1、學習要求 了解常用聯軸器、離合器的主要類型和用途； 掌握常用聯軸器的結構、原理、特點、應用及選擇。第1頁/共56頁17-1聯軸器、離合器的類型和應用聯軸器和離合器主要用于軸與軸之間的聯接，使它們一起回轉并傳遞轉矩。用聯軸器聯接的兩根軸，只有在機器停車后，經過拆卸才能把它們分離。用離合器聯接的兩根軸，在機器工作中就能方便地使它們分離或接合。聯軸器分剛性和彈性兩大類。剛性聯軸器由剛性傳力件組成，又可分為固定式和可移式兩類。固定式剛性聯軸器不能補償兩軸的相對位移；可移式剛性聯軸器能補償兩軸的相對位移。彈性聯軸器包含有彈性元件，能補償兩軸的相對位移，并具有吸收振動和緩和沖擊的能力。第2頁/共56頁聯軸

2、器的種類和特性1聯軸器所聯接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證嚴格的對中，而是存在著某種程度的相對位移。這就要求設計聯軸器時，要從結構上采取各種不同的措施，使之具有適應一定范圍的相對位移的性能。xyxy軸向位移x徑向位移y角位移綜合位移x、y、聯軸器所聯兩軸的相對位移 第3頁/共56頁一、定義聯軸器：實現兩軸的聯接，并傳遞運動及轉矩T。特點：兩軸分離時，必須停機。離合器：機器運轉中，可根據需要將兩軸分離或結合。 二、功用：1、用于聯接軸與軸，以傳遞運動與轉矩； 從結構上具有適應一定范圍的相對位移的性能 2、補償所聯兩軸的相對位移；制造及安裝誤差、變形、溫

3、度變化不能保證嚴格的對中3、可用作安全裝置； 4、吸振、緩沖。第4頁/共56頁 三、聯軸器與離合器的分類 無彈性元件聯軸器剛性聯軸器聯軸器套筒聯軸器凸緣聯軸器夾殼聯軸器齒式聯軸器十字滑塊聯軸器撓性聯軸器有彈性元件聯軸器滑塊聯軸器萬向聯軸器滾子鏈聯軸器彈性套柱銷聯軸器彈性套柱銷聯軸器梅花形彈性聯軸器輪胎聯軸器膜片聯軸器星形彈性聯軸器第5頁/共56頁作用：在機器運轉過程中，使兩軸隨時接合或分離； 用來操縱機器傳動的斷續，以便進行變速或換向；離合器按其工作原理分 機械離合器電磁離合器液壓離合器氣壓離合器 超越離合器離心離合器 安全離合器嵌入式摩擦式按離合控制方法分操縱式自動式按操縱方式分第6頁/共5

4、6頁對離合器的基本要求 分離、接合迅速，平穩無沖擊，分離徹底，動作 準確可靠； 結構簡單，重量輕，慣性小，外形尺寸小，工作 安全，效率高； 接合元件耐磨性好，使用壽命長，散熱條件好； 操縱方便省力，制造容易，調整維修方便。第7頁/共56頁按結構特性分：1、：適用于兩軸能，并在工作中的地方，如凸緣聯軸器。2、：適用于或工作中有的地方撓性聯軸器又可分為：1）：只起偏移及位移作用，因無彈性元件第8頁/共56頁完整分類見表手冊，部分已標準化2）：彈性元件通過變形（）第9頁/共56頁時間轉矩主動從動時間轉矩abc曲線a 剛性聯軸器，無彈性元件撓性聯軸器曲線b 有緩沖作用的彈性聯軸器曲線c 具有緩沖及減振

5、作用的彈性聯軸器 用于的場合。第10頁/共56頁 用于場合。 用于載荷和速度不大，同軸度不易保證的場合。軸頭d大小：dmindmax范圍工作轉速：nn轉矩T：TcTn（許用名義轉矩）選型號（查手冊） 用于載荷和速度變化較大處。第11頁/共56頁離合器主要分牙嵌式和摩擦式兩類。另外，還有電磁離合器和自動離合器。電磁離合器在自動化機械中作為控制轉動的元件而被廣泛應用。自動離合器能夠在特定的工作條件下自動接合或分離。聯軸器和離合器大都已標準化了。一般可先依據機器的工作條件選定合適的類型，然后按照計算轉矩、軸的轉速和軸端直徑從標準中選擇所豁的型號和尺寸。必要時還應對其中某些零件進行驗算。計算轉矩Tc已

6、將機器啟動時的慣性力和工作中的過載等因素考慮在內。聯軸器和離合器的計算轉矩可按下式確定 Tc=KAT (17-1)第12頁/共56頁式中：T為名義轉矩；KA為工作情況系數， KA值列于表17-1中。第13頁/共56頁選擇1聯軸器的選擇大多數聯軸器已經標準化或規格化，一般機械設計者的任務是選用聯軸器，選用的基本步驟為：選擇聯軸器的類型計算聯軸器的計算轉矩進行必要的承載能力校核規定部件相應的安裝精度協調軸孔直徑校核最大轉矩確定聯軸器的型號 第14頁/共56頁17-2 固定式剛性聯軸器 固定式剛性聯軸器中應用最廣的是凸緣聯軸器。如圖17-1所示，它是用螺栓聯接兩個半聯軸器的凸緣，以實規兩軸聯接的。螺

7、栓可以用普通螺栓，也可以用鉸制孔用螺栓。u這種聯軸器有普通的凸緣聯軸器( a )和有對中榫的凸緣聯軸器(b)兩種主要的結構型式。第15頁/共56頁固定式剛性聯軸器特點：結構簡單，價格低，對兩軸對中性要求高；。缺點：一、D2D1dD0DD0dD1D2對中方式不同，有兩種型式：特點：能傳遞較大載荷；應用：用于兩軸同軸度好、載荷平穩場合；第16頁/共56頁結構：用一個套筒通過鍵將兩軸聯接在一起。用緊定螺釘來實現軸向固定。套筒聯軸器型式：半圓鍵普通平鍵特點：結構簡單、使用方便、 傳遞扭矩較大，但不 能緩沖減振 。應用：用于載荷較平穩的 兩軸聯接 。二、套筒聯軸器 徑向尺寸小，機床中應用很廣。第17頁/

8、共56頁AAA-A三、結構：將套筒做成剖分夾殼結構，通過擰緊螺栓產生的預緊力使兩夾殼與軸聯接，并依靠鍵以及夾殼與軸表面之間的摩擦力來傳遞扭矩。有一個剖分式對中環。特點：無需沿軸向移動即可方便裝拆，但不能聯接直徑不同的兩軸，外形復雜且不易平衡，高速旋轉時會產生離心力 。應用：用于低速傳動軸，常用于垂直傳動軸的聯接。第18頁/共56頁17-3 可移式剛性聯軸器 由于制造、安裝誤差或工作時零件的變形等原因，被聯接的兩軸不一定都能精確對中，因此就會出現兩軸間的軸向位移x(圖17-2a)，徑向位移y(圖b) ，角位移(圖c) ，以及由這些位移組合的綜合位移。如果聯軸器沒有適應這種相對位移的能力，就會在聯

9、軸器、軸和軸承中產生附加載荷，甚至引起強烈振動。第19頁/共56頁 可移式剛性聯軸器的組成零件間構成的動聯接，具有某一方向或幾個方向的活動度，因此能補償兩軸的相對位移。常用的可移式剛性聯軸器有以下幾種： 一、齒式聯軸器 齒式聯軸器是由兩個有內齒的外殼3和兩個有外齒的套筒4所組成(圖17-3a)。套筒與軸用鍵相聯，兩個外殼用螺栓2聯成一體，外殼與套筒之間設有密封圈1。內齒輪齒數和外齒輪齒數相等。工作時靠嚙合的輪齒傳遞轉矩。由于輪齒間留有較大的間隙和外齒輪的齒頂制成球形(圖17-3b)，所以能補償 兩軸的不對中和偏斜(圖17-4)。 為了減小輪齒的磨損和相對移動 時的摩擦阻力，在外殼內貯有潤 滑油

10、。第20頁/共56頁第21頁/共56頁第22頁/共56頁 齒式聯軸器的優點是能傳遞很大的轉矩和補償適量的綜合位移，因此常用于重型機械中。但是，當傳遞巨大轉矩時，齒間的壓力也隨著增大，使聯軸器的靈活性降低，而且其結構笨重、造價較高。 二、滑塊聯軸器 滑塊聯軸器是由兩個端面開有徑向凹槽的半聯軸器1、3和兩端各具凸榫的中間滑塊2所組成(圖17-5)。中間滑塊兩端面上的凸榫相互垂直，分別嵌裝在兩個半聯軸器的凹槽中，構成移動副。如果兩軸線不對中或偏斜，運轉時滑塊將在凹槽內滑動，所以凹槽和滑塊的工作面間要加潤滑劑。若兩軸不對中，當轉速較高時，由于滑塊的偏心將會產生較大的離心力和磨損， 并給軸和軸承帶來附加

11、動載荷，因此 它只適用于低速，軸的轉速一般不超 過300 r/min。第23頁/共56頁潘存云教授研制優缺點：結構簡單、制造容易。滑塊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：30, y0.04d，v300 r/min y第24頁/共56頁三、萬向聯軸器作用：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中。單萬向聯軸器第25頁/共56頁vA1 = r1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，“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，

12、但瞬時傳動比是動態變化的。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 = r2A2A1Brr= r cos 2顯然有 ： vA1 = vA2 =045軸間角為 ：第26頁/共56頁 r”其它位置：代入得：1BBA2在圖示位置II, 以軸2為參考系，對B點有 ： vB2 = r”2以軸1為參考系，對B點有 ：vB1 = r”1= 1 r cos同樣有 ： vB1 = vB2 r代入得：2=1 cos2 1=”2 11cos1cos 2 1 =cos2 第27頁/共56頁 為了克服單個萬向聯軸器的上述缺點，機器中常將萬向聯軸器成對使用，如圖17-8所示。這種由

13、兩個萬向聯軸器組成的裝置稱為雙萬向聯軸器。對于聯接相交或平行二軸的雙萬向聯軸器，欲使主、從動軸的角速度相等，必須滿足兩個條件：1)主動軸、從動軸與中間件C的夾角必須相等，即1=2； 2)中間件兩端的叉面必須位于同一平面內。第28頁/共56頁C2121C潘存云教授研制AAA-AAAAA小型雙萬向聯軸器結構如圖所示，通常采用合金鋼制造。第29頁/共56頁17-4 彈性聯軸器有金屬或非金屬彈性元件： 1、變形功能，； 2、變形功能，儲存能量，； 3、彈性滯后，；適用于：需正反轉、起動頻繁，傳遞中小轉矩場合。有彈性件撓性聯軸器彈性套柱銷聯軸器彈性柱銷聯軸器輪胎聯軸器 第30頁/共56頁 一、彈性套柱銷

14、聯軸器 彈性套柱銷聯軸器結構上和凸緣聯軸器很近似，但是兩個半聯軸器的聯接不用螺栓，而是用帶橡膠彈性套的柱銷，如圖17-10所示。為了更換橡膠套時簡便而不必拆移機器，設計中應注意留出距離A；為了補償軸向位移，安裝時應注意留出相應大小的間隙。彈性套柱銷聯軸器在高速軸上應用得十分廣泛。第31頁/共56頁彈性套柱銷聯軸器彈性套柱銷聯軸器的重量輕、結構簡單、成本較低；但彈性套容易磨損，壽命較低。因此，常用于沖擊載荷小、啟動和換向頻繁的高，中速的場合。第32頁/共56頁 二、彈性柱銷聯軸器 如圖17-11所示，彈性柱銷聯軸器是利用若干非金屬材料制成的柱銷置于兩個半聯軸器凸緣的孔中，以實現兩軸的聯接。柱梢通

15、常用尼龍制成，而尼龍具有一定的彈性。彈性柱銷聯軸器的結構簡單，更換柱銷方便。為了防止柱銷滑出，在柱銷兩端配置擋板。裝配擋板時應注意留出間隙。u上述兩種聯軸器，能緩和沖擊、吸收振動，且能補償故大的軸向位移。依靠彈性柱銷的變形，允許有微量的徑向位移和角位移。適用于正反向變化多、啟動頻繁的高速軸。u最大轉速可達800r/min,溫度范圍為-20至60c。第33頁/共56頁（這種聯軸器的結構與彈性套柱銷聯軸器十分相似，只是采用了非金屬材料制成的柱銷，取代了帶有彈性套的柱銷，柱銷通常用具有一定彈性的尼龍制威。在載荷平穩、安裝精度較高的情況下，可采用圓柱銷。為了防止柱銷的脫落，在柱銷的兩端設置了擋板。彈性

16、柱銷聯軸器彈性柱銷聯軸器的優點是能夠傳遞較大的轉矩、結構更簡單、成本低廉，且具有一定的補償兩根軸的軸線偏移的能力以及吸振和緩沖的能力；它的主要缺點是由于柱銷材料的緣故，使得它的工作溫度受到了限制。一般用于啟動、換向頻繁的高速軸之間的連接。第34頁/共56頁 輪胎式聯軸器的結構如圖17-12所示，中間為橡膠制成的輪胎環，用止退墊板與半聯軸器聯接。它的結構簡單可靠，易于變形，因此它允許的相對位移較大。 輪胎式聯軸器適用于啟動頻繁、正反向運轉、有沖擊振動、兩軸間有較大的相對位移量、以及潮濕多塵之處。它的徑向尺寸龐大，但軸向尺寸較窄，有利于縮短串接機組的總長度。它的最大轉速可達5 000 r/min。

17、 三、輪胎式聯軸器適用范圍：512， x0.02D y0.01D， n5000 r/min 第35頁/共56頁17-5 牙嵌離合器牙嵌離合器是由兩個端面帶牙的套筒所組成(圖17-13)，其中套筒1緊配在軸上，而套筒2可以沿導向平鍵3在另一根軸上移動。利用操縱桿移動滑環4可使兩個套筒接合或分離。為避免滑環的過量磨損，可動的套筒應裝在從動軸上。為便于兩軸對中，在套筒1中裝有對中環5，從動軸端則可在對中環中自由轉動。離合器牙的形狀有三角形、梯形和鋸齒形。三角形牙傳遞中、小轉矩，牙數為1560。梯形、鋸齒形牙可傳遞較大的轉矩，牙數為315。梯形牙可以補償磨損后的牙側間隙。鋸齒形牙只能單向工作，反轉時由

18、于有較大的軸向分力，會迫使離合器自行分離。各牙應精確等分，以使載荷均布。第36頁/共56頁第37頁/共56頁牙嵌離合器結構簡單，外廓尺寸小，能傳遞較大的轉矩，故應用較多。但牙嵌離合器只宜在兩軸不回轉或轉速差很小時進行接合，否則牙齒可能會因受撞擊而折斷。牙嵌離合器可以借助電磁線圈的吸力來操縱，稱為電磁牙嵌離合器。電磁牙嵌離合器通常采用嵌入方便的三角形細牙。它依據信息而動作，所以便于遙控和程序控制。第38頁/共56頁第39頁/共56頁17-6 圓盤摩擦離合器圓盤摩擦離合器有單片式和多片式兩種。u圖17-15所示為單片式摩擦離合器的簡圖，其中圓盤1緊配在主動軸上，圓盤2可以沿導鍵在從動軸上移動。移動

19、滑環3可使兩圓盤接合或分離。工作時軸向壓力Fa使兩圓盤的工作表面產生摩擦力來傳遞扭矩。第40頁/共56頁與牙嵌離合器比較，摩擦離合器具有下列優點：1)在任何不同轉速條件卞兩軸都可以進行接合；2)過載時摩擦面間將發生打滑，可以防止損壞其他零件；3)接合較平穩，沖擊和振動較小。摩擦離合器在正常的接合過程中，從動軸轉速從零逐漸加速到主動軸的轉速，因而兩摩擦面間不可避免地會發生相對滑動。這種相對滑動要消耗一部分能量，并引起摩擦片的磨損和發熱。單片式摩擦離合器多用于轉矩在2000 N. m以下的輕型機械。圖17-16a所示為多片式摩擦離合器。第41頁/共56頁圖17-16 多片式摩擦離合器第42頁/共5

20、6頁如圖17-17所示，在電磁操縱的摩擦離合器中，當直流電經接觸環1導入電磁線圈2后，產生磁力線吸引銜鐵5，于是銜鐵5將兩組摩擦片3和4壓緊，離合器處于接合狀態。當電流切斷時，磁力消失，依靠復位彈簧6將銜鐵推開，使兩組摩擦片松開，離合器處于分離狀態。在電磁離合器中，電磁摩擦離合器是應用最廣泛的一種。u摩擦離合器也可用電磁力來操縱。第43頁/共56頁17-7 磁粉離合器磁粉離合器的工作原理如圖17-18所示，圖中安置勵磁線圈1的磁軛2為離合器的固定部分。若將圓筒3與左右輪輻7、8組成離合器的主動部分，則轉子6從動軸組成離合器的從動部分。在圓筒3的中間嵌裝著隔磁環4，輪輻7或8上可聯接輸入件，在轉

21、子6與圓筒3之間有0.5-2mm的間隙，其中充填磁粉5。圖17-18a表示斷電時磁粉被離心力甩在圓筒的內壁，疏松并且散開，此時離合器處于分離狀態。圖17-18b表示通電后勵磁線圈產生磁場，磁力線跨越空隙穿過圓筒到達轉子形成圖示的回路，此時磁粉受到磁場的影響而被磁化。磁化了的磁粉彼此相互吸引串成磁粉鏈而在圓筒與轉子間聚合，依靠磁粉的結合力和磁粉與主、從動件工作面間的摩擦力來傳遞轉矩。第44頁/共56頁第45頁/共56頁磁粉的性能是決定離合器性能的重要因素。磁粉應具有導磁率高、剩磁小、流動性良好、耐磨、耐熱、不燒結等性能，一般常用鐵鈷鎳、鐵鈷釩等合金粉，并加入適量的粉狀二硫化鉬。磁粉離合器具有下列

22、優良性能：1)勵磁電流I與轉矩T間呈線性關系，轉矩調節簡單而且精確，調節范圍也寬；2)可用作恒張力控制，這對造紙機、紡織機、印刷機、繞線機等是十分可貴的。例如當卷繞機的卷徑不斷增加時，通過傳感器控制勵磁電流變化，從而轉矩亦隨之相應地變化，以保證獲得恒定的張力；3)若將磁粉離合器的主動件固定，則可作制動器使用。此外，這種離合器操縱方便、離合平穩、工作可靠，但重量較大。第46頁/共56頁17-8 定向離合器圖17-19所示為滾柱式定向離合器，圖中星輪1和外環2分別裝在主動件和從動件上，星輪和外環間的楔形空腔內裝有滾柱3，滾柱數目一般為3-8個，每個滾柱都被彈簧推桿4以不大的推力向前推進而處于半楔緊狀態。第47頁/共56頁星輪和外環均可作為主動件。現以外環為主動件來分析，當外環逆時針方向回轉時，以摩擦力帶動滾柱向前滾動，進一步楔緊內外