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1、第第1313章章 联轴器、离合器和制动器联轴器、离合器和制动器 13.1 概述概述13.2 联轴器联轴器13.3 离合器离合器13.4 制动器制动器 学学习习和和了了解解联联轴轴器器、离离合合器器和和制制动动器器的的功功用用；学学习习常常用用联联轴轴器器的的类类型型、结结构构特特点点和和应应用用场场合合及及其其选选用用；学学习习常常用用离离合合器器的的类类型型、结结构构特特点点和和应应用用场场合合；学学习习制制动动器器的的类类型、结构特点和应用场合。型、结构特点和应用场合。u本章学习目标本章学习目标 掌握：掌握：常用联轴器的组成和类型及其结构特点；常用离合器常用联轴器的组成和类型及其结构特点；
2、常用离合器的的组组成成和和类类型型及及其其结结构构特特点点；制制动动器器的的类类型型及及其其结结构特点。构特点。u本章学习要求本章学习要求 了解：了解：常用联轴器的应用场合及其选用，离合器和制动器常用联轴器的应用场合及其选用，离合器和制动器的应用场合。的应用场合。制制动动器器：通通过过对对机机械械的的运运动动部部件件施施加加阻阻力力或或阻阻力力距距，从从而而降降低低机机械械运运转转速速度度或或迫迫使使机机械械迅迅速速停止运转的机械装置。停止运转的机械装置。13.1 概述概述联轴器联轴器:用来连接两轴，并传递运动和转矩的部件用来连接两轴，并传递运动和转矩的部件,用联轴用联轴器连接的两轴只有在机器
3、停车后，通过拆卸方法才能使两器连接的两轴只有在机器停车后，通过拆卸方法才能使两轴分离。轴分离。离合器离合器:用来连接两轴，用来连接两轴，并传递运动和转矩的部件并传递运动和转矩的部件,用离合器连接的两轴在机用离合器连接的两轴在机器运转中就能随时分离或器运转中就能随时分离或接合。接合。电动卷扬机传动方案电动卷扬机传动方案 13.2.1 联轴器的组成和类型联轴器的组成和类型 13.2 联轴器联轴器 1.联轴器的组成：联轴器的组成：联轴器一般由两个半联轴器及其连接联轴器一般由两个半联轴器及其连接件组成。两个半联轴器通常采用键分别跟主、从动轴相件组成。两个半联轴器通常采用键分别跟主、从动轴相连，再利用连
4、接件把两个半联轴器连接在一起。连，再利用连接件把两个半联轴器连接在一起。2.两轴轴线的相对位移两轴轴线的相对位移 3.联轴器的类型联轴器的类型 刚性联轴器：刚性联轴器：无位移补偿能力无位移补偿能力 挠性联轴器：挠性联轴器：具有一定的补偿两轴相对位移的能力。具有一定的补偿两轴相对位移的能力。13.2.2 刚性联轴器刚性联轴器 1.凸缘联轴器凸缘联轴器 它由一组螺栓连接两个带凸缘的半联轴器组成，两半它由一组螺栓连接两个带凸缘的半联轴器组成，两半联轴器分别用键与两轴连接。联轴器分别用键与两轴连接。凸缘联轴器按对中方式的不同又可分为两种型式。铰凸缘联轴器按对中方式的不同又可分为两种型式。铰制孔用螺栓对
5、中制孔用螺栓对中，凸肩和凹槽构成对中榫来对中。，凸肩和凹槽构成对中榫来对中。凸缘联轴器结构简单，成本低，使用方便，可传递的凸缘联轴器结构简单，成本低，使用方便，可传递的转矩大，理论上没有功率损耗，但无缓冲和吸振作用。适转矩大，理论上没有功率损耗，但无缓冲和吸振作用。适用于要求对中精度高、载荷平稳的场合。用于要求对中精度高、载荷平稳的场合。2.套筒联轴器套筒联轴器 套筒联轴器由连接两轴轴端的套筒和连接套筒与轴的键套筒联轴器由连接两轴轴端的套筒和连接套筒与轴的键或销组成或销组成。可采用键作周向固定并传递转矩，紧定螺钉作轴向固定；可采用键作周向固定并传递转矩，紧定螺钉作轴向固定；或采用锥销既作周向固
6、定又作轴向固定，并传递转矩，且当轴或采用锥销既作周向固定又作轴向固定，并传递转矩，且当轴超载时锥销会被剪断，可起安全保护作用。超载时锥销会被剪断，可起安全保护作用。键键 套筒套筒 销销 套筒联轴器结构简单，径向尺寸小，制造方便，但装拆时套筒联轴器结构简单，径向尺寸小，制造方便，但装拆时需作轴向移动而不太方便。故仅用于低速、轻载、工作平稳、需作轴向移动而不太方便。故仅用于低速、轻载、工作平稳、要求径向尺寸紧凑或空间受限制的场合。要求径向尺寸紧凑或空间受限制的场合。13.2.3 无弹性元件的挠性联轴器无弹性元件的挠性联轴器 1.齿式联轴器齿式联轴器 齿式联轴器由两个具有外齿的套筒齿式联轴器由两个具
7、有外齿的套筒1、4和两个具有内齿的和两个具有内齿的外壳外壳2、3组成。安装时两个套筒通过过盈配合（或键）分别与组成。安装时两个套筒通过过盈配合（或键）分别与主动轴和从动轴相连，两个外壳的凸缘用螺栓相连，并通过套主动轴和从动轴相连，两个外壳的凸缘用螺栓相连，并通过套筒的外齿与外壳的内齿筒的外齿与外壳的内齿(齿数相同齿数相同)相啮合来传递转矩。相啮合来传递转矩。齿式联轴器结构紧凑、齿式联轴器结构紧凑、承载能力大，能补偿适量承载能力大，能补偿适量的综合位移，适应速度范的综合位移，适应速度范围广，但鼓形齿制造工艺围广，但鼓形齿制造工艺较复杂或需专用设备，制较复杂或需专用设备，制造成本较高。造成本较高。
8、齿式联轴器在重型机械中应用较广。齿式联轴器在重型机械中应用较广。2.十字滑块联轴器十字滑块联轴器 十字滑块联轴器由两个端面上开有凹槽的半联轴器十字滑块联轴器由两个端面上开有凹槽的半联轴器1、3和和一个两端面具有互相垂直的凸榫的中间滑块一个两端面具有互相垂直的凸榫的中间滑块2组成。安装时两组成。安装时两个半联轴器通过过盈配合（或键）分别与主动轴和从动轴相连，个半联轴器通过过盈配合（或键）分别与主动轴和从动轴相连，中间滑块上的凸榫与两半联轴器上的凹槽相嵌合而构成移动副。中间滑块上的凸榫与两半联轴器上的凹槽相嵌合而构成移动副。十字滑块联轴器结构简单，径向尺寸小，但转速较高时，十字滑块联轴器结构简单，
9、径向尺寸小，但转速较高时，中间滑块的偏心将产生较大的离心力和磨损，并给轴和轴承中间滑块的偏心将产生较大的离心力和磨损，并给轴和轴承带来附加动载荷，因此它只适用于低速，轴的转速一般不超带来附加动载荷，因此它只适用于低速，轴的转速一般不超过过300 r/min。3.十字滑块联轴器十字滑块联轴器 十字轴式万向联轴器，它由两个叉十字轴式万向联轴器，它由两个叉形零件形零件1、2和一个十字形零件和一个十字形零件3组成。组成。十字轴式万向联轴器的最大缺点是十字轴式万向联轴器的最大缺点是当两轴间有一定角偏移时，主、从动轴当两轴间有一定角偏移时，主、从动轴的瞬时角速度不相等，常采用双万向联的瞬时角速度不相等，常
10、采用双万向联轴器轴器。十字轴式万向联轴器结构紧凑，维护方便，广泛应用十字轴式万向联轴器结构紧凑，维护方便，广泛应用于汽车、拖拉机、轧钢机、机床、轻工等机械的传动系统于汽车、拖拉机、轧钢机、机床、轻工等机械的传动系统中。中。13.2.4 有弹性元件的挠性联轴器有弹性元件的挠性联轴器 1.弹性套柱销联轴器弹性套柱销联轴器 弹性套柱销联轴器在结构上和刚性凸缘联轴器相似，只是弹性套柱销联轴器在结构上和刚性凸缘联轴器相似，只是两半联轴器的连接不用螺栓而用带弹性套的柱销，利用弹性套两半联轴器的连接不用螺栓而用带弹性套的柱销，利用弹性套的弹性变形来补偿两轴间的相对位移。的弹性变形来补偿两轴间的相对位移。弹性
11、套柱销联轴器结构简弹性套柱销联轴器结构简单、制造容易、装拆方便、成单、制造容易、装拆方便、成本较低。但弹性套的弹性变形本较低。但弹性套的弹性变形有限，位移补偿量不大，缓冲有限，位移补偿量不大，缓冲和减振性能不高，另外弹性套和减振性能不高，另外弹性套寿命较短。寿命较短。适用于冲击载荷小、启适用于冲击载荷小、启动频繁的中、小功率传动动频繁的中、小功率传动。2.弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器 弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器在结构上和弹性套柱销联轴器相似，它用在结构上和弹性套柱销联轴器相似，它用尼龙柱销尼龙柱销2作为连接件。为了防止柱销滑出，在半联轴器两端作为连接件。为了防止柱销滑出，在半联轴器两端设有挡
12、板设有挡板3。靠尼龙柱销传递力并靠其弹性变形补偿径向位移。靠尼龙柱销传递力并靠其弹性变形补偿径向位移和角位移，安装时留间隙以补偿轴向位移。和角位移，安装时留间隙以补偿轴向位移。弹性柱销联轴器结构更简弹性柱销联轴器结构更简单、装拆方便，传递转矩的能单、装拆方便，传递转矩的能力更大。其缺点是耐冲击能力力更大。其缺点是耐冲击能力较低，易老化，且尼龙对温度较低，易老化，且尼龙对温度较敏感，不宜在高温下工作，较敏感，不宜在高温下工作，其工作温度范围应控制在其工作温度范围应控制在-2070oC。适用于正反向变化多、启适用于正反向变化多、启动频繁的高速轴。动频繁的高速轴。3.轮胎式联轴器轮胎式联轴器 轮胎式
13、联轴器的轮胎式联轴器的两半联轴器分别用键与轴相联，中间为橡两半联轴器分别用键与轴相联，中间为橡胶制成的特型轮胎环，用止退垫板及螺钉与半联轴器相连，通胶制成的特型轮胎环，用止退垫板及螺钉与半联轴器相连，通过轮胎传递转矩。过轮胎传递转矩。轮胎式联轴器结构简单、轮胎式联轴器结构简单、使用可靠、弹性大、寿命长、使用可靠、弹性大、寿命长、不需润滑，但径向尺寸大。适不需润滑，但径向尺寸大。适用于启动频繁、正反向运转、用于启动频繁、正反向运转、有振动冲击、轴间相对位移大有振动冲击、轴间相对位移大以及潮湿多尘之处。以及潮湿多尘之处。橡胶轮胎易于变形，因此，橡胶轮胎易于变形，因此，它允许的相对位移较大，角位它允
14、许的相对位移较大，角位移可达移可达512，轴向位移可达，轴向位移可达 ，径向位移可达，径向位移可达 （为联轴器的外径）。为联轴器的外径）。13.2.5 联轴器的选择联轴器的选择 1.联轴器类型的选择联轴器类型的选择 选择原则是使用要求与所选联轴器的特性一致。选择原则是使用要求与所选联轴器的特性一致。两轴能精确对中，且刚性较好的可选刚性联轴器，否两轴能精确对中，且刚性较好的可选刚性联轴器，否 两轴轴线要求有一定夹角的，可选万向联轴器；两轴轴线要求有一定夹角的，可选万向联轴器；转速较高且有振动和冲击，可选弹性元件挠性联轴器。转速较高且有振动和冲击，可选弹性元件挠性联轴器。值得注意的是，由于类型选择
15、涉及因素较多，一般值得注意的是，由于类型选择涉及因素较多，一般可参考以往使用联轴器的经验进行选择。可参考以往使用联轴器的经验进行选择。则应选具有位移补偿能力的无弹性元件的挠性联轴器；则应选具有位移补偿能力的无弹性元件的挠性联轴器；2.联轴器型号、尺寸的选择联轴器型号、尺寸的选择 对于已标准化的联轴器，可根据对于已标准化的联轴器，可根据计算转矩、轴端的直计算转矩、轴端的直径和转速径和转速从设计手册中选定型号、尺寸。从设计手册中选定型号、尺寸。计算转矩计算转矩 例例 13-1 13.3.1 离合器的组成和类型离合器的组成和类型 13.3 离合器离合器 离合器主要由主动部分、从动部分、接合元件和操纵
16、离合器主要由主动部分、从动部分、接合元件和操纵部分组成。主动部分与主动轴固连，并装有接合元件。从部分组成。主动部分与主动轴固连，并装有接合元件。从动部分既可与从动轴固连，也可沿从动轴做轴向移动，并动部分既可与从动轴固连，也可沿从动轴做轴向移动，并安装有接合元件。操纵部分控制接合元件的接合与分离。安装有接合元件。操纵部分控制接合元件的接合与分离。1.离合器的组成离合器的组成2.离合器的类型离合器的类型按离合的工作原理可分为按离合的工作原理可分为 牙嵌式、摩擦式和电磁式牙嵌式、摩擦式和电磁式 按离合方式不同可分为按离合方式不同可分为 操纵式和自动式操纵式和自动式 按操纵方式分为按操纵方式分为 机械
17、操纵、电磁操纵、气压和液压离合器机械操纵、电磁操纵、气压和液压离合器 自动式离合器按工作原理可分为自动式离合器按工作原理可分为 超越、离心和安全离合器超越、离心和安全离合器 13.3.2 牙嵌离合器牙嵌离合器 牙嵌离合器由端面带牙的两个半离合器组成，通过端面上牙嵌离合器由端面带牙的两个半离合器组成，通过端面上的凸牙传递转矩。半离合器的凸牙传递转矩。半离合器1用平键与主动轴连接，而半离合用平键与主动轴连接，而半离合器器2装在从动轴上，操纵移动滑环装在从动轴上，操纵移动滑环4可使它沿导向平键可使它沿导向平键3移动，移动，以实现离合器的接合与分离。以实现离合器的接合与分离。三角形牙三角形牙 只适用于
18、传递中、小只适用于传递中、小转矩；转矩；梯形牙梯形牙 强度较高，能传递较强度较高，能传递较大的转矩，并能补偿凸牙磨损大的转矩，并能补偿凸牙磨损后产生的间隙；后产生的间隙；锯齿形牙锯齿形牙 强度最高，可传递较强度最高，可传递较大转矩，但仅能传递单方向的大转矩，但仅能传递单方向的转矩，因反转时有较大轴向力转矩，因反转时有较大轴向力会迫使离合器分离。会迫使离合器分离。牙嵌离合器结构简单，外廓尺寸小，能传递较大转矩，牙嵌离合器结构简单，外廓尺寸小，能传递较大转矩，适用于两轴静止或转速差很小时的离合。适用于两轴静止或转速差很小时的离合。单盘摩擦离合器的主动摩擦盘单盘摩擦离合器的主动摩擦盘1与主动轴之间通
19、过平键与主动轴之间通过平键和轴肩作周向和轴向定位，并紧配，从动磨擦盘和轴肩作周向和轴向定位，并紧配，从动磨擦盘2可沿导向可沿导向平键在从动轴上移动。移动滑环平键在从动轴上移动。移动滑环3可使两盘接合或分离可使两盘接合或分离；工作时，可向左施加轴向压力使两工作时，可向左施加轴向压力使两圆盘的接合面产生足够的摩擦力以圆盘的接合面产生足够的摩擦力以传递转矩。传递转矩。13.3.3 圆盘摩擦离合器圆盘摩擦离合器 1.单盘摩擦离合器单盘摩擦离合器 单盘摩擦离合器结构简单，散单盘摩擦离合器结构简单，散热性好，但径向尺寸大，而且传递热性好，但径向尺寸大，而且传递的转矩有限，多用于转矩在的转矩有限，多用于转矩
20、在2000Nm以下的轻型机械。以下的轻型机械。多盘摩擦离合器由于摩擦多盘摩擦离合器由于摩擦接合面较多，因而能传递较大接合面较多，因而能传递较大的转矩，接合和分离过程较平的转矩，接合和分离过程较平稳，但结构复杂，轴向尺寸较稳，但结构复杂，轴向尺寸较大，成本较高。在机床、汽车大，成本较高。在机床、汽车及摩托车等机械中应用广泛。及摩托车等机械中应用广泛。2.多盘摩擦离合器多盘摩擦离合器 3.与牙嵌离合器相比，摩擦离合与牙嵌离合器相比，摩擦离合器具有如下优点：器具有如下优点：在任何不同转速两轴都可接合；在任何不同转速两轴都可接合；过载时摩擦面间将发生打滑，可以防止损坏其他零件；过载时摩擦面间将发生打滑
21、，可以防止损坏其他零件；接合平稳，冲击和振动较小。接合平稳，冲击和振动较小。13.4.1 制动器的组成和类型制动器的组成和类型 13.4 制动器制动器 1.制动器的组成制动器的组成 制制动动器器由由制制动动架架、制制动动元元件件和和驱驱动动装装置置三三部部分分组组成成。制制动动架架是是制制动动器器其其他他部部分分安安装装和和支支承承的的基基础础。制制动动元元件件是是产产生生制制动动力力矩矩执执行行制制动动的的元元件件。驱驱动动装装置置则则是是将将作作用用于于制制动动器器的的驱动力放大并传递给制动元件以实现紧闸或松闸的装置。驱动力放大并传递给制动元件以实现紧闸或松闸的装置。2.制动器的类型制动器
22、的类型 按按制制动动零零件件的的结结构构特特征征可可分分为为 块块式式、带带式式、盘盘式式制制动动器器以以及磁涡流制动器、磁粉制动器等；及磁涡流制动器、磁粉制动器等；按工作状态可分为按工作状态可分为 常闭式和常开式制动器常闭式和常开式制动器。13.4.2 瓦块式制动器瓦块式制动器 瓦瓦块块式式制制动动器器是是靠靠制制动动块块与与制制动动轮轮之之间间的的摩摩擦擦力力来来实实现现制制动动的的。通通电电时时，电电磁磁线线圈圈1的的吸吸住住衔衔铁铁2，再再通通过过杠杠杆杆机机构构的的作作用用使使制制动动块块5松松开开，机机械械便便能能自自由由运运转转。断断开开电电路路，电电磁磁线线圈圈释释放放衔衔铁铁
23、2，在在弹弹簧簧4的的作作用用下下，通通过过杠杠杆杆使使制制动动块块5抱紧制动轮抱紧制动轮6实现制动。实现制动。瓦瓦块块常常用用金金属属（铸铸铁铁、钢钢、铜铜）或或非非金金属属（碳碳、玻玻璃璃）纤纤维维与与铁铁粉粉、石石墨墨等等材材料压制而成。料压制而成。常常用用于于大大型型绞绞车车，起起重重机等设备中。机等设备中。13.4.3 内张蹄式制动器内张蹄式制动器 内内张张蹄蹄式式制制动动器器是是利利用用内内置置的的制制动动蹄蹄在在径径向向向向外外挤挤压压制制动动轮轮，产产生生制制动动转转矩矩来来制制动动的的。内内张张蹄蹄式式制制动动器器可可分分为为单蹄、双蹄、多蹄等。单蹄、双蹄、多蹄等。制制动动器
24、器工工作作时时，推推动动器器4（液液压压缸缸或或气气缸缸）克克服服拉拉簧簧5的的作作用用使使左左右右制制动动蹄蹄1分分别别与与制制动动轮轮3相相互互压压紧紧，即即产产生生制制动动作作用用。推推动动器器卸卸压压后后，拉拉簧簧5使使两两制制动动蹄蹄与与制制动动轮轮分分离松闸。离松闸。内内张张蹄蹄式式制制动动器器结结构构紧紧凑凑，散散热热性性好好，密密封封容容易易。广广泛泛应应用用于于轮轮式式起起重重机机，各各种种车车辆辆等等结结构构尺尺寸寸受受到到限限制制的的场场合。合。13.4.4 带式制动器带式制动器 带带式式制制动动器器是是利利用用制制动动带带与与制制动动轮轮之之间间的的摩摩擦擦力力来来实实
25、现现制制动动的的。带带式式制制动动器器可可分分为为简简单单带带式式、差差动动带带式式和和综综合合带带式式。当当施施加加外外力力于于制制动动杠杠杆杆上上时时，利利用用杠杠杆杆作作用用使使制制动动带抱住制动轮产生摩擦力达到制动的目的。带抱住制动轮产生摩擦力达到制动的目的。带带式式制制动动器器结结构构简简单单、紧紧凑凑、包包角角大大（可可超超过过2）、制制动动力力矩矩大大。但但制制动动轮轮轴轴受受较较大大的的弯弯曲曲作作用用力力，制制动动带带的的压压强强和和磨磨损损不不均均匀匀，且且受受摩摩擦擦系系数数变变化化的的影影响响大大，散散热差。热差。常常用用于于中中小小型型起起重重、运运输机械和人工操纵的场合。输机械和人工操纵的场合。