17机械设计基础联轴器离合器和制动器解析.pptx

第十七章第十七章 联轴器、离合器和制动器联轴器、离合器和制动器本章主要内容本章主要内容第一节第一节联轴器联轴器第二节第二节离合器离合器第三节第三节制动器制动器本章学习要求本章学习要求1、了解联轴器的功用与主要类型、了解联轴器的功用与主要类型2、了解各种联轴器的结构及应用场合、了解各种联轴器的结构及应用场合3、掌握联轴器的设计选用方法、掌握联轴器的设计选用方法4、了解离合器的功用与主要类型、了解离合器的功用与主要类型5、了解各种离合器的结构特点、应用场合及设计选用、了解各种离合器的结构特点、应用场合及设计选用6、了解制动器的分类及选用原则、了解制动器的分类及选用原则本章重点难点本章重点难点联轴器和离合器的设计选用联轴器和离合器的设计选用联轴器和离合器的工作原理联轴器和离合器的工作原理本章重点本章重点本章难点本章难点第一节第一节 联轴器联轴器一、联轴器的功用和类型一、联轴器的功用和类型 功用功用 ：用于用于联接两根轴，联接两根轴，或用于联接轴与其它回转件或用于联接轴与其它回转件,使之共同回转并传递转矩。使之共同回转并传递转矩。图图171被联接两轴的相对位移被联接两轴的相对位移轴向位移轴向位移径向位移径向位移角位移角位移综合位移综合位移x、y、a表表171联轴器分联轴器分类类类类 型型举举 例例在在 传传 动动 系系 统统 中中 的的 作作 用用刚性联轴器刚性联轴器凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器、凸缘联轴器、套筒联轴器、夹壳联轴器、径向键凸缘联轴器、平行轴联轴器等径向键凸缘联轴器、平行轴联轴器等只能传递运动和转矩，不具备其它只能传递运动和转矩，不具备其它功能功能挠挠性性联联轴轴器器无弹性元件无弹性元件齿式联轴器、链条联轴器、万向联轴器齿式联轴器、链条联轴器、万向联轴器等等 能传递运动和转矩，且具有不同能传递运动和转矩，且具有不同程度的轴向、径向、角位移补偿性程度的轴向、径向、角位移补偿性能能有有弹弹性性元元件件 非金非金属弹性属弹性元件元件弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器、弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器、弹性柱销齿式联轴器、梅花形弹性联轴弹性柱销齿式联轴器、梅花形弹性联轴器、轮胎式联轴器、扇形块弹性联轴器器、轮胎式联轴器、扇形块弹性联轴器等等能传递运动和转矩，具有不同程度能传递运动和转矩，具有不同程度的轴向、径向、角位移补偿性能；的轴向、径向、角位移补偿性能；还具有不同程度的减振、缓冲作用，还具有不同程度的减振、缓冲作用，能改善传动系统的工作性能能改善传动系统的工作性能 金属弹金属弹性元件性元件膜片联轴器、簧片联轴器、蛇形弹簧联膜片联轴器、簧片联轴器、蛇形弹簧联轴器、挠性杆联轴器等轴器、挠性杆联轴器等安全联轴器安全联轴器剪切销安全联轴器、摩擦式安全联轴器、剪切销安全联轴器、摩擦式安全联轴器、磁粉式安全联轴器、液压式安全联轴器磁粉式安全联轴器、液压式安全联轴器等等能传递运动和转矩，有过载安全保能传递运动和转矩，有过载安全保护，挠性安全联轴器还具有不同程护，挠性安全联轴器还具有不同程度的补偿性能度的补偿性能第一节第一节 联轴器联轴器二、联轴器的结构二、联轴器的结构（一）刚性联轴器（一）刚性联轴器图图172凸缘联轴器凸缘联轴器1、2半联轴器半联轴器3联接螺栓联接螺栓结构简单、成本低廉，适用于载荷平稳、转速稳定、被联接件结构简单、成本低廉，适用于载荷平稳、转速稳定、被联接件的两根轴轴线相对偏移极小的场合。的两根轴轴线相对偏移极小的场合。第一节第一节 联轴器联轴器二、联轴器的结构二、联轴器的结构（二）挠性联轴器（二）挠性联轴器1.无弹性元件挠性联轴器无弹性元件挠性联轴器图图173滑块联轴器滑块联轴器1、3半联轴器半联轴器2滑块滑块（1）滑块联轴器）滑块联轴器 结构简单，尺寸紧凑，适用于小功率，高转速而无剧烈冲击的两根轴联接。结构简单，尺寸紧凑，适用于小功率，高转速而无剧烈冲击的两根轴联接。第一节第一节 联轴器联轴器二、联轴器的结构二、联轴器的结构（二）挠性联轴器（二）挠性联轴器1.无弹性元件挠性联轴器（续）无弹性元件挠性联轴器（续）(2)(2)齿式联轴器齿式联轴器 齿式联轴器径向尺寸小，承载能力大，安装精度要求不高，允许有较大齿式联轴器径向尺寸小，承载能力大，安装精度要求不高，允许有较大位移，但质量较大，成本高，常用于低速重载场合。位移，但质量较大，成本高，常用于低速重载场合。图图174齿式联轴器齿式联轴器1内套筒；内套筒；2压板；压板；3外套筒；外套筒；4注油孔；注油孔；5螺栓；螺栓；6密封密封第一节第一节 联轴器联轴器二、联轴器的结构二、联轴器的结构（二）挠性联轴器（二）挠性联轴器1.无弹性元件挠性联轴器（续）无弹性元件挠性联轴器（续）(3)(3)万向联轴器万向联轴器 具有较大的角位移补偿能力，具有较大的角位移补偿能力，结构紧凑，维护方便。结构紧凑，维护方便。图图175十字轴万向联轴器十字轴万向联轴器1、3接头；接头；2联接件；联接件；4、5轴销轴销第一节第一节 联轴器联轴器二、联轴器的结构二、联轴器的结构（二）挠性联轴器（二）挠性联轴器2.有弹性元件挠性联轴器有弹性元件挠性联轴器（1）非金属弹性元件挠性联轴器）非金属弹性元件挠性联轴器1）弹性套柱销联轴器）弹性套柱销联轴器 图图176弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器1、4半联轴器半联轴器2柱销柱销3弹性套弹性套结构较为简单，制造容易，不需结构较为简单，制造容易，不需润滑，弹性套更换方便，具有一定润滑，弹性套更换方便，具有一定的补偿两轴线相对偏移、减振和缓的补偿两轴线相对偏移、减振和缓冲性能。适用于经常正、反转，启冲性能。适用于经常正、反转，启动频繁的中小功率传动。动频繁的中小功率传动。第一节第一节 联轴器联轴器二、联轴器的结构二、联轴器的结构（二）挠性联轴器（二）挠性联轴器2.有弹性元件挠性联轴器（续）有弹性元件挠性联轴器（续）（1）非金属弹性元件挠性联轴器）非金属弹性元件挠性联轴器2）弹性柱销联轴器）弹性柱销联轴器图图177弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器1、4半联轴器半联轴器2柱销柱销3挡板挡板结构简单，安装、制造方便。结构简单，安装、制造方便。但对于可靠性要求较高但对于可靠性要求较高第一节第一节 联轴器联轴器二、联轴器的结构二、联轴器的结构（二）挠性联轴器（二）挠性联轴器2.有弹性元件挠性联轴器有弹性元件挠性联轴器（2）金属弹性元件挠性联轴器）金属弹性元件挠性联轴器 图图178膜片联轴器膜片联轴器1、7半联轴器半联轴器2扣紧螺母扣紧螺母3六角螺母六角螺母4隔圈隔圈5支承圈支承圈6六角头铰制孔用螺栓六角头铰制孔用螺栓8膜片膜片适用于高速、适用于高速、高温、有腐蚀介高温、有腐蚀介质工况环境的轴质工况环境的轴系传动。系传动。第一节第一节 联轴器联轴器二、联轴器的结构二、联轴器的结构（三）安全联轴器（三）安全联轴器安全联轴器的作用是当传递的转矩超过限定值时，其中的某一联接安全联轴器的作用是当传递的转矩超过限定值时，其中的某一联接件被折断、分离或打滑，使传动中断，以保护传动系统的重要部件不至件被折断、分离或打滑，使传动中断，以保护传动系统的重要部件不至于损坏。于损坏。图图179剪切销安全联轴器剪切销安全联轴器单剪单剪双剪双剪第一节第一节 联轴器联轴器三、联轴器的设计选用三、联轴器的设计选用1所需传递的转矩大小和性质以及缓冲减振功能的要求。所需传递的转矩大小和性质以及缓冲减振功能的要求。2联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小。联轴器的工作转速高低和引起的离心力大小。3两根轴相对位移的大小和方向。两根轴相对位移的大小和方向。4联轴器的可靠性和工作环境。联轴器的可靠性和工作环境。5联轴器的制造，安装，维护和成本。联轴器的制造，安装，维护和成本。选择联轴器类型应考虑：选择联轴器类型应考虑：（一）选择联轴器类型（一）选择联轴器类型（二）计算联轴器的计算转距（二）计算联轴器的计算转距把轴可能传递的最大转矩作为联轴器的计算转矩把轴可能传递的最大转矩作为联轴器的计算转矩工作系数工作系数KA见表见表172,联轴器传递名义转矩联轴器传递名义转矩T 单位单位Nm第一节第一节 联轴器联轴器三、联轴器的设计选用三、联轴器的设计选用(续续)（三）确定联轴器的型号（三）确定联轴器的型号（四）联轴器的校核（四）联轴器的校核根据计算转矩、轴的转速等，由标准中查取确定联轴器型号和根据计算转矩、轴的转速等，由标准中查取确定联轴器型号和结构尺寸。结构尺寸。选取型号时，应满足条件：选取型号时，应满足条件：选定联轴器型号后，必要时应对轴和键的强度作校核计算。选定联轴器型号后，必要时应对轴和键的强度作校核计算。使用非金属弹性元件的联轴器时，应注意联轴器所在部位的工作温使用非金属弹性元件的联轴器时，应注意联轴器所在部位的工作温度，不要超过非金属弹性元件材料允许的最高温度。度，不要超过非金属弹性元件材料允许的最高温度。例例题题（）型号选择（）型号选择由设计手册查由设计手册查GB/T43232002，选用，选用LT6弹性套柱销联轴器。弹性套柱销联轴器。LT6弹性套柱销弹性套柱销联轴器（联轴器材料为铸钢）的许用转矩联轴器（联轴器材料为铸钢）的许用转矩Tn为为250Nm；许用转速；许用转速n为为3800r/min；轴孔直径为；轴孔直径为35mm和和38mm。完全能满足使用要求。完全能满足使用要求。例例一台搅拌机的传动装置中，电动机与减速器间用联轴器。已知电动机型号为一台搅拌机的传动装置中，电动机与减速器间用联轴器。已知电动机型号为Y132M2-6，功率，功率P=5.5kW，转速，转速n=960r/min，电动机轴的直径，电动机轴的直径，减速，减速器高速轴伸出端的直径器高速轴伸出端的直径。工作时需正、反转，试选择联轴器型号。工作时需正、反转，试选择联轴器型号。解：解：（）类型选择（）类型选择由于转速较高，工作时有正、反转，故选用弹性套柱销联轴器。由于转速较高，工作时有正、反转，故选用弹性套柱销联轴器。（）确定计算转矩（）确定计算转矩由表由表-查得查得KA=1.7，按式（，按式（-），可求得计算转矩为），可求得计算转矩为名义转矩名义转矩第二节第二节 离合器离合器一、离合器的功用和类型一、离合器的功用和类型类型、特点类型、特点功用功用:可将两根轴随时分离或接合的一种装置可将两根轴随时分离或接合的一种装置（1）根据接合元件的不同：）根据接合元件的不同：啮合式离合器啮合式离合器、摩擦式离合器、摩擦式离合器（2）根据接合方式的不同）根据接合方式的不同：操纵离合器操纵离合器、自动离合器、自动离合器第二节第二节 离合器离合器二、离合器的结构特点二、离合器的结构特点（一）牙嵌式离合器（一）牙嵌式离合器牙嵌式离合器靠端面上的齿牙相牙嵌式离合器靠端面上的齿牙相互啮合来传递运动和转矩。互啮合来传递运动和转矩。图图1710牙嵌式离合器牙嵌式离合器1、2半离合器半离合器3滑环滑环牙嵌式离合器结构简单，外廓尺寸牙嵌式离合器结构简单，外廓尺寸小，接合后两个半离合器之间没有相对小，接合后两个半离合器之间没有相对滑动，适用于两轴的转速差较小或相对滑动，适用于两轴的转速差较小或相对静止的情况下接合。静止的情况下接合。图图1711牙嵌式离合器牙形牙嵌式离合器牙形矩形矩形锯齿形锯齿形梯形梯形斜梯形斜梯形第二节第二节 离合器离合器二、离合器的结构特点二、离合器的结构特点（二）摩擦式离合器（二）摩擦式离合器图图1712单盘圆盘摩擦式离合器单盘圆盘摩擦式离合器1主动轴主动轴2从动轴从动轴3、4摩擦盘摩擦盘5操纵环操纵环图图1713多圆盘摩擦式离合器多圆盘摩擦式离合器1、9轴轴2鼓轮鼓轮3压板压板4外摩擦盘组外摩擦盘组5内摩擦盘组内摩擦盘组6螺母螺母7压杆压杆8滑环滑环10套筒套筒依靠主、从动盘接触面间产生的摩擦力矩，使主、从动轴接合并传递转矩。依靠主、从动盘接触面间产生的摩擦力矩，使主、从动轴接合并传递转矩。第二节第二节 离合器离合器二、离合器的结构特点二、离合器的结构特点（二）摩擦式离合器（续）（二）摩擦式离合器（续）图图1714摩擦盘结构摩擦盘结构a）外摩擦盘）外摩擦盘b）内摩擦盘）内摩擦盘c）碟形内摩擦盘）碟形内摩擦盘图图1715电磁操纵的摩擦式离合器电磁操纵的摩擦式离合器1电枢电枢2断电时放松断电时放松3通电时压紧通电时压紧4绕组绕组5电磁铁壳体（主动）电磁铁壳体（主动）6摩擦盘组摩擦盘组图图1716气（液）压操纵摩擦式离合器气（液）压操纵摩擦式离合器1活塞活塞2摩擦盘组摩擦盘组第二节第二节 离合器离合器二、离合器的结构特点二、离合器的结构特点（三）自动离合器（三）自动离合器自动离合器能根据机器运转的转矩、转速或转向的变化而自动完成自动离合器能根据机器运转的转矩、转速或转向的变化而自动完成接合与分离动作。常用的自动离合器有安全离合器、离心式离合器和定向接合与分离动作。常用的自动离合器有安全离合器、离心式离合器和定向离合器。离合器。安全离合器在所传递的转矩超过一定数值时自动分离，用作过载保护装置。安全离合器在所传递的转矩超过一定数值时自动分离，用作过载保护装置。端面牙嵌式安全离合器端面牙嵌式安全离合器钢球安全离合器钢球安全离合器图图1717啮合式安全离合器啮合式安全离合器第二节第二节 离合器离合器三、离合器的设计选择三、离合器的设计选择离合器大都已标准化或系列化。设计时只需查阅有关手册或产离合器大都已标准化或系列化。设计时只需查阅有关手册或产品样本对其进行类比选择设计即可。品样本对其进行类比选择设计即可。选择时，首先根据机器的工作特点和使用条件，结合各种离合选择时，首先根据机器的工作特点和使用条件，结合各种离合器的性能特点，确定离合器的类型；器的性能特点，确定离合器的类型；必要时，可对其薄弱环节进行承载能力的校核。必要时，可对其薄弱环节进行承载能力的校核。类型确定后，再根据被联接两根轴的直径、计算转速和转类型确定后，再根据被联接两根轴的直径、计算转速和转矩，从有关手册中选取合适的规格。矩，从有关手册中选取合适的规格。第三节第三节 制动器简介制动器简介功用：功用：用来降低机械的运转速度或迫使机械停止运转的一种装置，也可用作用来降低机械的运转速度或迫使机械停止运转的一种装置，也可用作限速装置。限速装置。制动器的类型：制动器的类型：根据制动原理分为：摩擦式和非摩擦式、常闭式和常开式。根据制动原理分为：摩擦式和非摩擦式、常闭式和常开式。图图1718侧簧长行程电磁铁液压块式制动器侧簧长行程电磁铁液压块式制动器图图1719简单带式制动器简单带式制动器1钢带钢带2杠杠系杠杠系3驱动装置驱动装置第三节第三节 制动器简介制动器简介制动器的选择：制动器的选择：制动器选择应考虑的原则：制动器选择应考虑的原则：（1）主机性能和结构）主机性能和结构（2）主机工作条件、保养条件及使用环境）主机工作条件、保养条件及使用环境（3）制动器的安装位置和容量）制动器的安装位置和容量（4）经济性）经济性根据机器运转情况，计算制动器轴上的负载力矩，留够安全储备。根据机器运转情况，计算制动器轴上的负载力矩，留够安全储备。选择出标准型号后，要进行必要的验算。选择出标准型号后，要进行必要的验算。