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,17-1聯(lián)軸器、離合器的類型和應用,17-2固定式剛性聯(lián)軸器,17-3可移動剛性聯(lián)軸器,17-4彈性聯(lián)軸器,17-5牙嵌式離合器,17-6摩擦離合器,第17章聯(lián)軸器、離合器和制動器,17-7磁粉離合器,17-8定向離合器,17-9制動器,,,,,,,,,,17-1聯(lián)軸器、離合器的類型和應用,工作特點：聯(lián)軸器用于剛性靜態(tài)聯(lián)接；而離合器則用于兩軸之間的動態(tài)聯(lián)接。,分類：,彈性聯(lián)軸器,剛性聯(lián)軸器,固定式聯(lián)軸器,移動式聯(lián)軸器,作用：主要用于將兩根軸聯(lián)接在一起，使它們一起旋轉，并傳遞扭矩。,聯(lián)軸器,牙嵌式離合器,離合器,摩擦式離合器,電磁離合器,自動離合器,,,,應用實例：手腕驅動機構、汽車后橋驅動、車輛啟停等。,聯(lián)軸器、離合器大都已經標準化了，可直接選用。,工作條件=>選類型,轉矩轉速軸徑,=>確定型號與規(guī)格,,計算轉矩：,Tc=KAT,KA為工作情況系數(shù)；,T為名義轉矩；,設計：潘存云,設計：潘存云,17-2固定式剛性聯(lián)軸器,結構：半聯(lián)軸器通過鍵與軸相聯(lián)，用螺栓將兩個半聯(lián)軸器的凸緣聯(lián)接在一起。,普通凸緣聯(lián)軸器,絞制孔螺栓,型式：,有對中榫的凸緣聯(lián)軸器,普通凸緣聯(lián)軸器,,---靠鉸制孔螺栓對中。,---靠榫頭對中。,對中榫,設計：潘存云,制造與安裝要求：半聯(lián)軸器的凸緣端面應與軸線垂直，安裝時應使兩軸精確對中。,材料：一般用鑄鐵、當重載或V≥30m/s時，用鑄鋼或鍛鋼。,特點：結構簡單、使用方便、傳遞扭矩較大，但不能緩沖減振。,應用：用于載荷較平穩(wěn)的兩軸聯(lián)接。,設計：潘存云,設計：潘存云,設計：潘存云,設計：潘存云,兩軸線的相對位移:軸向、徑向、角度、綜合。,17-3可移動剛性聯(lián)軸器,由于制造、安裝或工作時零件的變形等原因，被聯(lián)接的兩軸不一定度能精確對中，因此會出現(xiàn)兩軸之間的軸向位移、徑向位移和角位移，或其組合。,聯(lián)接特點：構成動聯(lián)接，具有一個或幾個方向的活動度。能補償兩軸的相對位移。,如果聯(lián)軸器沒有適應這種相對位移的能力就會在聯(lián)軸器、軸和軸承中引起附加載荷，甚至引起強烈振動。,設計：潘存云,設計：潘存云,一、齒式聯(lián)軸器,結構：兩個有內齒的外殼，兩個有外齒的套筒，兩者齒數(shù)相同，外齒做成球形齒頂?shù)难凝X。套筒與軸用鍵聯(lián)接，兩外殼用螺栓聯(lián)接。兩端密封，空腔內儲存潤滑油。,功用：能補償軸不對中和偏斜。,工作范圍：正常齒：α≤30’腰鼓齒：α≤3?,,設計：潘存云,設計：潘存云,優(yōu)點：傳遞扭矩大、能補償綜合位移。,缺點：結構笨重、造價高。,應用：用于重型傳動。,設計：潘存云,二、滑塊聯(lián)軸器,結構：兩個端面開有徑向凹槽的半聯(lián)軸器，兩端各具有凸榫的中間滑塊，且兩端榫頭互相垂直，嵌入凹槽中，構成移動副。,工作原理：當兩軸存在不對中和偏斜時，滑塊將在凹槽內滑動。,優(yōu)缺點：結構簡單、制造容易?；瑝K因偏心產生離心力和磨損，并給軸和軸承帶來附加動載荷。,適用范圍：α≤30’,y≤0.04d，v≤300r/min,設計：潘存云,設計：潘存云,三、萬向聯(lián)軸器,作用：用于傳遞兩相交軸之間的動力和運動，而且在傳動過程中，兩軸之間的夾角還可以改變。共軸、有夾角,應用：廣泛應用于汽車、機床等機械傳動系統(tǒng)中。,,單萬向聯(lián)軸器,設計：潘存云,設計：潘存云,vA1=rω1,結構特點：兩傳動軸末端各有一個叉形支架，用鉸鏈與中間的“十字形”構件相聯(lián)，“十字形”構件的中心位于兩軸交點處，,運動分析：,兩軸平均傳動比為1，但瞬時傳動比是動態(tài)變化的。,在圖示位置I,以軸1為參考系，對A點有：,以軸2為參考系，對A點有：,vA2=r’ω’2,=rcosαω’2,顯然有：vA1=vA2,設計：潘存云,其它位置：,代入得：,在圖示位置II,以軸2為參考系，對B點有：,vB2=rω”2,以軸1為參考系，對B點有：,vB1=r”ω1,=ω1rcosα,同樣有：vB1=vB2,代入得：,ω’’2=ω1cosα,ω’2〉ω1,=>ω”2<ω1,ω1=cosαω’2,設計：潘存云,設計：潘存云,2.雙萬向鉸鏈機構,將兩個單萬向鉸鏈機構串聯(lián)使用，構成雙萬向鉸鏈機構。,安裝要求：,①主動、從動、中間三軸共面；,②主動軸、從動軸的軸線與中間軸的軸線之間的夾角應相等；,③中間軸兩端的叉面應在同一平面內。,為了消除從動軸變速轉動的缺點，常,設計：潘存云,設計：潘存云,3.小型雙萬向聯(lián)軸器結構如圖所示，通常采用合金鋼制造。,模型演示,設計：潘存云,設計：潘存云,一、彈性套柱銷聯(lián)軸器,17-4彈性聯(lián)軸器,結構特點：外觀與凸緣聯(lián)軸器相似，用帶橡膠彈性套的柱銷聯(lián)接兩個半聯(lián)軸器。,圓柱孔,圓錐孔,設計：潘存云,二、彈性柱銷聯(lián)軸器,結構：用尼龍制成的柱銷置于兩個半聯(lián)軸器凸緣的孔中。,結構簡單、更換柱銷方便。,特點：上述兩種聯(lián)軸器的動力通過彈性元件傳遞，緩和沖擊、吸收振動。,應用：適用于正反向變化多，啟動頻繁的高速軸。,適用范圍：-12?≤t≤60?，v≤8000r/min,能補償較大的軸向位移，并允許微量的徑向位移和角位移。,兩種柱銷,設計：潘存云,三、輪胎式彈性聯(lián)軸器,結構：中間為橡膠制成的輪胎環(huán)，用止退墊板與半聯(lián)軸器聯(lián)接。,特點：結構簡單、易于變形。允許較大的綜合hdvx位移。,應用：適用于啟動頻繁、正反向運轉、有沖擊振動、有較大軸向位移、潮濕多塵的場合。,適用范圍：5?≤α≤12?，x≤0.02Dy≤0.01D，n≤5000r/min,設計：潘存云,17-5牙嵌式離合器,結構：由端面帶牙的固定套筒、活動套筒、對中環(huán)組成。,固定套筒,活動套筒,滑環(huán),對中環(huán),,工作原理：利用操縱桿移動滑環(huán)，實現(xiàn)兩套筒的結合與分離。,,牙型,,,三角形,梯形,鋸齒形,,----傳遞中小轉矩、牙數(shù)為16~60,梯形牙可以補償磨損后的牙側間隙。,鋸齒形只能單向工作。反轉時具有較大的軸向分力，會迫使離合器自行分離。,制造要求：各牙應精確等分，以使載荷均勻分布。,特點：結構簡單、外廓尺寸小、能傳遞較大的轉矩。,材料：低碳合金鋼：20Cr、20MnB。滲碳淬火后牙面硬度：56~62HRC;,中碳合金鋼：40Cr、45MnB。表面淬火后牙面硬度：48~58HRC;,承載能力：取決于齒根的彎曲強度:,W-齒根彎曲截面系數(shù)；D0-牙平均直徑；a-牙的寬度。,式中：h為牙齒高度；z為牙齒數(shù)；,設計：潘存云,17-6摩擦離合器,一、單片式圓盤摩擦離合器,摩擦扭矩:Tmax=FafRf,結構：由固定圓盤1、活動圓盤2、滑環(huán)組成。,工作原理：移動滑環(huán)，可實現(xiàn)兩圓盤的結合與分離，靠摩擦力帶動從動軸轉動。,缺點：結合過程中不可避免出現(xiàn)打滑，引起磨損和發(fā)熱；,2.過載時打滑，起保護作用；,3.結合平穩(wěn)、沖擊和振動小。,優(yōu)點：1.在任何轉速條件下兩軸都可以進行結合；,設計：潘存云,,工作原理：移動滑環(huán)，通過杠桿作用，壓緊或放松磨擦片，來實現(xiàn)兩軸的結合與分離。,二、多片式圓盤摩擦離合器,結構特點：多個摩擦片疊加在一起；,摩擦片材料：淬火鋼片、壓制石棉片。,摩擦片數(shù)量z↑,→傳遞扭矩T↑,但z過大將使各層間壓力不均勻，一般取:z=12~15,摩擦扭矩:,Tmax=zFafRf,≥KAT,表面壓強:,≤[p],對于頻繁啟動的離合器，可將表中[p]降低15~30%。,類型,→反應敏捷，但摩擦片易磨損。,油式磨擦離合器,干式磨擦離合器,,→磨損輕微、壽命長、并能在繁重的條件下運轉。,設計：潘存云,設計：潘存云,離合器的操縱方式,機械力,電磁力,,,氣動力,液壓力,三、圓錐式摩擦離合器,結構：錐臺表面為摩擦接觸面。,優(yōu)點：由于采用了槽面摩擦原理，因此只需要很小的操縱力即能使離合器傳遞較大的轉矩。,缺點：徑向尺寸較大，不如多盤式緊湊。,設計：潘存云,17-7磁粉離合器,結構：由轉子軸、左右輪輻、勵磁線圈、磁粉等組成。,工作原理：通電后磁粉被磁化，彼此相互吸引聚集，依靠磁粉的結合力以及磁粉與兩工作面之間的摩擦力拉傳遞轉矩。,磁粉性能要求：導磁率高、剩磁小、流動性好、耐磨、耐熱、不燒結性。,輸入,,,,,,,磁粉材料：鐵鈷鎳、鐵鈷釩等合金粉，加入少量二硫化鉬。,形狀為球形或橢球形，顆粒直徑為：20~70μm。,優(yōu)點：1）勵磁電流I與轉矩T呈線性關系、轉矩調節(jié)簡單而且精確，調節(jié)范圍寬。,2)可用作恒張力控制，是造紙機、紡織機、印刷機、繞線機等的理想裝置。,3)若將主動件固定，則可作制動器使用。,缺點：相對而言比較笨重。,4)操縱方便、離合平穩(wěn)、工作可靠。,設計：潘存云,當外環(huán)反向轉動時，則帶動滾柱克服彈簧力而滾到楔形空間的寬敞位置，離合器處于分離狀態(tài)。,結構：由星輪、外環(huán)、滾柱、彈簧推桿等零件組成。,工作原理：當外環(huán)逆時鐘轉動時，以摩擦力帶動滾柱向前滾動，進一步楔緊內外接觸面，從而驅動星輪一起旋轉。,一、滾柱式定向離合器,17-8定向離合器,滾柱在彈簧推桿作用下處于半楔緊狀態(tài)。,,,,,,,,設計：潘存云,結構：由內環(huán)、外環(huán)、楔塊、支撐環(huán)、拉簧等零件組成。,二、楔塊式定向離合器,,,,優(yōu)點：楔塊曲率半徑大，裝入數(shù)量多，相同尺寸時傳遞的轉矩更大。,缺點：高速運轉時有較大磨損，壽命較短。,,,工作原理：內外環(huán)工作面都為圓形，整圈拉簧壓著楔塊始終與內環(huán)接觸，并力圖使楔塊繞自身作逆時鐘方向偏擺。當外環(huán)順時鐘方向旋轉時，楔塊克服彈簧力而作順時鐘方向擺動，從而在內外環(huán)間越楔越緊，離合器處于結合狀態(tài)。反向時斜塊松開而成分離狀態(tài)。,設計：潘存云,17-9制動器,結構：由瓦塊、制動輪等零件組成。,工作原理：通電松開，斷電后靠彈簧拉力實現(xiàn)制動。借助于瓦塊與制動輪之間的摩擦力來實現(xiàn)制動。斷電制動是為了保證設備安全。,作用：降低機械運轉速度或停止運轉的裝置。,應用：車輛、起重機械等。,一、塊式制動器,,設計：潘存云,設計：潘存云,制動力矩的計算：,FN=0.95FH/h,0.95---摩擦損耗的系數(shù)杠桿連接處,制動力矩：T=FNfD,瓦塊材料：鑄鐵、或鑄鐵表面復以皮革或石棉帶。,特點：結構簡單、緊湊。,二、帶式制動器,瓦塊制動器已經規(guī)范化，可根據所需的制動力矩選型。,工作原理：在外力的作用下，閘帶收緊抱住制動輪實現(xiàn)制動。,設計：潘存云,計算：,Ft=F1–F2,F1=F2efα,圓周力：,拉力：,由歐拉公式得：,制動力：,為了增加摩擦，鋼帶復以石棉或夾鐵紗帆布。,α----閘帶的包角；,