自制 联轴器和离合器

图17-16 多盘式摩擦离合器
2.圆锥摩擦离合器
优点：圆锥摩擦离合器的结构简单，接合比较平 稳，在传递同样转矩的情况下，当直径相同时， 所需的接合力比单盘摩擦离合器约小2/3，而且 脱开后能保持摩擦面间完全分离。 特点：结构简单。接合比较平稳。 应用：传递较大转矩，可用于摩擦式卷扬机。主 要用于中小功率的传动轴系 缺点：圆锥摩擦离合器的摩擦面积小，当需传递 大转矩时，其外形尺寸较大，结构不紧凑，而且 增加惯性，导致启动和分离不易，锥盘轴向移动 困难，接合平稳性降低。 圆锥式离合器的工作原理：靠轴向小推力能产生 锥面大接触压力，从而产生大摩擦力，形成足够 的扭矩的原理。
r’ A
ω1
B
α r
α
ω'2
A
代入得： ω1 =cosαω’2
ω’2 〉ω1
在图示位置II, 以轴2为参考 系，对B点有 ： vB2 = rω”2 以轴1为参考系，对B点有 ： v = r”ω = ω r cosα B1 1 1 同样有 ： vB1 = vB2 代入得： ω’’2=ω1 cosα
ω1
如图17-11所示，弹性柱销联轴器是利用若干非金属材料制成的柱销置 于两个半联轴器凸缘的孔中，以实现两轴的联接。柱梢通常用尼龙制 成，而尼龙具有一定的弹性。弹性柱销联轴器的结构简单，更换柱销 方便。为了防止柱销滑出，在柱销两端配置挡板。装配挡板时应注意 留出间隙。

上述两种联轴器，能缓和冲击、吸收振动，且能补偿故大的轴向位移。依 靠弹性柱销的变形，允许有微量的径向位移和角位移。适用于正反向变化 多、启动频繁的高速轴。最大转速可达800r/min,温度范围为-20至60°c 。
4.5 联轴器和离合器
联轴器
用来把两轴联接在一起，以传递运动与转矩，机器停止 运转后才能接合或分离的一种装置。
离合器
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。
1、凸缘刚性联轴器 结构：半联轴器通过键与轴相联，用螺栓将两个半联 轴器的凸缘联接在一起。 普通凸缘联轴器 ---靠铰制孔螺栓对中。 型式： 有对中榫的凸缘联轴器 ---靠榫头对中。
α
1
2
α
C
1 C 2 α 结构如图所示， 通常采用合金钢制造。
α
小型双万向联轴器
A
α
潘存云教授研制
α
A
α
A--A
5、齿轮联轴器 齿式联轴器是由两个有内齿的外壳3和两个有外齿 的套筒4所组成(图17-3a)。套筒与轴用键相联，两 个外壳用螺栓2联成一体，外壳与套筒之间设有密 封圈1。内齿轮齿数和外齿轮齿数相等。工作时靠 啮合的轮齿传递转矩。由于轮齿间留有较大的间隙 和外齿轮的齿顶制成球形(图17-3b)，所以能补偿两 轴的不对中和偏斜(图17-4)。为了减小轮齿的磨损 和相对移动时的摩擦阻力，在外壳内贮有润滑油。
离合器牙的形状有三角形、梯形和锯齿形。三角形牙传递
中、小转矩，牙数为15~60。梯形、锯齿形牙可传递较大的 转矩，牙数为3~15。梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。 锯齿形牙只能单向工作，反转时由于有较大的轴向分力， 会迫使离合器自行分离。各牙应精确等分，以使载荷均布 。
§2 圆盘摩擦离合器
r B
A B
α α
r”
ω"2
=>ω”2 <ω1 ω1 cosα
其它位置： ω1cos α ≤ ω2 ≤
– 为了克服单个万向联轴器的上述缺点，机器中 常将万向联轴器成对使用，如图17-8所示。这 种由两个万向联轴器组成的装置称为双万向联 轴器。对于联接相交或平行二轴的双万向联轴 器，欲使主、从动轴的角速度相等，必须满足 两个条件：1)主动轴、从动轴与中间件C的夹角 必须相等，即α1=α2； 2)中间件两端的叉面必 须位于同一平面内。
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。
圆柱孔
圆锥孔 预留间隙以补偿 轴向位移。
c
A
预留安装空间以便与更换橡胶套
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
这种联轴器的结构与弹性套柱销联轴器十分相似，只是采用 了非金属材料制成的柱销，取代了带有弹性套的柱销，柱销 通常用具有一定弹性的尼龙制威。在载荷平稳、安装精度较 高的情况下，可采用圆柱销。为了防止柱销的脱落，在柱销 的两端设置了挡板。 弹性柱销联轴器的优点是能够传 递较大的转矩、结构更简单、成 本低廉，且具有一定的补偿两根 轴的轴线偏移的能力以及吸振和 缓冲的能力；它的主要缺点是由 于柱销材料的缘故，使得它的工 作温度受到了限制。一般用于启 动、换向频繁的高速轴之间的连 接。
4.5.2 离合器
§1. 牙嵌离合器
牙嵌离合器是由两个端面带牙的套筒所组成(图17-13)，其
中套筒1紧配在轴上，而套筒2可以沿导向平键3在另一根轴 上移动。利用操纵杆移动滑环4可使两个套筒接合或分离。 为避免滑环的过量磨损，可动的套筒应装在从动轴上。为 便于两轴对中，在套筒1中装有对中环5，从动轴端则可在 对中环中自由转动。
齿轮联轴器 结构：两个有内齿的外壳，两个有外齿的套筒，两者齿 数相同，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。 功用：能补偿轴不对中和偏斜。 工作范围：正常齿：α≤30’ 腰鼓齿：α≤3˚
α
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。
圆盘摩擦离合器有单盘式
和多盘式两种。

图17-15所示为单盘式摩擦离合器 的简图，其中圆盘1紧配在主动轴 上，圆盘2可以沿导键在从动轴上 移动。移动滑环3可使两圆盘接合 或分离。工作时轴向压力Fa使两圆 盘的工作表面产生摩擦力来传递扭 矩。

与牙嵌离合器比较，摩擦离合器具有下列优点：1)在 任何不同转速条件卞两轴都可以进行接合；2)过载时 摩擦面间将发生打滑，可以防止损坏其他零件；3)接 合较平稳，冲击和振动较小。 摩擦离合器在正常的接合过程中，从动轴转速从零逐 渐加速到主动轴的转速，因而两摩擦面间不可避免地 会发生相对滑动。这种相对滑动要消耗一部分能量， 并引起摩擦片的磨损和发热。 单盘式摩擦离合器多用于转矩在2000 N. m以下的轻型 机械。 图17-16a所示为多盘式摩擦离合器。
绞制孔螺栓 普通螺栓 对中榫
普通凸缘联轴器
凸缘联轴器 优点：结构简单，成本低 无法补偿位移和偏斜，对两轴对中性要求高； 缺点： 无缓冲吸振能力。
特点：能传递较大转矩；
应用：速度低、转矩较大和两轴能严格对 中以及冲击较小场合；
2、十字滑块联轴器 滑块联轴器是由两个端面开有径向凹槽的半联轴器1 、3和两端各具凸榫的中间滑块2所组成(图17-5)。中 间滑块两端面上的凸榫相互垂直，分别嵌装在两个半 联轴器的凹槽中，构成移动副。如果两轴线不对中或 偏斜，运转时滑块将在凹槽内滑动，所以凹槽和滑块 的工作面间要加润滑剂。若两轴不对中，当转速较高 时，由于滑块的偏心将会产生较大的离心力和磨损并 给轴和轴承带来附加动载荷，因此它只适用于低速， 轴的转速一般不超过300 r/min。
侧的凸台将沿套筒的凹槽移动。当轴的转速很高时 ，因两轴偏移会使中间盘产生很大的离心力，从而 加剧凸台和凹槽的磨损，为避免产生过大的离心力 ，应尽量减小中间盘质量，如做成空心的中间盘， 同时控制两轴径向位移和限制转移，并在滑动面间 加润滑油减小磨损 适用范围：为了限制离心力，转速较低场 合
3、弹性套柱销联轴器
弹性柱销联轴器
4、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
结构特点：两传动轴末端各有一个叉形支架，用铰链 与中间的“十字形”构件相联，“十字形”构件的中 心位于两轴交点处， 轴间角为 ： α 运动分析： α=0~45˚ 两轴平均传动比为1，但 瞬时传动比是动态变化的 在图示位置I, 以轴1为参考 系，对A点有 ： vA1 = rω1 以轴2为参考系，对A点 有： vA2 = r’ω’2 = r cosαω’ 2 显然有 ： vA1 = vA2
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。
y α
优点：结构简单、制造容易。 缺点：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。
工作时，如果两轴线不同心或偏斜，则中间盘上两