联轴器、离合器、制动器 教案

机械基础 机 械 基 础 第一学年 第一学期 教案编号 课题名称 机 械 基 础 课 时 2

章 节 项目5 认识 任务一认识联轴器 任务二认识离合器 任务三认识制动器 总课时 32

教 学 目 标 知识目标 1．了解常见联轴器的类型和结构，熟悉它的特点及用途。 2. 了解常见离合器的类型和结构，熟悉它的特点及用途。 3. 了解常见制动器的类型和结构，熟悉它的特点及用途。 能力目标 培养学生对联轴器、离合器与制动器认识能力 情感态度 价值观 培养学生对联轴器、离合器与制动器认识能力学习兴趣

教 学 重点难点

重点 1. 联轴器的类型和结构。 2. 离合器的类型和结构。

3. 制动器的类型和结构。

难点 联轴器、离合器与制动器的类型和结构，熟悉它的特点 教学环境 教 室 教学资源 多媒体、机械挂图、 课前准备 准备课件、挂图 教法建议 讲授法、讨论法

教学活动设计 序号 主要教学内容 师生活动设计 1 一、离合器种类和特性 学生、老师互动讨论为主 2 二、联轴器的种类和特性 教师重点介绍 3 三、制动器的类型及功用特点 教师重点介绍

教 学 实 施 步 骤 教学 环节 教学内容及教师活动 学生活动 时间分配

复习 旧课 提问： 1. 螺纹连接的拆装步骤 分别找学生回答 5ˊ

知识链接 一、离合器的种类和特性 使用离合器是为了按需要随时分离和接合机器的两轴，如汽车临时停车而不熄火。对离合器的基本要求是：接合平稳、分离迅速彻底；操纵省力方便，质量和外廓尺寸小，维护和调节方便，耐磨性好等。 常用离合器分类如下 操纵离合器 （ 机械、气动、液压、电磁） 啮合式 牙嵌离合器、齿轮离合器等摩擦式 圆盘离合器 圆锥离合器 自动离合器 定向离合器 啮合式、摩擦式 离心离合器 摩擦式 安全离合器 啮合式、摩擦式 老师具体讲解、学生互动讨论

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1、牙嵌离合器 牙嵌离合器是由两个端面带牙的半离合器所组成，如图所示。其中半离合器Ⅰ固联在主动轴上，半离合器Ⅱ用导键（或花键）与从动轴联接。通过操纵机构可使离合器Ⅱ沿导键作轴向运动，两轴靠两个半离合器端面上的牙嵌合来联接。为了使两轴对中，在半离合器Ⅰ固定有对中环，而从动轴可以在对中环中自有地转动。 牙嵌离合器常用的牙型有三角形、矩形、梯形、锯齿型等，其径向剖面如图所示。三角形牙多用于轻载的情况，容易接合、分力，但牙齿强度较低。矩形牙不便于接合、分离也困难，仅用于静止时手动接合。梯形牙的侧面制成α＝2º～8º的斜角，牙根强度较高，能传递较大的转矩，并可补偿磨损而产生的齿侧间隙，接合与分离比较容易，因此梯形牙应用较广。三角形、矩形、梯形牙都可以作双向工作，而锯齿型牙只能单向工作，但它的牙根强度很高，传递转矩能力最大，多在重载情况下使用。 牙嵌离合器的牙数一般为3～60不等。材料常用低碳钢表面渗碳，硬度为56～62HRC，或采用中碳钢表面淬火，硬度为48～54HBC，不重要的和静止状态接合的离合器，也允许用HT200制造。 牙嵌离合器结构简单，外廓尺寸小，接合后所联接的两 用多媒体以图形并茂的形式，结合知识点进行具体的讲解，并让学生思考，举例说出自己平时见到过的零件。 10’

图 15-17

图 15-18 轴不会发生相对转动，宜用于主、从动轴要求完全同步的轴系。 牙嵌离合器的尺寸已经系列化，通常根据轴的直径及传递的转矩选定尺寸，并校核齿的弯曲强度合接触齿面上的压强。 2、摩擦离合器 利用主、从动半离合器接触表面之间的摩擦力来传递转矩的离合器，通称为摩擦离合器，它是能在高速下离合的机械式离合器。 最简单的摩擦离合器如图所示，主动盘固定在主动轴上，从动盘导键与从动轴联接，它可以沿轴向滑动。为了增加摩擦系数，在一个盘的表面上装有摩擦片。工作时利用操纵机构，在可移动的从动盘上施加轴向压力FA（可由弹簧、液压缸或电磁吸力等产生），使两盘压紧，产生摩擦力来传递转矩。只有一对接合面的叫做单盘摩擦离合器，它能传递的最大转矩为： 1000maxfArfFT 式中：FA为轴向压力，单位N；f为摩擦系数，可以查阅相关资料得到；rf为摩擦半径，通常可取：421DDrf（mm） 在传递大转矩的情况下，因受摩擦盘尺寸的限制不宜应用单盘摩擦离合器，这时要采用多盘摩擦离合器，用增加结合面对数的方法来增大传动能力。 教师重点介绍并用多媒体，以图形并茂的形式，结合知识点进行具体的讲解，并让学生思考 10’

图 15-19 如图所示为多片摩擦离合器。主动轴与外壳相联接，从动轴与套筒相联接。外壳又通过花键与一组外摩擦片（图b）联接在一起；套筒也通过花键与另一组内摩擦片（图c）联接在一起。工作时，向左移动滑环，通过杠杆、压板使两组摩擦片压紧，离合器处于接合状态。若向右移动滑环时，摩擦片被松开，离合器实现分离。这种离合器常用于车床主轴箱内。其所能传递的最大转矩和作用在摩擦接合面上的压强分别为： TKrfzFTAfA1000max ][)(42122pDDFpA 式中：z为摩擦接合面的数目；D1、D2分别为磨擦盘接合面的内径和外径；[p]为许用压强。 设计摩擦离合器时，可先选定摩擦面的材料，再根据结构要求初定摩擦面尺寸D1、D2 。对油式摩擦离合器，取D1＝（1.5～2）d ，D2＝（1.5～2）D1 ；对于干式摩擦离合器，取D1＝（2～3）d ，D2＝（1.5～2.5）D1 。然后利用上面的公式求出轴向压力，最后再求出接合面数z。摩擦离合器传递的转矩随z的增加成正比增加。但是，如果z取得过大，所传递的转矩并布随之增加密而且还会影响离合器的灵活性。故对油式取z=5~15；对于干式取z=1~6。并常限制内外盘的总盘数布大于25～30。 图 15-20 摩擦离合器与牙嵌离合器比较，其优点是：两轴能在不同速度下接合；接合和分离过程比较平稳、冲击振动小；从动轴的加速时间和所传递的最大转矩可以调节；过载时将发生打滑，避免使其它零件受到损坏。故摩擦离合器的应用较广。缺点是结构复杂、成本高；当产生滑动时不能保证被联接两轴间的精确同步转动；摩擦会产生发热，当温度过高时会引起摩擦系数的改变，严重的可能导致磨擦盘胶合和塑性变形。所以，一般对钢制摩擦盘应限制其表卖弄最高温度不超过300ºC～400ºC，整个离合器的平均温度不超过100ºC～120ºC。 3、定向离合器 定向离合器是一种随速度的变化或回转方向的变换而能自动接合或分离的离合器，它只能单向传递转矩。如锯齿型牙嵌离合器，只能单向传递转矩，反向时自动分离。棘轮机构也可以作为定向离合器。 如图所示为一种滚柱式定向离合器，它由星轮、外环、滚柱和弹簧顶杆等组成。弹簧顶杆的推力使滚柱与星轮和外环经常接触。如果星轮为主动件并按图示方向顺时针回转，滚柱受摩擦力的作用被楔紧在槽内，从而带动外环回转，这是离合器处于接合状态。当星轮反向回转时，滚柱则被推到槽中宽敞部分，离合器处于分离状态。这种离合器工作时没有噪声，故适用于高速传动，但制造精度要求较高。 当外环与星轮作顺时针方向的同向回转时，根据相对运动原理，若外环的速度大于星轮转速魅力和气处于分离状态。反之，如外环的转速小于星轮的转速，则离合器处于接合状态，故又称为超越离合器。定向离合器常用于汽车、拖拉机和机床等的传动装置中，我们自行车后轴上也安装有 教师重点介绍并用多媒体，以图形并茂的形式，结合知识点进行具体的讲解，并让学生思考

10’ 图 15-21 超越离合器。 二、联轴器的种类和特性 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等，往往不能保证严格的对中，而是存在着某种程度的相对位移，如图所示。这就要求所设计的联轴器，要从结构上采取各种措施，使之具有适应一定范围的相对位移的性能。 根据联轴器有无弹性元件，可以将联轴器分为两大类，即刚性联轴器和弹性联轴器。刚性联轴器又根据器结构特点分为固定式和可移动式两类，固定式联轴器要求被联接的两轴中心线严格对中。而可移动式联轴器允许两轴有一定的安装误差，对两轴的位移有一定的补偿能力。弹性联轴器视其所具有弹性元件材料的不同，又可以分为金属弹簧式和非金属弹性元件式两类。弹性联轴器不仅能在一定范围内补偿两轴线间的位移，还具有缓冲减振的作用。 （一）、刚性固定式联轴器 刚性固定式联轴器具有结构简单、成本低的优点。但对被联接的两轴间的相对位移缺乏补偿能力，故对两轴对中性要求很高。如果两轴线发生相对位移时，就会在轴、联轴器和轴承上引起附加的载荷，使工作情况恶化。所以常用于无冲击、轴的对中性好的场合。这类联轴器常见的有套筒式、凸缘式以及夹壳式等。我们主要介绍套筒式和凸缘式。 1、套筒式联轴器 这是一类最简单的联轴器，如图所示。这种联轴器是一个圆柱型套筒，用两个圆锥销键或螺钉与轴相联接并传递扭矩。此种联轴器没有标准，需要自行设计，例如机床上就经

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图15－2

图15－3 常采用这种联轴器。 2、凸缘式联轴器 刚性联轴器种使用最多的就是凸缘式联轴器。它由两个带凸缘的半联轴器组成，两个半联轴器通过键分别与两轴相联接，并用螺栓将两个半联轴器联成一体，如图所示。 按对中方式分为Ⅰ型和Ⅱ型：Ⅰ型用凸肩和凹槽（D1）对中，并用普通螺栓联接，工作时靠两半联轴器接触面间的摩擦力传递转矩，装拆时需要作轴向移动。Ⅱ型用铰制孔螺栓对中，螺栓与孔为略有过盈的紧配合，工作时靠螺栓受剪与挤压来传递转矩。装拆时不需要作轴向移动，但要配铰螺栓孔。 对于受中等载荷，圆周速度小于35m/s时，凸缘联轴器的材料可以使用HT200等灰铸铁。重载或圆周速度大于30m/s时可以采用35、45铸钢或锻钢。 凸缘式联轴器结构简单、价格低廉，使用方便，能传递较大的转距，但要求被联接的两轴必须安装准确，亚哥对中。它适用于工作平稳、刚性好和速度较低的场合。凸缘联轴器的尺寸可以按照标准GB5843-86选用。 （二）、刚性可移式联轴器 4’

5’ 图15－4

图15－3