的有凸缘联轴器、套筒联轴器等。
挠性联轴器是能补偿两轴相对位移的联轴器,又分为无弹性元件挠性联轴器和弹性联轴器两类。
安全联轴器是具有过载安全保护功能的联轴器,又分为挠性安全联轴器和刚性安全联轴器两类。
3.几种常用联轴器的结构
(1)凸缘联轴器利用螺栓连接两半联轴器的凸缘,以实现两轴的连接,凸缘联轴器要求严格对中,其对中方法有两种:一是在两半联轴器上分别制出凸肩和凹槽,互相配合而实现对中,一是两半联轴器上都制出凸肩,共同与一个剖分环配合而实现对中,
凸缘联轴器结构简单,维护方便,能传递较大的较矩,但对两轴之间的相对位移不能补偿,因此对两轴的对中性要求很高。
凸缘联轴器广泛地用于低速、转矩、载荷平稳、短而刚性好的轴的连接。
(2)套筒联轴器套筒联轴器通过公用套筒以某种方式连接两轴。
公用套筒与两轴连接的方式常采用键连接或销连接。
常用于两轴直径较小、两轴对中性精度高、工作平稳的场合。
(3)齿轮联轴器齿轮联轴器通过内外齿啮合,实现两半联轴器的连接,属无弹性元件挠性联轴器,由两个带有外齿的凸缘内套筒1和两个带有内齿的外套筒2所组成。
齿轮联轴器的优点是转速高(可达3 500r/min),能传递很大的转矩(可达106N.m),并能补偿较大的综合位移,工作可靠,对安装精度要求不高。
其缺点是质量大,制造较困难,成本高,因此多用在重型机械中。
(4)滑块联轴器滑块联轴器通过中间滑块在两半联轴器端面的径向槽内滑动,实现两半联轴器的连接,由左套筒1、右套筒3和十字滑块2组成。
左、右套筒用键分别与两轴连接。
十字滑块两端面带有互相垂直的凸肩,分别嵌入左、右套筒端面相应的
凹槽中,将两轴连接为一体。
(5)万向联轴器万向联轴器允许在较大角位移时传递转矩,属无弹性元件挠性联轴器。
主要用于两轴相交的传动。
用万向联轴器连接的两相交轴,主动轴回转一周,从动轴也回转一周,但两轴的瞬时角速度是不相等的。
(6)弹性套柱销联轴器和弹性柱销联轴器机械柱销材料常用尼龙,其他具有弹性的非金属材料也可应用,如酚醛、榆木、胡桃木等。
弹性柱销联轴器可允许较大的轴向窜动,但径向位移和偏角位移的补偿量不大。
其的结构简单,制造容易和维护方便等优点,一般多用于轻载的场合。
(7)安全联轴器安全联轴器即具有过载安全保护功能的联轴器,当机器过载或受冲击时,联轴器中的连接件自动断开,中断两轴的联系,从而避免机器械重要零、部件受到损坏。
二、离合器
1、概念:
离合器是主、从动部分在同轴线上传递动力或运动时,具有接合或分离功能的装置。
在机器运转过程中随时将两轴接合或分离。
2、分类:
按控制方式不同,离合器可分成操纵离合器和自控离合器两大类,必须通过操纵接合元件才具有接合或分离功能的离合器称为操纵离合器。
按操纵方式不同,操纵离合器分有机械离合器、电磁离合器、液压离合器和气压离合器等四种。
自控离合器是在主动部分或从动部分某些性能参数变化时,接合元件具有自行接合或分离功能的离合器。
自控离合器分为超越离合器、离心离合器和安全离合器三种。
在机械机构直接作用下具有离合功能的离合器称为机械离合器。
机械离合器有啮合式和摩擦式两种类型。
3.几种常用的机械离合器
(1)啮合式离合器啮合式离合器是由端面带牙的两半离合器组成,通过啮合的齿来传递转矩。
结构
四(5分钟)五(5分钟)简单,外廓尺寸小,两轴接合后不会发生相对移动,但接合时有冲击,只能在低速或停车时接合,否则凸牙容易损坏。
(2)齿形离合器齿形成合器是用内齿和外齿组成嵌合副的离合器,多用于机床变速箱内。
(3)摩擦式离合器用于经常启动、制动或频繁改变速度大小和方向的机械中,这种离合器需要较大的轴向力,传递的转矩较小,但在任何转速条件下,两轴均可以分离或接合,且接合平很稳,冲击和振动小,过载时两摩擦面之间打滑,起保护作用。
(4)超越离合器超越离合器是通过主、从动部分的速度变化或旋转方向的变化,而具有离合功能的离合器。
有单向和双向之分。
本课小结
归纳、总结本课所学要点、重点
布置作业
见习题册。