最新机械设计基础教案——第16章联轴器与离合器、其它常用零部件.docx
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第 16 章 联轴器与离合器、其它常用零部件
（一）教学要求
（ 1） 了解联轴器、离合器、制动器的类型与特点
（ 2） 了解各类弹簧的工作原理、特点及应用，掌握圆柱螺旋弹簧的设计方法
（二）教学的重点与难点
（ 1） 联轴器、离合器、制动器的选用
（ 2） 圆柱螺旋弹簧的设计计算
（三）教学内容
16． 1
联轴器
一、联轴器的类型、结构和特性
联轴器
机械式联轴器 液力联轴器——液压
~、液力
~、液力偶合器
电磁式联轴器 其中以机械式联轴器最为常用
机械式联轴器： 1、刚性联轴器
1） 刚性固定式联轴器（无法补偿两轴线相对位移偏差） ①套筒联轴器，图 16-1 ②凸缘联轴器：图 16-2a ，用普通螺栓联接；图 16-2b ，用铰制孔螺栓联接 ③夹壳式联轴器，图 16-3
2） 刚性可移式联轴器（可补偿两种轴线的 X 、Y 和综合误差的影响）图 16-4 ①十字滑块联轴器
②万向联轴器。
③齿轮联轴器，如图 16-8 ，允许 Y 和
位移，适合于重载传动
2、弹性联轴器（并可补偿轴线偏差，有弹性元件、缓冲吸振）
1） 弹性套柱销联轴器 2） 弹性柱销联轴器
3） 轮胎联轴器
二、联轴器的选择
1、选联轴器类型——按载荷大小，转速高低，而轴对中性和工作特性（振动、冲击等）
2、定计算扭矩
3、定型号 4、校核转速
5、协调轴孔直径
6、规定部件安装精度（根据联轴器允许的轴的相对偏移量）
7、必要校核。
16． 2 离合器
要求：操纵方便、省力，接合和分离迅速平稳、动作准确、结构简单一、机械离合器
1、牙嵌式离合器（如图 16-13）——适于停车和低速（ n<10r/min ）时接合
矩形牙—— Z=3~15
图 16-14 牙型 梯形牙—— Z=5~11 接合不太容易
三角形牙——易于接合，但承载低 Z=15~60
锯齿形牙——只能单向接合 Z=2~6
牙齿可布置在周向，也可布置在轴向
2、摩擦式离合器——接合平稳，适合于高速运动中接合
1）单盘摩擦离合器（图 16-15）
2）锥面摩擦离合器（图 16-16）在同样压紧力下有较大的摩擦力
3）多盘式摩擦离合器（图 16-17 ）传动能力较大、应用较广。
摩擦片的材料：石棉衬、夹布胶本、皮革——不需润滑
钢、青铜、粉末冶金——需要润滑 二、特殊功用离合器
1、安全离合器（如图 16-18）采用弹簧自动压紧，当离合器接合面上产生的作用力的
轴向分量超过压紧力时，离合器产生分离。
图 16-9——钢球安全离合器，接合时钢球处于位置
b
2、超越离合器（图
分离时钢球处于位置 a
16-20），滚柱式超越离合器——可实现单向超越（或接合）
，接合
比较平稳，无噪音。
自行车后轮轴中有棘轮式超越离合器。
3、离心式离合器（图
4、磁粉离合器——如图
16-21 ） a)开式——转速达到一定轴时能自动接合
b)闭式——转速达到一定轴时能自动分离
16-22，轴 8 与嵌有线圈 2 的碳铁心 1 相联接， 外壳
4 与齿轮
7
相联接，通电前磁粉处于自由状态，通电后，形成磁分链。
特点：传递扭矩稳定、动作灵敏、接合方便，运行可靠，过载时打滑起安全保持作用。
远距离操纵以控制方便。
16．3 制动器
一、外抱块式制动器（图 16-23）
常开式
常闭式——常用、断电时起制动作用，在起重运输设备中较常用。二、内涨蹄式制动器（如图 16-24）——制动鼓、制动蹄、驱动装置等
制动操作： 1）杠杆； 2）制动泵
三、带式制动器（图 16-25 ）
普通带式 ~——适于低速、简易装置中
块带式 ~——
四、盘式制动器（图 16-26 ）
——轴向施力，轴不受弯矩、性能稳定，一般靠液压力操纵制动，也有用杠杆制动。
16．4 弹簧
一、弹簧的功用
（ 1）控制机构的位置和运动； （ 2）缓冲及吸振； （ 3）储存能量；（ 4）测量力和力矩二、弹簧的类型
性质不同，压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧和弯曲弹簧。外形又可分为螺旋弹簧、碟形簧、环形簧、盘弹簧和板簧
三、弹簧的工作原理
1、弹簧特性线和刚度
表示弹簧载何与变形量之间的关系曲线称为弹簧特性线。
弹簧的载荷变化量与变形变化量之比称为弹簧的刚度
弹簧特性线呈直线的，其刚度为——常数，称为定刚度弹簧； 当特性线呈折线或曲线时，其刚度是变化的，称为变刚度弹簧。
2、变形能
加载过程中弹簧所吸收的能量称为变形能
加载与卸载特性线所包围的面积即代表消耗的能量 U0， U0 越大，说明弹簧的吸振能力越强。 U0 与 U 之比值称为阻尼系数。
16．5 圆柱螺旋弹簧的结构、制造及材料
一、圆柱螺旋弹簧的结构
1、压缩弹簧
弹簧两端的端面圈与邻圈并紧，不参与弹簧变形，只起支承的作用，俗称死圈。
2、拉伸弹簧
二、圆柱螺旋弹簧的制造
弹簧的卷制方法有冷卷法和热卷法
三、圆柱螺旋弹簧的材料及许用应力
1、弹簧的材料
要求弹簧材料应具有高的弹性极限和疲劳极限， 足够的韧性和塑性， 良好的热处理性能。
常用的弹簧材料有：碳素弹簧钢（如 60、 75、 65Mn等）、硅锰弹簧钢（如 60Si2MnA）、铬钒弹簧刚（如 50Cr-VA）、不锈钢（如 1Cr18Ni9 ）及青铜（如 QBe2）等。
2、弹簧的许用应用
弹簧材料的许用应力与弹簧的受载循环次数有关。
16．6 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算
一、弹簧特性线
预紧力 F1 称为弹簧的最小载荷。 Fmax为弹簧所承受的最大工作载荷，此时，弹簧高度压
缩到 H2，相应变形为 λmax，该时刻弹簧各圈之间仍应保留 δ1 的间隙，欲称余隙。 F3 为弹簧
的极限载荷。
二、基本参数及其选择
圆柱螺旋弹簧的主要参数有：弹簧丝直径 d 、弹簧圈外径 、内径 1、中径 2、弹簧节距 p D D D 和螺旋升角α。
三、圆柱螺旋拉压弹簧的强度计算
1、弹簧受力
2、弹簧应力
四、弹簧的刚度计算
1、弹簧的变形
2、弹簧刚度和圈数
3、弹簧的稳定性验算
（四）本章小结
联轴器与离合器都是用来联接两轴、传递运动和转矩，联轴器联接的两种只有停车后
经拆卸才能分离， 而离合器联接的两轴可在机器工作中方便地实现分离与接合。 制动器则是用来降低机械的运转速度或迫使机械停止运转的部件。弹簧在机器中也得到广泛的应用。
（五）作业与思考
1． 两轴线间的偏移形式有哪几种。
2． 凸缘联轴器两种对中方法有何特点。
3． 联轴器与离合器的主要区别是什么。
4． 普通自行车上的手闸、鞍座等处的弹簧各属于什么类型。其功用是什么。
5． 按给定的条件，选择联轴器类型。
6．
