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任务八 分析 联轴器、 离合器与制动器 8.1 联轴器的类型与应用 8.2 离合器的类型与应用 8.3 制动器的类型与应用 思考与练习 8.1 联轴器的类型与应用 一、 联轴器的功用及要求 联轴器是把不同部件的两根轴连接成一体, 以传递运动和 转矩的机械传动装置jb170101.swf 由于制造、 安装的误差, 机器运转时零件受载变形， 基 础下沉， 回转零件的不平衡， 温度的变化和轴承的磨损等, 都会使两轴线的位置发生偏移, 不能严格保持对中轴线的各 种可能偏移如图12 - 1所示 图 12 - 1 轴线的相对偏移 (a) 轴向位移x; (b) 径向位移y; (c) 偏角位移α; (d) 综合位移x、 y、 α 图 12 - 1 轴线的相对偏移 (a) 轴向位移x; (b) 径向位移y; (c) 偏角位移α; (d) 综合位移x、 y、 α 二、 联轴器的分类及应用 联轴器的种类很多, 按被连接两轴的相对位置是否 有补偿能力, 联轴器分为固定式和可移式两种。

固定式 联轴器用在两轴轴线严格对中, 并在工作时不允许两轴 有相对位移的场合 可移式联轴器允许两轴线有一定的 安装误差, 并能补偿被连接两轴的相对位移和相对偏斜 可移式联轴器按补偿位移的方法不同, 分为两类: 利用 联轴器工作零件之间的间隙和结构特性来补偿的称为 刚性可移式联轴器； 利用联轴器中弹性元件的变形来 补偿的称为弹性可移式联轴器 弹性可移式联轴器简 称为弹性联轴器, 刚性可移式联轴器和固定式联轴器统 称为刚性联轴器 1. 固定式联轴器jb170102.swf 1) 凸缘联轴器 凸缘联轴器由两个带凸缘的半联轴器分别用键与两轴连接 , 并用螺栓将两个半联轴器组成一体, 如图12 - 2所示 图12- 2(a)中两个半联轴器采用普通螺栓连接, 螺栓与螺栓孔间有间 隙, 依靠联轴器两圆盘接触面间的摩擦传递转矩, 用凸肩和凹槽 对中； 图12 - 2(b)中两个半联轴器是采用铰制孔螺栓连接, 用 铰制孔螺栓对中, 靠螺栓承受剪切和挤压来传递转矩, 因而传递 的转矩较大, 但要铰孔, 加工复杂凸缘联轴器结构简单, 使用 方便, 可传递较大转矩, 是固定式联轴器中应用最广泛的一种。

图 12 - 2 凸缘联轴器 (a) 用凸肩和凹槽对中; (b) 用铰制孔以螺栓对中 2) 夹壳联轴器 夹壳联轴器是用两个半圆筒形的夹壳通过拧紧螺 栓产生的预紧力使夹壳与两轴连接, 从而形成一体 它 靠夹壳与轴之间的摩擦力来传递转矩, 如图12 - 3所示 由于采用剖分结构, 因此其拆装方便, 不需沿轴向移 动两轴, 但这种联轴器平衡困难, 故主要用于低速、工 作平稳的场合 图 12 - 3 夹壳联轴器 3) 套筒联轴器 套筒联轴器是用键或销钉将套筒与两轴连接起来, 以传递转矩 该联轴器结构简单, 加工容易, 径向尺寸 小, 但装拆时需要一轴作轴向移动 一般用于两轴直径 小、 同轴度要求较高、 载荷不大、 工作平稳的场合， 如图12 - 4 所示 图 12 - 4 套筒联轴器 (a) 键联结; (b) 销联结 2. 刚性可移式联轴器jb170103.swf 刚性可移式联轴器可补偿被联结两轴的相对位移 量, 但无弹性元件, 不能缓冲和减震 所以只用于低速 、 轻载的场合。

1) 十字滑块联轴器十字联轴器.FLC 如图12 - 5所示, 十字滑块联轴器是由两个开有凹槽 的半联轴器1、 3和一个两面都有凸出榫的中间滑块2( 浮动盘)组成的 浮动盘的两凸榫互相垂直并分别嵌在 两半联轴器的凹槽中, 凸榫可在半联轴器的凹槽中滑动, 利用其相对滑动来补偿两轴之间的偏移 其所允许的 偏角位移α≤30′和径向位移y≤0.04d(d为轴的直径) 为 避免过快磨损及产生过大的离心力, 轴的转速不可过高 为了减少磨损、 提高寿命和效率, 在榫与榫间需定 期施加润滑剂 图 12 - 5 十字滑块联轴器 2) 齿式联轴器 齿式联轴器由两个内齿圈2、 3和两个外齿轮轴套1 、 4组成, 利用内外齿啮合实现两半联轴器的连接, 如图 12 - 6所示 安装时两内齿圈用螺栓连接, 两外齿轮轴套 用过盈配合和键与轴联结, 并通过内外齿的啮合传递转 矩 图 12 - 6 齿式联轴器 3) 万向联轴器双万向节2.flc,万向节3.flc 万向联轴器由两个叉形接头1、 3与一个十字元件2 组成, 如图12 - 7所示。

十字元件与两个叉形接头分别 组成活动铰链, 两叉形半联轴器均能绕十字形元件的轴 线转动, 从而使联轴器的两轴的轴线夹角可达40～ 45 但其夹角过大时效率显著降低 图 12 - 7 万向联轴器 万向联轴器单个使用时, 当主动轴以等角速度转动 时, 从动轴作变角速转动, 因而引起附加动载荷 为避 免这种现象, 常将万向联轴器成对使用, 如图12 - 8所示 ， 构成双万向联轴器 双万向联轴器安装时必须满足 : (1) 主动轴、 从动轴与中间轴的夹角必须相等； (2) 中间轴两端的叉形平面必须位于同一平面内 图 12 - 8 双万向联轴器 3. 弹性联轴器jb170104.swf 1) 弹性套柱销联轴器 弹性套柱销联轴器的构造与凸缘联轴器相似, 只是 用套有弹性套的柱销代替了连接螺栓, 如图12 - 9所示 弹性套的变形可以补偿两轴的径向位移, 并且具有缓 冲和吸震作用允许轴向位移为2~7.5 mm； 径向位移 为0.2~0.7 mm, 偏角位移为30′~130′ 图 12 - 9 弹性套柱销联轴器 2) 弹性柱销联轴器 弹性柱销联轴器是用尼龙柱销将两个半联轴器联结 起来的, 如图12 - 10所示。

这种联轴器,结构简单, 维修 安装方便, 具有吸震和补偿轴向位移及微量径向位移和 角位移的能力 其允许径向位移为0.1~0.25 mm 弹性 柱销与弹性套柱销联轴器均可用于经常正反转、 启动频 繁、 转速较高的场合 3) 轮胎联轴器 轮胎联轴器是由橡胶或橡胶织物制成轮胎形的弹性 元件, 用压板与螺栓压紧在两半联轴器之间, 如图12 - 11 所示 图 12 - 10 弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器.swf 图 12 - 11 轮胎联轴器 联轴器的选择jb170105.swf 8.2 离合器的类型与应用 一、 离合器的功用及要求离合器动画.swf 离合器也是用来连接轴与轴或轴与回转零件, 以传 递运动和动力的机械装置 它与联轴器的区别是: 联 轴器连接的两轴在机器运转过程中始终一起转动, 不能 分开； 而离合器连接的两轴在工作过程中可以方便地 分开或连接在一起 所以对离合器的基本要求为: 工 作可靠, 接合、 分离迅速而平稳； 操纵灵活, 调节和修 理方便； 结构简单, 重量轻, 尺寸小； 有良好的散热能 力和耐磨性 二、 离合器的分类及应用jb170201.swf 按工作原理的不同, 离合器可分为啮合式及摩擦式两类 。

1) 啮合式离合器 啮齿式离合器利用接合元件的啮合来传递转矩, 其主要 特点是: 结构简单, 外廓尺寸小, 能传递较大的转矩, 可保证 主、 从动轴同步传动； 但啮合元件为刚性啮合, 有冲击 因此, 这种离合器一般仅能在停车或低速下接合 2) 摩擦式离合器 摩擦式离合器利用接合元件的工作表面的摩擦力 来传递转矩, 其主要特点是: 接合平稳, 可在任何转速下 离合； 但不能保持主、 从动轴严格同步, 接合时会产 生摩擦热和磨损 按照操纵方式分, 离合器可分为机械 操纵式、 电磁操纵式、 液压操纵式和气动操纵式等各 种型式 按照离合器的用途分, 离合器可分为安全离合 器、 定向离合器等 1. 牙嵌离合器 牙嵌离合器是一种啮合式离合器, 如图12 - 12所示 两个半离合器1、 3的接合端面带牙, 半离合器1用平 键与主动轴联结, 另一半离合器3与从动轴用导向平键( 或花键)联结, 并用滑环4使3在从动轴上做轴向移动, 实 现1、 3的接合和分离 对中环2用来保证两轴同心, 保 持牙的工作面受载均匀。

图 12 - 12 牙嵌离合器 2. 摩擦离合器 摩擦离合器按摩擦面的多少分为单盘式和多片式 摩擦离合器 图12 - 13所示为单片式摩擦离合器 圆盘1紧固在 主动轴上, 圆盘2可以沿导向平键在从动轴上移动, 移动 盘3可使两圆盘接合或分离 在轴向压力FQ的作用下, 两圆盘工作表面产生摩擦 力, 从而传递转矩 单片式摩擦离合器多用于传递转矩 较小的轻型机械 图 12 - 13 单片式摩擦离合器 图12 - 14所示为多片式摩擦离合器 它有两组交 错排列的摩擦片, 外摩擦片2通过外圆周上的花键与鼓 轮1相联(鼓轮与轴固联), 内摩擦片3利用圆周上的花键 与套筒5相联(套筒与另一轴固联), 移动滑环6使压块4压 紧(或放松)摩擦片, 从而使离合器处于接合(或分离)状 态 多片式摩擦离合器因为增加了摩擦片数, 所以能提 高传递转矩的能力, 且径向尺寸相对减小, 但结构复杂 图 12 - 14 多片式摩擦离合器 3. 安全离合器 安全离合器是具有过载保护作用的离合器 当传 递转矩超过一定数值后, 主、 从动轴能自动分离, 从而 保护机器中的重要零件不致损坏。

图12 - 15所示为牙 嵌式安全离合器, 它和牙嵌离合器很相似, 只是牙的倾 斜角较大 当传递转矩超过限定值时, 接合牙上的轴 向力将克服弹簧推力和摩擦阻力而使离合器分离 可 利用螺母调节弹簧推力的大小来控制传递转矩的大小 图12 - 16所示为摩擦式安全离合器 图 12 - 15 牙嵌式安全离合器 图 12 - 16 摩擦式安全离合器 4. 定向离合器 定向离合器只能按一个方向传递转矩, 反方向时能 自动分离 图12 - 17所示为滚柱式定向离合器 它由星轮 1 、 外圈2、 滚柱3和弹簧顶杆4等组成 滚柱数目一般 为3~8个, 每个滚柱都被弹簧顶杆以不大的推力向前推 进而处于半楔紧状态 当星轮1为主动件并作顺时针( 如图示)回转时, 滚柱受到摩擦力的作用将被楔紧在槽 内, 带动外圈2与星轮一起回转, 离合器处于接合状态; 反之, 当星轮反向回转时, 滚柱在摩擦力作用下被推到 楔形槽较宽的空间, 离合器处于分离状态 若星轮与外圈同时作顺时针回转, 当外圈转速大于星轮 转速, 则离合器处于分离状态, 星轮与外圈互不相干, 各 以自己的转速转动； 当外圈转速小于星轮转速, 则离合 器处于接合状态, 因此它又称为超越离合器。

图 12 - 17 滚柱式定向离合器 8.3 制动器的类型与应用 一、 制动器的功用及要求 制动器是用来降低轴的运动速度或使其停止运转 的部件 它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 如图12 - 18所示为数控卧式铣。